高层建筑给水排水系统毕业设计

概述如今，随着我国国民经济实力的不断增强，建筑业的迅速发展，建筑物的总体建设水平不断提高。建筑内部的给水排水工程是建筑设备中的重要组成部分，其技术水平及先进性直接影响建筑物的使用功能，与人们生活、环境、安全息息相关，涉及到千家万户，与社会的环境保护，水资源的合理利用，可持续性发展紧密相连。 建筑给水排水工程发展迅速，在理论和实践上都将不断地完善和发展，对建筑给水排水专业的人员，在数量和质量上都提出了更高的要求，应具有更先进的设计理念和更高的设计水平，不断引进先进技术，要切实把理论和实践相结合。为了巩固和掌握建筑给水排水工程的理论知识和实践能力，本次毕业设计的是西安市天海佳住项目的建筑给水排水系统。其中包括建筑给水系统，建筑排水系统，建筑消防系统，建筑热水系统和建筑雨水系统的设计。只有用科学的方法和实践的结合，才能保证给水排水的系统的安全可靠运行，保证用户的用水需求，又可以最大限度的降低建设投资和运行成本。在平时的学习中已经积累了一定的理论基础知识，再加上这次的建筑给水排水工程的设计实践，又加深了对理论基础知识的理解和系统化，更锻炼了动手能力，也为以后的设计奠定了坚实的基础。只有把理论和实践相结合才能发现问题，解决问题，加深记忆。在这次设计中参考了大量书目，其中主要参考书目附于其后。由于高层建筑给水排水系统涉及内容和知识领域广泛，加之本人经验水平有限，在设计中难免出现一些不太合理之处，恳请各位老师批评指正。- 27 -第一章 设计说明1.1 设计题目浦江公寓工作图给水排水工程1.2 设计任务与内容（1）建筑内部给水设计；（2）建筑内部排水系统设计（含污、废水排除）；（3）建筑内部消防系统设计（消火栓等）；1.3 设计资料（1）建筑性质：一类高层住宅。（2）结构与基础类型：钢筋混泥土框架结构，防火等级为中危险级。（3）城市可供水压力0.28Mpa。（4）图纸资料1）建筑底层平面图1:1002) 建筑标准层平面图1:1003）屋顶平面图1:1001.4 设计要求（1）绘制下列图纸1）底层平面图1:1002）建筑标准层平面图1:100（2张）3）屋顶平面图1:1004）屋顶水箱平面图1:1005）卫生间大样图1:306）给水系统图1:1007）排水系统图1:1008）消防系统图1:1009）设计总说明及图例、主要设计材料表、设计图纸目录（2）平面图：应绘出给水、排水、消防系统的水平干管、支管、主管的位置。主管需注管号。底层平面绘指北针。消防平面需绘出消火栓、喷头、阀门、水流指示器、检查阀门等，需注出管径等。设备层平面需绘清楚各类管线相互位置，连接关系，水箱等位置、必要的阀门、止回阀、仪表等。地下室平面，除各类管线外，生活泵、各类消防泵、污水泵、进户管、水表节点、设备间连接管线、必要的闸门、仪表等。顶层平面图，应示出通气管出口，试验消火栓等。（3）系统图：给水、排水系统图应绘出配水点符号、注出干管、主管、支管管径、坡度、标高，检查口、清扫口、通气管及标高等。消防系统图，除地面标高外、层数等外、需注管径。消火栓标高，水流指示器，阀门，仪表等。（4）每张图纸设计图下方，图签栏内均要求写清楚图名。 1.5 设计参数生活用水定额：qd=200L/（人d）, 最高日用水量：Qd=231m3/d, 最大小时生活用水量：Qh=26.95m3/h,小时变化系数：kh=2.5,每户人口:m=3.5人室内消防用水量：20L/s，消防水箱水量为火灾前10min的水量，计算得消防水箱为12 m3，因规范规定高层建筑水箱不小于12 m3，故选水箱选取15 m3.贮水池内的消防用水量，按火灾延续时间2h计算为252m3第二章 方案选择21 给水系统由于高层建筑对消防给水的安全可靠性能要求严格，故高层建筑应独立设计生活给水系统、消防给水系统。高层建筑，若只采用一个给水系统供水，建筑低层的配水点所受的静水压力很大，易产生水锤，损坏管道及附件，流速过大产生水流噪音；低层压力过大，开启水龙头时，水流喷溅严重；使用不便，根据建筑给排水设计手册上卫生器具的最大静水压力不得超过0.35MPa。因此高层建筑给水系统必须分区。但设计考虑到本设计对象是22层的高层住宅建筑，负一层为设备间以及储仓室、车库等，无用水点， 每层10户。设计任务书给定了市政给水管网提供常年的水压为0.28Mpa。根据给水最小所需压力估算方法：第一层0.10Mpa，第二层0.12Mpa，二层以上增加一层压力需增加0.04Mpa。得0.28Mpa的压力能直接供到第五层还多0.04Mpa。