建筑给排水计算书本科学位.docx
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建筑给排水计算书本科学位
北京交通大学
建筑给排水计算说明书
课程：
建筑给水排水工程
班级：
土建学院环境1301
姓名：
学号：
指导教书：
设计基本内容和要求：
一、设计资料
1．工程概况：
本工程位于某省市，建筑层数为12层，建筑面积10282.91m2，建筑高度35.40m，标准层高为2.9m，一层地平标高为-1.0m，首层层高为3.7m，设有自行车库和设备用房。
当地冰冻深度为1.0m。
本工程按普通住宅二类建筑设室内消火栓给水系统。
2.设计资料
该城市给水排水管道现状为：
在该建筑北侧城市道路人行道下，有城市’，其管径为DN300，常年可以提供的水压为210kPa，接点管顶埋深为地面以下1.1m。
城市排水管道在该建筑北侧，其管径为DN400，管顶距地面下2.0m，坡度i＝0.005。
3.建筑图纸：
首层、标准层。
见附图。
4.气候暴雨强度等条件按各位同学家乡考虑。
二、设计主要内容
1.高层建筑给水系统方式选择与设计计算,完成该建筑的给水系统平面图和系统图草图；
2.高层建筑消防系统方式选择与设计计算,完成该建筑的消防系统平面图和系统图草图；
3.高层建筑生活排水系统方式选择与设计计算,完成该建筑的排水平面图和系统图草图；
4.高层建筑雨水排水系统方式选择与设计计算,完成该建筑的排水平面图和系统图草图；
三、基本要求
1.建筑给水、排水、消防、雨水各系统的体制应当合理选择，注意技术先进性和经济合理性。
2.根据选定的系统体制，按照相关设计手册，确定有关的设计参数、尺寸和所需的材料、规格等。
3．平面图管线布置合理，并注意各管线交叉连接，注意立管编号。
设计重点研究的问题：
建筑给水、排水、雨水、消防系统的体制选择，尤其是消火栓系统的设计计算
参考资料推荐：
［1］王增长，《建筑给水排水工程》第六版，中国建筑工业出版社1998
［2］高明远，《建筑给水排水工程学》中国建筑工业出版社2002
［3］严煦世，《给水排水工程快速设计手册》中国建筑工业出版社1998
［4］中国建筑工业出版社编，《建筑给水排水工程规范》，中国建筑工业出版社
［5］陈耀宗，《建筑给水排水设计手册》，中国建筑工业出版社1992
［6］《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003），《建筑设计防火规范》GBJ16-87，《高层民用建筑设计防火规范》GB50054-2001，《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001，《室外给水设计规范》GBJ13-86，《室外排水设计规范》GBJ14-87，《建筑中水设计规范》CECS30：
91，《居住小区给水排水设计规范》CECS57：
94
评分标准：
通过课程设计作业提高学生分析、解决实际问题和独立工作的能力，掌握必要的设计思路、计算方法。
提交该建筑给水、消防、排水、雨水系统设计说明书，设计计算书。
提交设计建筑给水排水各系统设计草图。
根据设计思路、计算方法正确性，计算结果准确性，给予成绩。
题目：
某高层建筑给水排水工程设计
高层建筑给水系统方式选择与设计计算
1.设计过程说明
根据设计资料，已知室外给水管网常年可保证的工作水压仅为210Kpa，故室内给水拟采用上，下分区供水方式。
即1~3层及设备用房由室外给水管网直接供水，采用下行上给方式，4~12层为设水泵、水箱联合供水方式，管网上行下给。
因为市政部门不允许从市政管网直接抽水，故在建筑物设备房内设贮水池。
屋顶水箱设水位继电器自动启闭水泵。
2.设计计算
（1）给水用水定额及时变化系数
查《建筑给排水设计规范》GB50015-2003（2009年版），由规范中的表3.1.10可知，普通住宅二类建筑住户的最高日生活用水定额为130~300L，小时变化系数Kh为2.8~2.3。
据本建筑的性质和室内卫生设备的完备程度，选用住户的最高日生活用水定额为q0=200L/（人.d），小时变化系数Kh=2.5，每户按3.5人计。
（2）最高日用水量
Qd=m
q0=33.6m3/d
（3）最高日最大时用水量
Qh=
