二类民用住宅建筑设计方案.docx

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二类民用住宅建筑设计方案

1设计工程概况及资料

1.1工程概况

该建筑位于陕西咸阳，二类民用住宅建筑，11层，底层是架空层和地下室，上面是住宅楼11层，总建筑高度36.90米,层高为2.9米。

其中地上住宅楼十一层，地下两层，地下室和架空层。

地下室为车库，架空层为车库和水泵房。

首层至十层为每层四户住宅，十一层为一层两户住宅及阁楼。

根据建筑的性质和用途，室内设有完善的给水排水卫生设备。

该建筑消防安全可靠，设置独立的消火栓给水系统及自动喷淋系统。

每个消火栓箱内设远距离启动水泵按钮，消防时直接启动消防泵。

生活水泵要求自动启动，管道全部暗装敷设。

1.2设计条件

（1）给水水源

该建筑以城市给水管网为水源，室外给水管网位于建筑物的北侧，距离外墙为10米，接管点埋深1.6米管径200mm，管材为铸铁管，常年提供0.3MPa的水头。

（2）排水条件

室内粪便污水需要经过化粪池处理方可排入市政管网，室外排水管网位于建筑物的北侧，埋深2米，管径600mm。

管材为加筋UPVC管。

室外雨水管网位于建筑物的南侧，埋深2米，管径800mm。

管材为加筋UPVC管。

（3）卫生设施

架空层和地下室无卫生设备。

一至十层每层四户，每户设一个厨房一个卫生间；十一层两户，每户设一个厨房两个卫生间；阁楼每户一个卫生间。

厨房内设洗涤盆一个，卫生间内设坐式大便器一个，洗脸盆一个，浴盆一个，家用洗衣机水嘴一个。

2设计任务书

2.1设计基础资料

该设计为高层生活住宅各排水工程设计。

住宅楼为框架结构，11层，各层的详细情况见所提供的平面图纸。

室外给水管网位于建筑物的北侧，距离外墙为10米，接管点埋深1.6米管径200mm，管材为铸铁管，常年提供0.3MPa的水头，室内粪便污水需要经过化粪池处理方可排入市政管网，室外排水管网位于建筑物的北侧，埋深2米，管径600mm。

管材为加筋UPVC管。

室外雨水管网位于建筑物的南侧，埋深2米，管径800mm。

管材为加筋UPVC管。

2.2设计参数

根据不同地区、不同建筑物的用途查取生活用水定额及小时变化系数；每户人口按m=3.5人计算；建筑物的消防用水量按相应的防火规范查取，消防水箱水量为火灾前10min的水量，贮水池内的消防水量按火灾延续时间计算确定。

雨水重现期：

2年。

2.3设计内容

要求设计建筑给排水工程，并与土建工程配套，具体包括：

（1）建筑生活给水系统的设计；

（2）建筑消防系统的设计；

（3）建筑排水系统的设计；

（4）建筑雨水系统的设计。

2.4绘制施工图

完成建筑给排水施工图7张以上（折合1#图）

（1）给排水设计总说明及图例等；

（2）地下室给排水消防平面图；

（3）地下室喷淋平面图；

（4）架空层给排水消防平面图；

（5）1～11层给排水消防平面图；

（6）阁楼、屋面平面图；

（7）厨房、卫生间大样图；

（8）给水系统图；

（9）排水系统图；

（10）消防系统图；

（11）喷淋系统图。

3生活给水系统设计

3.1水源及系统设计方案

3.1.1水源

给水水源为城市给水管网，位于建筑物的北侧，距离外墙为10米，接管点埋深1.6米管径200mm，管材为铸铁管，常年提供0.3MPa的水头。

3.1.2给水设计方案

我国《建筑给水排水设计规范》GBJ50015-2003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处的静水压，旅馆、住宅、医院等宜为0.3～0.35MPa，办公楼宜为0.35～0.45MPa。