所以1到5层为一区，6到22层为一区，总共分两个区。1到5层用市政管网直接供水，6到22层必须对生活用水进行提升或加压。变频恒压调速供水技术日益成熟，加上减压阀的使用，改善了原来高层建筑“水箱水泵联合供水”和“水箱减压”方法中出现的“水质二次污染”和“水箱占用大量建筑面积”的状况，同时也达到了节能效果。2.2 排水系统根据给排水设计手册-建筑给排水第二版，排水系统划分为合流制和分流制两种。排水系统采用分流制或合流制，要根据污水性质、污染程度、结合室外排水制度和有利于综合利用及处理要求等确定。基于上述条件，结合本设计的具体情况拟定本设计的排水系统排水方式为合流制。为了保护存水弯水封，应使排水系统内的空气压力与大气压取得平衡。为使排水管内排水畅通，形成良好的水流条件，应把新鲜空气补入排水管内，使管内进行换气，预防因室外管道系统积聚有害气体而损伤养护人员、发生火灾和腐蚀管道等隐患。排水系统应设置通气管，底层要单独排水。所以本设计为合流制排水方式，采用双立管排水系统。本建筑采用的是南侧和东西两侧分别排水，集水井中汇集电梯内部水，由潜污泵提升排出。2.3 消防系统消防给水系统按消防给水系统的给水方式不同可分为消火栓 给水系统和自动喷水灭火系统。目前，在我国100米以下的高层建筑中自动喷水灭火系统主要应用于消防要求高、火灾危险性大的场所；100米以上的高层由于火灾隐患多，火灾蔓延快，人员疏散、火灾扑救难度大，需要设置自动喷水灭火系统；100米以下的建筑主要以消火栓给水系统为主。本设计的对象是22层的高层建筑，建筑高度不超过100米， 根据规范建筑高度不超过100米的高层建筑，一旦发生火灾消防车从室外消火栓或消防水池，通过水泵接合器向室内管道送水仍然可以加强室内的管网供水能力，协助救火。故本设计选用消火栓给水系统。室内消火栓给水系统有为分区、不分区两种方式。消火栓栓口的静水压力不应大于1.00Mpa，当大于1.00Mpa时，应采取分区给水系统。消火栓栓口的出水压力大于0.50Mpa时，应采取减压措施。因本建筑的消火栓的静水压力小于1.00Mpa，故不分区。由于本设计的建筑是15层小高层民用住宅楼，火灾的隐患少，人员疏散也快，扑救难度不大。无须设置长年的高压消防给水，一旦火灾发生了开启消防泵，通过水泵接合器向室内管道送水仍然可以加强室内的管网供水能力，火灾初期通过高位水箱供水即可。第三章 设计计算3.1 室内给水（冷水）系统的计算3.1.1生活给水管道设计秒流量当前我国使用的生活给水管道设计秒流量公式是： （3-1） 计算管段的设计秒流量，L/s 计算管段的卫生器具给水当量同时出水概率，% 计算管段的卫生器具的给水当量总数，见表3-2；0.2 以一个卫生器具给水当量的额定流量的数值，其单位为L/s。设计秒流量是根据建筑物配置的卫生器具给水当量和管段的卫生器具给水当量同时出流概率来确定的，而卫生器具的给水当量同时出流的概率与卫生器具的给水当量数和其平均出流概率U0有关。根据数理统计结果得卫生器具给水当量的同时出流概率计算公式为： （3-2）式中 对于不同的卫生器具的给水当量平均出流概率的U0系数，见 表31； 表31U0/%0.01 U0/%0.011.00.3234.02.8161.50.6974.53.2632.01.0975.03.7152.51.5126.04.6293.01.9397.05.5553.52.3745.06.489卫生器具的给水当量平均出流而计算管段最大用水时概率计算公式为： (3-3)U 0 生活给水管道最大用水时卫生器具的给水当量平均出流概率，%； 最高日用水定额，L/(人d)；m 用水人数，人； 小时变化系数；T 用水时间。表3-2 卫生器具的给水额定流量、当量、连接管公称管径和最低工作压力给水配件名称额定流量(L/s)卫生器具当量Ng公称管径(mm)最低工作压力(Mpa)洗脸盆0.15（0.10）0.75（0.5）150.050浴盆0.24（0.20）1.2（1.0）150.0500.070坐式大便器0.100.50150.020家用洗衣机水嘴0.201.00150.050洗涤盆0.150.20（0.14）0.751.00（0.75）150.050本设计的对象是普通II类住宅建筑，查建筑给排水规范知，最高日生活用水定额为130300L/(人d), 取qd=200 L/(人d)； 小时变化系数为2.82.3，取Kh=2.5；每户用水人数取m=3.5 。