（4）设计秒流量按公式
=0.2
——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；
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：
式中αc——对于不同的卫生器具α的给水当量平均出流概率U0的系数，见下表1-1。
表1-1αc与U0的对应关系
U（%）
αc×10-2
U（%）
αc×10-2
1.0
0.323
4.0
2.816
1.5
0.697
4.5
3.263
2.0
1.097
5.0
3.715
2.5
1.512
6.0
4.629
3.0
1.939
7.0
5.555
3.5
2.374
8.0
6.489
而计算管段最大用水时卫生器具的给水当量平均出流概率计算公式为：
U0——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——用水小时数；h。
（5）屋顶水箱面积
本次设计供水系统水泵自动启动供水，据式（2-25），每小时最大启动Kb为4-8次，取Kb=6次，安全系数C可在1.5-2.0内采用，为保证供水安全，取C=2.0次
4-12层之生活用冷水由水箱供给，1-3层的生活用冷水虽然不由水箱供给，但考虑市政给水事故停水，水箱仍应短时供下区用水（上下区设连通管），故水箱容积应按1-12层全部用水确定。
又因水泵向水箱供水不与配水管网连接，故选水泵出水量与最高日最大小时用水量相同，即
=3.5
。
水泵自动启动装置安全可靠，屋顶水箱的有效容积为：
V=C
/（4Kb）=2.0
3.5/（4
屋顶水箱钢制，尺寸为2.0
。
另：
如果水泵自动启动装置不可靠，则根据《建筑给水排水规范设计》GB50015-2003（2009年版）3.7.5条，不宜小于最大用水时水量50％。
（6）地下室内贮水池容积
本设计上区为设水泵，水箱的给水方式，因为市政给水管不允许水泵直接从管网抽水，故地下室设贮水池。
其容积V≥（
）
+
且
≥（
）
。
进入水池的进水管管径取DN50，按管中流速为1.1m/s估算进水量，如按照最高日用水量的20%计，则V=33.×20%=6.72
经比较,二者相差较大,考虑停水时贮水池仍能暂时供水,其有效容积按6.72
考虑。
生活贮水池钢制，尺寸为3m×3m×1m,有效水深0.8m，有效容积7.2
（7）室内所需压力
①1-3层室内所需的压力
各用水器具的用水当量如下表所示：
卫生器具给水额定流量，当量
序号
器具名称
额定流量（L/s）
当量
1
洗脸盆
0.15
0.75
2
坐便器
0.1
0.5
3
浴缸
0.2
1
4
淋浴器
0.15
0.75
5
洗菜盆
0.2
1
6
洗衣机
0.2
1
根据计算用图1-1，下区1-3层管网水力计算成果见表1-2
图1-11-3层给水管网水力计算用图
根据轴测图1和初步计算，最不利配水点显而易见是12层最右洗手间的洗脸盆。
故计算管路为0-30，a-f。
节点编号如图所示。
计算管
段编号
当量总数
Ng
同时出流
概率U
（%）
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hy=iL
（kPa）
管段沿程水
头损失累计∑h（kPa）
0-c
1
100
0.2
15
0.99
0.94
4.21
3.957
1.269
3-2
0.75
100
0.15
15
0.75
0.564
3.12
1.760
1.962
2-1
1.25
92
0.23
20
0.58
0.288
0.99
0.285
0.282
1-c
2.25
68
0.306
25
0.46
0.123
2.9
0.357
0.639
c-8
3.25
73
0.16
15
0.8
0.63
9
5.670
6.309
7-6
0.5
100
0.1
20
0.26
0.06
1.1
0.066
0.066
6-5
1.25
91
0.2275
20
0.59
0.31
2.1
0.651
0.717
5-4
2.25
70
0.315
25
0.48
0.13
2.3
0.299
1.016
4-d
3
59
0.354
25
0.51
0.143
1.4
0.200
1.216
d-8
3
59