高层建筑的生活给水系统由于其层数多、竖向高度大，为避免建筑低层配水点静水压力过大，需要进行竖向分区。

所谓竖向分区，是指沿建筑的垂直方向，依序合理地将其划分为若干个供水区，而每个供水区都有自己完善的给水系统。

合理的确定高层建筑给水系统的竖向分区，关系到给水系统的运行、使用、维护、管理、投资节能等情况和效果，是高层建筑给水系统的首要环节[1]。

根据规范的要求，并结合该建筑层数、功能及室外供水压力，将该建筑在竖向上分为2个供水区，低区为地下室～5层；高区为6～11层。

低区利用城市给水管网供水压力直接供水；高区加压供水。

根据建筑内部给水系统的给水方式有直接给水方式、设水箱给水方式、设水泵给水方式、设水泵和水箱联合给水方式等。

本设计采用设水泵给水方式，这种供水方式是高层建筑中教常采用的供水方式。

设水泵给水方式宜在室外给水管网的水压经常不足时采用，水泵集中布置在地下室或建筑底层。

当建筑内用水量大且均匀时，可用恒速水泵供水；当建筑内用水不均匀时，宜采用一台或多台水泵变速运行供水，以提高水泵的工作效率。

为充分利用室外管网压力以节省电能，当水泵与室外管网直接连接时，应设旁通管。

当室外管网压力足够大时，可自动开启旁通管的止回阀直接向建筑内供水。

因水泵直接从室外管网抽水，会使外网压力降低，影响附近用户用水，严重时还可能造成外网负压；在管道接口不严密时，其周围土壤中的渗漏水会吸入管中，污染水质。

当采用水泵直接从室外管网抽水时，必须征得供水部门的同意，并在管道连接处采取必要的防护措施，以免水质污染。

为避免上述问题，可在系统中增设水池，采用水泵与室外管网间接连接的方式。

本设计在竖向上分2个供水区，各区的供水方式如下：

地下室～5层为低区，由于城市给水管网常年提供0.3MPa的水头，考虑到充分利用管网供水压力，低区由城市给水管网直接供水，采用下行上给的供水方式。

6～11层为高区，由变频调速恒压水泵供水，高区水泵设置在地下室设备间，高区采用下行上给的管道布置形式。

3.2室内给水系统的计算

室内给水系统一至五层采用由室外给水管网直接供水的方式，六至十一层采用设水泵的给水方式。

3.2.1给水用水定额及小时变化系数

查《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）表3.1.9，普通住宅二类最高日生活用水定额为130～300L/（人·d）,用水小时变化系数Kh为2.3～2.8。

根据本建筑是室内卫生设备之完善程度，选用最高日生活用水定额qd=200L/（人·d），用水小时变化系数取Kh=2.5，每户按3.5人计。

3.2.2最高日用水量[1]

Qd=m×qd=2×2×11×3.5×200/1000=30.8m3/d（3-1）

3.2.3最高日最大时用水量[1]

Qh=Qd×Kh/T=30.8×2.5/24=3.21m3/h（3-2）

3.2.4设计秒流量[1]

设计秒流量按公式

qg=0.2UNg（3-3）

卫生器具给水当量的同时出流概率[1]：

（3-4）

式中αc——对应于不同卫生器具的给水当量平均出流概率U0系数；

Ng——每户设置的卫生器具给水当量总数；

最大时卫生器具给水当量平均出流概率[1]：

（3-5）

式中U0——生活给水管道的最大时卫生器具给水当量平均出流概率，%；

q0——最高用水日的用水定额,L/（人·d）；

m——每户用水人数,人；

Kh——小时变化系数；

T——用水小时数，h；

因住宅的用水特点为用水时间长，用水设备使用情况比较分散，卫生器具的同时出流概率随着卫生器具的增加而减少，故住宅生活给水的设计秒流量计算应采用概率法。

本设计服务于每层四户的十一层普通住宅Ⅱ型，每户一卫一厨，每户的卫生器具及当量为洗脸盆1只（N=0.75），浴盆1个（N=1.0），坐式大便器1个（N=0.5），洗涤盆1只（N=1.0）,家用洗衣机水嘴一只（N=1.0）。

用水定额为200L/（人·d），户均人数为3.5人。

每户设置的卫生器具给水当量总数：

Ng=0.75+1.0+0.5+1.0+1.0=4.25

最大用水时卫生器具给水当量平均出流量概率为：

（3-6）

根据

查下表[1]

表3-1

U0/%

αc

U0/%

αc

1.0

0.00323

4.0

0.02816

1.5

0.00697

4.5

0.03263

2.0

0.01097

5.0

0.03715

2.5

0.01512

6.0

0.04629

3.0

0.01939

7.0

0.05555

3.5

0.02374

8.0

0.06489

计算管段的卫生器具给水当量的同时出流概率[1]:

（3-7）

计算管段上设计秒流量[1]：

（3-8）

3.2.5低区管网水力计算

根据计算用图，得1～5层管网水力计算成果见表3-2所示。

图3-1低区给水管网水力计算简图

表3-2低区管网水力计算表

计算管段编号

当量总数Ng

设计秒流量qg/（L/s）

管径DN/mm

流速v/（m/s）

每米管长沿程水头损失i/（kPa/m）

管段长度L/m

管段沿程水头损失/kPa

管段沿程水头损失累计Σhy/kPa

0～1

1.00

0.20

0.53

0.206

4.8

0.9888

1～2

2.00

0.29

0.79

0.422

1.1

0.4642

1.453

2～3

3.00

0.36

0.61

0.188

1.4

0.2632

1.7162

3～4

3.50

0.39

0.61

0.188

1.2

0.2256

1.9418

4～5

4.25

0.42

0.49

0.099

12.4

1.2276

3.1694

续表

计算管段编号

当量总数Ng

设计秒流量qg/（L/s）

管径DN/mm

流速v/（m/s）

每米管长沿程水头损失i/（kPa/m）

管段长度L/m

管段沿程水头损失/kPa

管段沿程水头损失累计Σhy/kPa

5～6

8.50

0.59

0.137

2.9

0.3973

3.5667

6～7

12.75

0.72

0.48

0.071

2.9

0.2059

3.7726

7～8

17.00

0.84

0.54

0.088

2.9

0.2552

4.0278

8～9

21.25

0.94

0.38

0.035

2.9

0.1015

4.1293

9～10

21.25

0.94

0.38

0.035

0.5

0.0175

4.1468

本建筑为市政管网直接供水，所需室外给水管网水压为

H=H1+H2+H3+H4+H5[1]（3-9）

H——建筑内给水系统所需要的水压，mH2O；

H1——引入管起点至最不利点的标高差，mH2O；

H2——计算管路的沿程水头损失和局部水头损失之和，mH2O；

H3——水表的水头损失，mH2O；

H4——管网最不利点所需的流出水头，mH2O；

H5——富裕水头，mH2O。

计算局部水头损失∑hj,即：

hj=30%∑hj=0.3×4.1468=1.2440kPa

所以,计算管路的水头损失为H2=∑（hi+hj）=4.1468+1.2440=5.3908kPa

计算水表的水头损失:

因住宅建筑用水量较小，总水表及分户水表均选用LXS湿式水表，总水表安装在9～10管段之后，分户水表安装在5管道之前，q4-5=0.42L/s=1.512m3/h，q9-10=0.94L/s=3.384m3/h。

查表，选20㎜口径的分户水表，其公称流量为2.5m3/h>q4-5，最大流量为5m3/h。

所以，分户水表的水头损失为hd=qg²/Kb=qg²/（Qmax²/100）=9.15kPa。

选口径25㎜的总水表，其公称流量为3.5m3/h>q9-10，最大流量为7m3/h。

所以，总水表的水头损失为hd'=qg²/Kb=3.384²/（7²/100）=23.37kPa。

hd和hd'均小于水表水头损失允许值。

水表的总水头损失为H3=Hd+hd'=（9.15+23.37）kPa=32.52kPa。

住宅建筑用水不均匀，因此水表口径可按设计秒流量不大于水表最大流量确定，选口径25㎜的总水表即可，但经计算，其水头损失大于水表水头损失允许值，故选用口径32㎜的总水表。