3.1.2标准层住宅水力计算由式（3-1）、（3-2）、（3-3）及表3-1、3-2计算结果如下；（1） 标准层住宅水力计算：由本建筑平面图可得，一单元卫生器具布置与五单元卫生器具布置对称，二单元、三单元、四单元右侧卫生器具布置与一单元右侧卫生器具布置相同，二单元、三单元、四单元卫生器具左侧布置与一单元右侧布置完全对称，计算其水力计算如下：图3-1 一单元一至二十二层住宅标准层水力计算草图表3-3 一至二十二层住宅标准层水力计算表标准层给水水力计算表管段编号卫生器具的当量及数量当量总数Ng同时出流概率U（%）设计秒流量(L/s)管径DN (mm)流速 V (m/s)单位管长水损(kPa/m)管长 (m)沿程水头损失 (kPa)洗脸盆 Ng=0.75 q=0.10L/s坐式大便器Ng=0.50 q=0.10L/s洗衣机喷嘴 Ng=1.00 q=0.20L/s洗涤盆Ng=0.75 q=0.14L/s浴盆Ng=1.0 q=0.20L/s1-210.501000.14150.750.0560.8200.052-3111.50820.25200.760.0412.3650.103-41112.25670.30200.920.0571.3080.074-411113.25560.36201.100.0772.800.225=410.751000.17150.910.0801.1200.099-4111114.00550.41201.200.1971.6330.326-710.751000.17150.910.0801.1110.097-8111.25900.22151.180.1170.800.098-91112.25670.30200.920.0575.80.309-0221126.25400.50250.940.0442.400.11h=1.441-210.751000.17150.910.0801.2120.092-3111.75760.27200.820.0453.6190.163-41112.25670.3200.920.0571.3410.084-51212.75610.34201.10.0781.0200.085-62213.5540.375201.150.0900.8010.076-722114.5480.43201.180.1101.5010.178-710.751000.17150.910.0802.6570.217-0221115.25450.47250.860.0395.6810.22h=1.08注：一单元住宅标准层支管总沿程水头损失为：1.44+1.08=2.52Kpa 二单元住宅标准层支管总沿程水头损失为：1.08+1.08=2.16Kpa五单元与一单元住宅标准层支管水头损失相同三单元、四单元与二单元住宅支管水头损失相同3.1.3 给水立管水力计算：1）由市政管网直接供水的立管水力计算 由本建筑1-5层立管JL-1至JL-5中，JL-I与JL-4管道布置方向完全相同，JL-2、JL-3、JL-5与JL-I完全对称，故本设计只计算任意一根立管即可，在此计算JL-I，由式(3-1)、（3-2）、（3-3）及表3-1、3-2计算如下：图3-2 一至五层由市政管网直接供水的立管计算草图表3-4 一至五层住宅标准层给水立管水力计算表JL-1给水立管水力计算表管段编号卫生器具的当量及数量当量总数Ng同时出流概率U（%）设计秒流量(L/s)管径DN (mm)流速 V (m/s)单位管长水损(kPa/m)管长 (m)沿程水头损失 (kPa)洗脸盆 Ng=0.75 q=0.10L/s坐式大便器Ng=0.50 q=0.10L/s洗衣机喷嘴 Ng=1.00 q=0.20L/s洗涤盆Ng=0.75 q=0.14L/s浴盆Ng=1.0 q=0.20L/s5-44422311.5290.67320.800.0252.9500.074-38844623221.02321.200.0522.9500.153-2121266934.5181.24400.950.0262.9500.082-11616881246161.44401.090.0342.9500.101-0202010101557.5141.55401.190.0382.9500.11h=0.51JL-2给水立管水力计算表5-44422210.5310.65320.780.0242.9500.074-38844421220.93321.120.0442.9500.133-2121266631.5181.14400.880.0222.9500.062-1161688842161.34401.030.0302.9500.091-0202010101052.5141.48401.140.0362.9500.11h=0.46注：JL-5与JL-1给水立管水力计算相同 