0.354
25
0.53
0.145
3.1
0.450
1.666
8-9
6.25
40
0.5
32
0.49
0.09
2.9
0.261
7.975
9-10
12.5
29
0.725
40
0.43
0.058
2.9
0.168
8.143
14-15
0.75
100
0.15
15
0.75
0.56
1.2
0.672
0.672
15-13
1.25
92
0.23
20
0.61
0.256
1
0.256
0.928
13-e
2.25
71
0.3195
25
0.48
0.131
1.4
0.183
1.111
e-24
2.25
71
0.3195
25
0.48
0.131
1.9
0.249
1.36
20-19
0.75
100
0.15
15
0.75
0.564
0.5
0.282
0.282
19-18
1.25
91
0.2275
20
0.56
0.28
2.7
0.756
1.038
18-17
2.25
72
0.324
25
0.52
0.51
0.5
0.255
1.293
17-b
3.25
75
0.4875
32
0.51
0.09
0.9
0.081
1.374
23-22
0.75
100
0.15
15
0.75
0.564
1.78
1.000
1
22-21
1.25
92
0.23
20
0.56
0.256
1.1
0.280
1.28
a-b
1.25
92
0.23
20
0.56
0.256
4.6
1.170
2.45
b-24
4.5
48
0.43
25
0.68
0.234
6.4
1.490
3.94
24-25
6.75
39
0.52
32
0.53
0.11
2.9
0.319
5.3
25-26
13.5
28
0.75
40
0.44
0.061
2.9
0.176
5.476
表1-2给水管网最不利管段水力计算表
所以管路的总水头损失为：
H2=∑（hj+hi）=13.619×1.3=17.770kPa
由图1-1，可知，
H1=5.6+0.8-（-1.1）=7.5mH2O=75kPa（其中0.8为室内配水嘴距室内地坪的安装高度）。
H4=50kPa（最不利点水嘴的最低工作压力）。
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，分户水表分别安装在8-9和25-26管段上，
=0.5L/s=1.80m3/h，
=0.75L/s=2.7m3/h。
查附表1-1，选20mm口径的分户水表，25mm口径的总水表。
计算水头损失
分户水表：
hd=1.802/（25/100）=12.96kPa
总水表：
hd1=2.72/（49/100）=14.87kPa
总水头损失：
H3=hd+hd1=12.96+14.87=27.83kPa
内所需的压力H=H1+H2+H3+H4=75+17.770+27.83+50=170.6kPa<210kPa满足要求。
②4-12层室内所需的压力
上区4-12层管网水力计算成果见表1-3，计算见图1-4.
图1-44-12层给水管网水力计算用图
计算管
段编号
当量总数
Ng
同时出流
概率U
（%）
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hy=iL
（kPa）
管段沿程水
头损失累计∑h（kPa）
0-c
1
100
0.2
15
0.99
0.94
4.21
3.957
1.269
3-2
0.75
100
0.15
15
0.75
0.564
3.12
1.760
1.962
2-1
1.25
92
0.23
20
0.58
0.288
0.99
0.285
0.282
1-c
2.25
68
0.306
25
0.46
0.123
2.9
0.357
0.639
c-4
3.25
63
0.16
15
0.8
0.63
9
5.670
6.309
15-4
3
59
0.354
25
0.53
0.145
3.1
0.450
1.666
4-5
6.25
40
0.5
32
0.49
0.09
2.9
0.261
7.975
5-6
12.5
29
0.725
40
0.43
0.058
2.9
0.168
8.143