计算给水系统所需压力H为

H=H1+H2+H3+H4+H5=（13.1×10+5.3908+32.52+50）kPa=218.91kPa<300kPa

满足要求。

3.2.6高区管网水力计算

根据计算用图，得6～11层管网水力计算成果见表3-3所示。

图3-2高区管网水力计算简图

表3-3高区管网水力计算表

计算管段编号

当量总数Ng

设计秒流量qg/（L/s）

管径DN/mm

流速v/（m/s）

每米管长沿程水头损失i/（kPa/m）

管段长度L/m

管段沿程水头损失/kPa

管段沿程水头损失累计Σhy/kPa

0～1

1.00

0.20

0.53

0.206

4.8

0.9888

1～2

2.00

0.29

0.79

0.422

1.1

0.4642

1.453

2～3

3.00

0.36

0.61

0.188

1.4

0.2632

1.7162

3～4

3.50

0.39

0.61

0.188

1.2

0.2256

1.9418

4～5

4.25

0.42

0.49

0.099

12.4

1.2276

3.1694

5～6

8.50

0.59

0.137

2.9

0.3973

3.5667

6～7

12.75

0.72

0.48

0.071

2.9

0.2059

3.7726

7～8

17.00

0.84

0.54

0.088

2.9

0.2552

4.0278

8～9

21.25

0.94

0.38

0.035

2.9

0.1015

4.1293

9～10

25.5

1.03

0.57

0.072

2.9

0.2088

4.3381

10～11

29.75

1.11

0.57

0.072

2.9

0.2088

4.5469

11～12

29.75

1.11

0.57

0.072

1.08

5.6269

高区设计秒流量为1.11L/s；总水头损失为h=1.3∑hv=7.3150kPa,约0.732mH2O。

3.2.7变频调速恒压供水设备的计算

水泵静扬程等于最不利配水点与贮水池最低水位之差：

31.4-（-3.7）=35.1m。

混合水嘴流出水头7m，泵房水头损失2m,水泵所需扬程为：

35.1+0.732+7+2=44.17m。

变频调速恒压供水设备按流量Q=1.11L/s，扬程H=44.17m选取。

配泵：

FLGR-200A型主泵两台（一用一备），每台Q=1.44L/s（5.18m3/h），H=44.6m，N=2.2kW；50DL12-12.5×6型副泵一台（一用），Q=3.3L/s（12m3/h）,H=75m,N=5.5kW；φ800气压罐一个。

3.2.8贮水池容积计算

根据规范要求，生活水池与消防水池应分开设计。

查《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）,建筑物内的生活用水低位贮水池的有效容积,宜按最高日用水量的20%～50%确定。

本设计中生活用水调节容积按高区最高日用水量的25℅计算，V=25℅×30.8=7.7m3。

设置装配式不锈钢生活水池，尺寸3m×2m×2m，容积12m3。

4消防系统设计

4.1消防给水系统选择

按消防给水系统的服务范围分，室内消防给水系统有独立的消防给水系统和区域集中的消防给水系统两种。

每幢高层建筑设置一套室内消防给水系统。

这种系统安全性较高，但管理比较分散，投资大。

在地震区人防要求较高的建筑物以及重要的建筑物内宜采用独立的室内消防给水系统。

区域集中的消防给水系统是指数幢或数十幢高层建筑物形成的建筑群共用一个消防加压泵房的消防给水系统。

这类系统便于集中管理；在某些情况下可节省投资；但在地震区其安全性较低。

有合理规划的高层建筑区，可采用区域集中的室内消防给水系统[2]。

按消防给水系统压力分，室内消防给水系统可分为高压和临时高压消防给水系统。

高压消防给水系统，管网内经常保持灭火所需要水量、水压，消防时不须启动升压设备，直接使用灭火设备救火。

该系统简单，供水安全。

临时高压给水系统有两种情况，一种是管网内最不利着火点周围平时水压水量不满足灭火要求，火灾时需启动消防水泵，使管网压力、流量达到灭火要求。

另一种是管网内经常保持足够的压力，压力是由高位水箱或高位水箱与稳压泵或气压给水设备等增压设施来保证，泵房内设有消防泵，火灾时需启动消防泵使管网压力满足消防水压要求。

后者为目前高层建筑中广泛采用的消防给水系统。

临时高压给水系统需要有可靠的电源，才能保证安全供水[2]。

按建筑高度考虑，室内消防给水系统有分区和不分区室内消防给水系统。

建筑高度不超过50米的工业与民用建筑物，一旦发生火灾，消防队使用消防车，从室外消火栓（或消防水池）取水，通过水泵结合器向室内管网送水，协助室内扑灭火灾。

因此，可采用不分区室内消防给水系统。

建筑高度超过50米的室内消防给水系统，通常难于得到一般消防车的供水支援。

为加强供水安全和保证火场灭火用水，宜采用分区消防给水系统。

消火栓系统分区给水方式有并联分区供水方式、串联分区供水方式、减压水箱分区供水方式、减压阀分区供水方式。

不论分区或不分区的消防给水系统若为高压消防给水系统，均不需设置水箱，消防用水由室外高压管网直接供给。

若为临时高压消防给水系统，为确保消防初期灭火用水，均需贮存火灾初期消防用水，通常设置高位水箱。

该设计对象是二类民用住宅建筑，11层，底层是架空层和地下室，上面是住宅楼11层，总建筑高度36.90米。

根据该建筑的高度，本设计采用不分区室内消防给水系统。

4.2消防系统计算

4.2.1水枪充实水柱

水枪充实水柱长度按公式[2]