JL-4、JL-3和JL-2给水水力计算相同2)由水泵加压供水的给水立管水力计算：由本建筑6-22层立管JL-1至JL-5中，JL-I与JL-4管道布置方向完全相同，JL-2、JL-3、JL-5与JL-I完全对称，故本设计只计算任意一根立管即可，在此计算JL-I与JL-2，由式(3-1)、（3-2）、（3-3）及表3-1、3-2计算如下：图3-3 六层至二十二层住宅标准层给水立管水力计算草图表3-5 一至五层住宅标准层给水立管水力计算表JL-1给水立管水力计算表管段编号卫生器具的当量及数量当量总数Ng同时出流概率U（%）设计秒流量(L/s)管径DN (mm)流速 V (m/s)单位管长水损(kPa/m)管长 (m)沿程水头损失 (kPa)洗脸盆 Ng=0.75 q=0.10L/s坐式大便器Ng=0.50 q=0.10L/s洗衣机喷嘴 Ng=1.00 q=0.20L/s洗涤盆Ng=0.75 q=0.14L/s浴盆Ng=1.0 q=0.20L/s1-24422311.5290.67320.800.0252.9500.072-38844623221.02321.200.0522.9500.153-4121266934.5181.24400.950.0262.9500.084-51616881246161.44401.090.0342.9500.105-6202010101557.5141.55401.190.0382.0000.0812-114422311.5290.67320.800.0252.9500.0711-108844623221.02321.200.0522.9500.1510-9121266934.5181.24400.950.0262.9500.089-81616881246161.44401.090.0342.9500.108-7202010101557.5141.55401.190.0382.9500.117-6242412121869131.78401.360.0502.0000.1019-184422311.5290.67320.800.0252.9500.0718-178844623221.02321.200.0522.9500.1517-16121266934.5181.24400.950.0262.9500.0816-151616881246161.44401.090.0342.9500.1015-14202010101557.5141.55401.190.0382.9500.1114-13242412121869131.78401.360.0502.0000.106-134444222233126.592.3800.790.01117.70.1913-06868343451195.573.0800.890.01833.00.59h=2.48JL-2给水立管水力计算表1-24422210.5310.65320.780.0242.9500.072-38844421220.93321.120.0442.9500.133-4121266631.5181.14400.880.0222.9500.064-5161688842161.34401.030.0302.9500.095-6202010101052.5141.48401.140.0362.9500.1112-114422210.5310.65320.780.0242.9500.0711-108844421220.93321.120.0442.9500.1310-9121266631.5181.14400.880.0222.9500.069-8161688842161.34401.030.0302.9500.098-7202010101052.5141.48401.140.0362.9500.117-6242412121263131.64401.250.0432.0000.0919-184422210.5310.65320.780.0242.9500.0718-178844421220.93321.120.0442.9500.1317-16121266631.5181.14400.880.0222.9500.0616-15161688842161.34401.030.0302.9500.0915-14202010101052.5141.48401.140.0362.9500.1114-13242412121263131.64401.250.0432.0000.096-134444222222115.592.1800.680.01217.700.2013-06868343434178.582.9650.820.01733.000.56h=2.32注： JL-5与JL-1给水立管水力计算相同 