6-7
18.75
24
0.9
50
0.34
0.029
2.9
0.084
8.983
7-8
25
21
1.05
50
0.38
0.035
2.9
0.102
9.085
8-9
31.25
19
1.1875
50
0.42
0.042
2.9
0.122
9.207
9-10
37.5
17
1.275
50
0.46
0.052
2.9
0.151
9.358
10-11
43.75
16
1.4
50
0.55
0.061
2.9
0.177
9.535
11-12
50
15
1.5
50
0.57
0.072
2.9
0.209
9.744
12-13
56.25
14
1.575
50
0.31
0.61
2.9
1.769
1.769
13-14
132.75
10
2.655
50
1.01
0.432
13.5
5.830
7.599
表1-34-12层给水管网最不利管段水力计算表
由图2和表4可知h=41.20-32.50=9.7mH2O=97kPa
H2=1.3×（7.599+7.975）=20.24kPa
分户水表采用LXS湿式水表，安装在4-5管段上，
=0.5L/s=1.8m3/h选口径20mm，计算水头损失：
分户水表：
hd=1.82/（25/100）=12.96kPa
最不利点水嘴最低工作压力取H4=50kPa。
即H2+H3+H4=83.2kPa小于97kPa。
水箱安装高度满足要求。
（8）地下室加压水泵的选择
本设计的加压水泵是为4-12层给水管网增压，但考虑市政给水事故停水，水箱仍应短时供下区用水（上下区设连通管），故水箱容积应按1-12层全部用水确定。
水泵向水箱供水不与配水管网相连，故水泵出水量按最大时用水量3.5m3/h计。
由钢管水力计算表查得：
当水泵出水管侧Q=3.5m3/h（0.97L/s）时，选用DN50的钢管，v=0.46m/s,i=0.121kPa/m。
水泵吸水管侧选用DN70的钢管，同样可查得，v=0.277m/s,i=0.0365kPa/m。
高层建筑消防给水系统方式选择与设计计算
3.设计过程说明
根据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（05年版）3.0.1条，本建筑属二类建筑，据7.1.1条，设室内，室外消火栓给水系统。
据7.2.2条，室内，外消火栓用水量分别为20L/s、20L/s，每根竖管最小流量10L/s，每支水枪最小流量5L/s。
据7.6条，可不设自动喷水灭火系统。
室内消火栓系统不分区，采用水箱和水泵联合供水的临时高压给水系统，每个消火栓处设单独启动消防水泵的按钮，高位水箱贮存10min消防用水，消防泵及管道均单独设置。
每个消火栓口径为65mm单栓口，水枪喷嘴口径19mm，充实水柱为12mH20，采用麻质水带直径65mm，长度20m。
消防泵直接从消防水池吸水，据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（05年版）7.3.3条，火灾延续时间以2h计
4.设计计算
（1）消火栓的布置
该建筑总长度为60.0m，一层宽度为25.3m，标准层宽度为13.7m，标准层高为2.9m，总高度为35.4m。
根据《建筑设计防火规范》，消火栓的设计应保证同层有两支水枪的充实水柱同时到达任何部位。
水带长度取20m，展开时的弯曲折减系数C取0.8，消火栓的保护半径为：
R=0.8×20+3=19m
消火栓采用单排布置，其间距为S应小于17m。
结合建筑结构布局，在每层走道设置4个消火栓也能满足要求。
（2）水枪喷嘴处所需的水压
查《建筑给水排水工程》P83页表3-9，水枪喷口直径选19mm，选取充实水柱为12m，水枪系数φ为0.0097，水枪实验系数αf为1.21。
水枪喷嘴处所需的水压为：
Hq=1.21×12/（1-0.00971.21×12）=16.9mH2O=169kPa
（3）水枪喷嘴的出流量
喷口直径19mm的水枪水流特性系数B为1.577,qxh=
=5.2L/s大于5.0L/s。
（4）水带阻力
19mm水枪配65mm水带，消火栓多采用衬胶水带，因其阻力较小。
本设计亦选用衬胶水带。
查《建筑给水排水工程》P84页表3-10，直径65mm的衬胶水带Az=0.00172，水带阻力损失：