（4-1）

Sk——充实水柱长度（m）（建筑高度不超过100m的高层建筑Sk不应小于10m；建筑高度超过100m的高层建筑Sk不应小于13m）；

H1——室内每层净高（m）；

H2——水枪喷嘴离地面高度（m），一般为1m；

α——水枪上倾角，一般采用45°，但不得大于60°。

（4-2）

本建筑高度不超过100m，Sk不应小于10m，所以Sk取12m。

4.2.2消火栓间距确定

水带长度采用25m，消火栓保护半径R=Ld+Ls=0.8×25+8.4=28.4m。

（4-3）

室内灭火点要求二股水柱到达,消火栓间距

（4-4）

每层设置一个消火栓（电梯前室专用消火栓），地下室设置5个消火栓。

4.3消防管道系统计算

4.3.1消火栓及水枪水带的选择

选用DN65消火栓，水枪口径19㎜，麻质水龙带长度L=25m，充实水柱长度Sk=12m。

4.3.2水枪流量及栓口压力计算

喷嘴压力[2]：

；（4-5）

水枪喷嘴流量[2]：

；（4-6）

水带水头损失[2]：

；（4-7）

故Hxh=16.9+2.91+2=21.81mH2O

4.3.3消火栓环管计算

该建筑物高度不超过50m，根据规范，本建筑市内消火栓用水量为10L/s，消防立管考虑两股水柱作用,消防立管流量Q=5.2×2=10.4L/s，采用DN100立管,v=1.80m/s,1000i=65。

根据消火栓系统计算图，水力计算结果见表4-1。

表4-1消火栓给水系统水力计算表

管段

设计秒流量qg/（L/s）

管长L/m

管径DN/mm

流速v/（m/s）

水利坡度i/（kPa/m）

管段沿程水头损失累计Σhy/kPa

0～1

5.20

2.9

100

0.60

0.081

0.259

1～2

10.40

2.9

100

1.20

0.289

0.923

2～3

15.60

28.8

100

1.80

0.650

19.955

3～4

15.60

2.7

`150

0.92

0.114

1.710

合计

22.847

图4-1消火栓系统计算简图

4.3.4消防泵选择

消防流量:

15.6L/s；最不利消火栓标高33.0m，水池最低水位-3.7m，局部水头损失按沿程水头损失的10℅计算，消防扬程：

33.0-（-3.7）+21.81+1.1×2.285=61.02mH2O。

选消防泵80DL50-20*3型两台（一用一备）。

其Q=20.28L/s，H=64.5m，配套电机功率为15kW。

为了保证起火初期高层消火栓的水压，在屋面另设置两台XBD2.4/1-LDW3.6/3型稳压泵，其参数为：

Q=3.6m3/h,H=24m,N=0.75kW。

另配一个φ800气压罐。

4.3.5消火栓系统水泵结合器计算

按规范规定，室内消火栓用水量Q=20L/s。

因一个DN100的水泵结合器的流量为10～15L/s，故选用两个水泵结合器，此外，其室外消防用水量为30L/s，故设不少于2个的双出口室外地面式消火栓，且间距不得大于120m。

5自动喷淋系统计算

5.1设计基本数据

根据建筑的功能及使用性质，火灾危险等级按中级危险Ⅰ级设计，其自动喷水灭火系统技术数据见表5-1[4]。

表5-1自动喷水灭火系统技术数据

作用面积（㎡）

设计喷水强度[L/min·㎡]

喷头工作压力（MPa）

喷头流量系数

延续时间（h）

160

8.0

0.1

本建筑采用吊顶型玻璃球喷头，喷头采用3.2m×3.2m正方形布置。

5.2划分作用面积

根据民用建筑和工业厂房的系统设计基本参数表5-2[2]，计算作用面积选择160㎡。

表5-2民用建筑和工业厂房的系统设计基本参数

火灾危险等级

喷水强度/（L·min-1·m-2）

作用面积/㎡

喷头工作压力/MPa

轻危险等级

160

0.10

中危险等级

Ⅰ级

Ⅱ级

严重危险等级

Ⅰ级

260

Ⅱ级

注：

系统最不利点处喷头的工作压力，不应低于0.05MPa。

在地下室划分最不利作用面积，矩形长边平行于最不利喷头的配水支管，短边垂直于该配水支管。

作用面积为160㎡，按长方形计算：

长边

，

短边B=160/15.2=10.5m。

根据地下室的尺寸和相关要求，在作用面积内布置19个喷头，实际作用面积为：

19×3.2×3.2=194.56㎡，符合要求。

5.3水力计算

5.3.1喷头的流量计算公式

当喷头流量q采用L/s时，其流量计算公式[2]：

（5-1）

q——喷头流量，L/s；

p——喷头工作压力，kPa、mH2O、kg/cm2；

K——喷头流量特性系数，标准喷头流量特性系数K的取值随喷头工作压力p的计量单位不同而不同，见表5-3[2]。

表5-3喷

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