JL-4、JL-3和JL-2给水水力计算相同3.1.4 给水干管水力计算（1） 由市政给水管网直接供水的给水干管水力计算：图3-4 由市政管网直接供水的给水干管水力计算草图（2）由小区泵房加压供水的给水干管计算：图3-5 由小区泵房加压供水的给水干管水力计算草图表3-6 一至五层住宅标准层给水立管水力计算表由市政直接供水的给水干管水力计算表管段编号卫生器具的当量及数量当量总数Ng同时出流概率U（%）设计秒流量(L/s)管径DN (mm)流速 V (m/s)单位管长水损(kPa/m)管长 (m)沿程水头损失 (kPa)洗脸盆 Ng=0.75 q=0.10L/s坐式大便器Ng=0.50 q=0.10L/s洗衣机喷嘴 Ng=1.00 q=0.20L/s洗涤盆Ng=0.75 q=0.14L/s浴盆Ng=1.0 q=0.20L/s1-2202010101557.5131.50401.150.03621.040.762-34040202025110102.16501.060.02415.740.383-46060303035162.582.60501.250.0325.290.176-5202010101557.5131.50401.150.03618.760.675-44040202025110102.16501.060.0246.250.154-0100100505060272.563.5651.160.02210.000.22h=2.35由小区泵房加压供水的给水干管水力计算表1-26868343451195.572.8800.880.01620.560.332-313613668688537453.9800.920.01215.740.193-4204204102102119552.544.73801.100.0165.3330.096-56868343451195.572.8800.880.01618.280.295-413613668688537453.9800.920.0126.6840.084-0340340170170204926.536.141000.960.01010.000.10h=1.083.1.5 生活水泵的确定由于本设计采用变频调速水泵给水，故无天面给水水箱。水泵的出水量应按设计秒流量确定。流量：Qb=qg （3-4）扬程：Hb= H1+H2+H4 （3-5）其中：qg设计秒流量，L/sH1最不利配水点与引入管起点的静压差，mH2管路总水头损失，m （包括水表水头损失） H3配水最不利点的流出水头，mQb=qg=6.14L/s=22.1 m3/hH1=1.0-0.28=0.72mpa=72mH2=（1.08+2.32+0.51172+0.46173）1.3=57.5kPa=5.75m，在此取5.80mHb= H1+H2+H3=72+5.75+2=79.95m选用IS125-100-250型号单级单吸清水离心泵，（Q=28m3/h=7.8L/s，H=85m）两台，一用一备。根据我国高层给水排水设计规范GBJ15-98规定：高层建筑生活给水系统应竖向分区，各分区的最低点的卫生器具配水点的静压力，住宅，旅馆，医院易为300500kpa。第11层用水点水压64.9-29.5-1.2=34.2mH2O 35mH2O，故第6-11层的给水支管在水表节点前需设置减压阀，同理可得11层以上也需减压阀。3.1.6 冷水表的确定1）一单元西侧用户连接与JL-1立管上的每层进户水表 设计秒流量0.50L/s=1.8,选旋翼式LXS-2水表，公称直径为20mm,最大流量为5 ，公称流量2.5，12.92Kp24.5Kp,满足要求。2）一单元东侧用户连接与JL-1立管上的每层进户水表 设计秒流量0.47L/s=1.69,选旋翼式LXS-20水表，公称直径20mm，最大流量5，公称流量为2.5。11.45Kp24.5Kp,满足要求。说明：由计算及图纸所示，可知用户所用水表均为旋翼式LXS-20水表。3.1.7 给水管道的布置与敷设保证配水均匀，建筑1-5层由市政管网直接供水，6-22层由泵站直接供水，其引入管由泵站直接引入，室外部份敷设在底层，室内管道布设详见平面及系统图。