hd=Az×Ld×qxh2=0.00172×20×5.22=0.93m=9.3kPa
（5）消火栓口所需的水压
Hxh=Hq+hd+Hk=16.9+0.93+2=19.83mH2O=198.3kPa
（6）校核
设置的消防贮水高位水箱最低水位高程为39.80m，最不利点消火栓栓口高程为32.80m，则最不利点消火栓口的静水压力为39.80-32.80=7.0mH2O=70kPa，符合《建筑设计防火规范》。
（7）水力计算
图2-1消火栓给水管网计算用图
按照最不利点消防竖管和消火栓的流量分配要求，最不利消防管段为离水泵最远的立管XL-1，出水枪数为2支。
最不利配水点所需消火栓栓口水压Hxh0为198.3kPa，射流量为5.2L/s。
Hxh1=Hxh0+ΔH（0和1点的消火栓间距）+h（0~1管段的水头损失）
=18.51+3.0+0.235=21.74mH2O
1点水枪的射流量：
qxhl=5.43L/s
进行消火栓给水系统的水力计算，按照系统图2-1计算，配管水力计算结果见下表。
表2-1消火栓给水系统配水管水力计算表
计算管段
设计秒流量
q（L/s）
管长L（m）
DN
V（m/s）
i（kPa/m）
i·L（kPa）
0-1
5.2
2.9
100
0.60
0.0802
0.232
1-2
5.2+5.43=10.63
31.9
100
1.23
0.301
9.60
2-3
10.63
9.1
100
1.23
0.301
2.74
3-4
10.63x2=21.26
5.8
100
2.33
1.12
6.50
4-5
21.26
26.8
100
2.33
1.12
30.02
Σhy=49.08kPa
管路总水头损失为HW=49.08×1.1=53.99kPa
消火栓给水系统所需总水压HX应为
Hx=H1+Hxh+Hw=32.8×10-（-0.60）×10+198.3+53.99=586.29kPa
（8）消防水箱
按消火栓给水系统总用水量Qx=21.26L/s，选消防泵100DL-3型2台，1用1备。
Qb=20-35L/s,Hb=65.1-51.0mH2O（651-510kPa）,N=30kW。
根据室内消防用水量，设置两套水泵接合器。
（9）消防贮水池
消防贮水量按存储10min的室内消防水量计算。
V=10/1000×10×60=6m3
由于二类建筑住宅消防水箱容积不宜小于6m3，图集号02S101，尺寸为2200mm×2200mm×1500mm，容积为7.26m3，满足《建筑设计防火规范》的要求。
消防水箱内的贮水由消防水泵提升充满备用。
消防水池的贮存水量按照2h的室内消防用水量计算，即V=10×2×3600/1000=72m3。
选用钢筋混凝土贮水池，尺寸为6.0m×6.0m×2.5m，有效水深为2.2m，有效容积为79.2m3。
贮水池底部标高为-0.80m，最低水位为-0.60m。
高层建筑雨水排水系统方式选择与设计计算
5.设计过程说明
该设计系统采用重力无压流普通檐沟外排水系统。
雨水沿屋面集流至檐沟，然后流入隔一定距离设置的立管排至室外地面。
排水立管间距约为8～12m
雨水管道的布置
采用外排水系统，排水管的转向处做顺水连接，雨水管应牢固的固定在建筑物的承重结构上管材采用承压塑料管。
参数的确定
本次设计的暴雨强度数据来自《给水排水设计手册》。
6.设计计算
暴雨强度
根据规范要求，设计重现期采用2年，降雨历时为5min。
根据重庆的暴雨强度计算公式计算q：
求得q=334.06L/s
由于屋面面积约60×13.7=822m2，较小，采用密闭式排水系统
雨水斗选用
本设计地区为重庆市，查《建筑给水排水设计手册》表4.2.2可得：
该地区设计重现期P=2a，屋面集水时间为5分钟，降雨强度为3.34（L/s.100m2）,降雨厚度为159mm/h。
根据该地区5分钟的降雨厚度，查《建筑给水排水工程》第五版附录6.6，选用雨水斗型号如下：
87式单斗雨水斗，口径为100mm，雨水斗最大允许汇水面积400m2。
根据建筑结构形式以及屋面雨水汇水面积，结合所选用雨水斗最大允许汇水面积，本设计中，屋面雨
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