为便于安装维修，管道与墙、梁、柱以及设备之间保持一定的距离，详见有关规范。3.2排水系统计算3.2.1.排水定额本建筑所采用的卫生器具的流量、当量和排水管的管径、最小坡度列表：表3-7排水坡度序号卫生器具名称排水流量(L/s)当量排水支管管径（mm）最小坡度1洗脸盆0.250.75500.0122洗涤盆1.003.00500.0123浴盆1.003.00500.0124大便器（低水箱虹吸式）2.006.001000.0265家用洗衣机0.501.50500.0123.2.2. 排水设计秒流量根据高层建筑给排水设计规范中的规定，该建筑室内排水系统设秒流量公式为：qp=0.12qmax （3-6）qn计算管段排水设计秒流量，L/s ；根据建筑物用途而定的系数；Np计算管段卫生器具排水当量总数 ；qmax.计算管段上排水量最大的一个卫生器具的排水流量，L/s。在计算时应注意以下两点：a、当计算流量大于该计算管段上卫生器具累加流量之和时，应以累计排水流量之和作为设计秒流量。b、当计算流量小于该管段上最大一个卫生器具的额定排水流量时，应以该最大卫生器具的额定排放流量作为设计秒流量。3.2.3排水系统水力计算（1）为保证管道系统有良好的水力条件，稳定管内气压，防止水封破坏，保证良好的室内环境卫生，在排水管道的设计中，必须满足下列规定：A.横管a.充满度建筑内部排水横管按非满流设计，以便使污废水释放出的有毒有害气体能自由排出，调节排水管道系统内的压力，排水管道的最大设计充满度见表3-7：表3-8 排水管道的最大设计充满度排水管道名称排水管道管径（mm）最大计算充满度（以管径计）生活污水排水管150以下0.5生活废水排水管1502000.6b.自净流速污水中含有固体杂质，如果流速过小，固体物会在管内沉淀，减小过水断面积，造成排水不畅或堵塞管道，为此规定了一个最小流速，即自净流速，建筑内部排水横管自净流速见下表：表3-9 内部排水横管自净流速污废水类别生活污水在下列管径时（mm）D5020151052本设计中采用的消火栓口径为65mm单栓口，水枪喷嘴口径19mm，充实水柱为12mH2O，采用衬胶水带直径65mm，长度25m。S （3-7）R=kLdLs （3-8）其中：S消火栓间距，m；R消火栓保护半径，m；k水带展开时的弯曲折减系数，取0.8；Ld消火栓水龙带长度，取25.0m；Ls水枪充实长度倾斜45时的水平投影距离，m；Ls = Sk Sin45 Sk水箱充实水柱长度，取12.0m；R=kLdLs=0.825+12Sin45 =28.5m要求同时两股水达到同一火灾地点，消火栓间距:S=25.2m，本建筑1-22层每个楼梯口均设置一个双管双栓的消火栓箱，屋顶布置一个试验消火栓箱，消火栓箱之间的最大间距为18.6m25.2m，满足要求。消火栓口离地面高度为1.10m，栓口出水方向宜向下或与设置消火栓的墙面相垂直。消火栓均应布置在走道、楼梯附近等明显易于取用的地点。具体布置见平面图。3.3.2水枪喷嘴处所需水压及水枪出流量消火栓口处所需的水压按以下公式计算：Hxh=HqHdHk （3-9）其中：Hxh消火栓口的水压，kpa；Hq水枪喷嘴处的压力，kpa；Hd水带的水头损失，kpa；Hk消火栓栓口的水头损失，按20kpa计算；其中水枪喷嘴处所需水压由所选的水枪口径和充实水柱条件查表按以下公式算： Hq = （3-10）其中：Hm充实水柱，m；本设计中取Hm=12f 实验系数，f=1.21；df 水枪喷嘴口径，m； 与水枪喷嘴口径有关的系数，可按经验公式计算，本设计中算得=0.097。故： Hq=16.9 mH2O（169kpa）水枪喷嘴的出流量按以下公式计算：qxh= （3-11）其中：qxh水枪的射流量，L/s；B 水枪水流特性系数，与水枪喷嘴口径有关；其取值见表3-14；表3-15 水枪水流热特性系数B水枪喷嘴直径13161922B0.3460.7931.5772.836得：水枪喷口直径19mm，B=1.577由式（3-18）计算如下： qxh=5.2 L/s 5.0 L/s3.3.3水带阻力及消火栓口水压计算水带阻力损失按以下公式计算：hd=AzLd （3-12）其中：hd水带水头损失，m；Ld水带长度，m；Az水带阻力系数，见表3-15；qxh水枪的射流量，L/s；表3-16 水带阻力系数Az水带材料水带直径（mm）506580麻织0.015010.004300.00150衬胶0.006770.001720.000