高层建筑计算书.docx
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高层建筑计算书
学号：
07415229
常州大学
毕业设计（论文）
（2011）届
题目九层商住楼给水排水工程设计
学生庄旭
学院环境与安全工程学院专业班级给水072
校内指导教师魏永专业技术职务讲师
校外指导老师专业技术职务
二○一一年六月
九层商住楼给水排水工程
摘要:
本建筑为九层商住楼，二类高层商住楼，总高度28.4米。
一层、二层为商用房，地下室为车库，三至九层为塔式住宅。
本论文就该建筑给水排水工程进行了设计，主要内容有：
给水系统、消防系统/排水系统、屋面雨水排水系统。
给水系统采用分区供水，低采用市政管网直接供水；高区采用变频调速泵供水。
消防系统包括了消火栓系统和自动喷水灭火系统，排水系统采用污、废水合流制，并设伸顶通气管。
雨水采用重力外排水的方式，及时将屋面雨水排除。
此外还包括了水表选型，消防水泵、潜污泵的选型，消防水箱的设计等内容。
本设计中给水干管和立管管材均采用钢衬塑复合管，其他支管均采用PPR管；消火栓给水管采用热镀锌钢管，自动喷水灭火系统管道采用内外壁热镀锌钢管；排水管材采用硬聚氯乙烯排水管（UPVC），水力计算按塑料管计
关键词：
高层商住楼；给水系统；排水系统；消防系统；雨水系统；自动喷水灭火系统
ThewaterSupplyAndDrainageWorksAboutNine-storyCommercialAndResidentialBuilding
Abstract：
Thisconstructionwasanine-storycommercialandresidentialbuilding,theconstructionwasthesecondcategorybuildingwithatotalheightof28.4meters.Onetotwofloorsarethestarmarket,threetonineoftheresidentialtower.Thewatersupplyanddrainageprojectswasdesignedinthispaperincludingwatersupplysystemcarriedonthedecidedregionwatersupplymentinwhichmunicipalpipenetworkwatersupplydirectlyinlow-useareasandusingfrequencyconversionwatersupplypumptosupplywaterinhigh-useareas,Firesystemincludedfirehydrantsystemandautomaticsprinklersystem.Thedrainageadoptedaconfluencesystem,stormwaterusedthewayofgravitydrainagesothattheroofrainwaterwasdischargedintime.Basides,Italsoincludesaselectionofwatermeters,firepumps,submersiblesewagepumpselection,designoffirewatertank,etc.ThedesignofthewatersupplydryriserpipeandsteelareusedLiningPlasticcompositepipe（hydrauliccalculationoftheplasticpipe）,theotherbranchofthePPRareused;firehydrantpipeusedtoheatgalvanizedsteelpipe,automaticsprinklersystempopesusedbothinsideandoutsidewallHotgalcanizedsteelpipe;drainagepipeusingPVCdrainpipes（UPVC）,hydrauliccalculationoftheplasticpipe.
KeyWords:
High-levelcompositecommercial/residentialbuildings;watersupplysystem;drainagesystem;firehydrantsystem;stormwatersystem;automaticsprinklersystem
目录
摘要I
目录III
1引言1
2设计任务及设计资料2
2.1设计资料2
2.1.1工程概况及参数2
2.1.2建筑图纸2
2.2设计任务2
2.2.1计算部分2
2.2.2设计图纸：
2
3给水说明书3
3.1给水设计说明书3
3.1.1给水方式的选择3
3.1.2给水系统组成4
3.1.3管道布置及设备安装要求4
3.2给水计算说明书5
3.2.1给水用水定额及是变化系数5
3.2.2最高日用水量5
3.2.3最高日最高时用水量5
3.2.4给水管网水力计算6
4消火栓系统说明书16
4.1消火栓系统设计说明16
4.1.1消火栓选择16
4.1.2消防管道及安装[10]16
4.2室内消火栓给水系统计算16
4.2.1消火栓的布置16
4.2.2水枪喷嘴处所需的水压17
4.2.3水枪喷嘴的出流量17
4.2.4水带阻力17
4.2.5消火栓口所需水压18
4.2.6水箱的设置高度18
4.2.7校核18
4.2.8消火栓给水管水力计算18
4.2.9水泵结合器选定20
5自动喷淋灭火系统说明书21
5.1自动喷淋系统设计说明21
5.1.1自动喷淋系统分类21
5.1.2系统组成21
5.1.3消防给水方式21
5.1.4自动喷淋的安装21
5.2自动喷淋灭火系统计算22
5.2.1喷头的选用与布置22
5.2.2水力计算22
6排水系统说明书27
6.1排水系统设计说明27
6.1.1排水方式选择27
6.1.2系统组成27
6.1.3排水管道安装要求27
6.2排水系统设计计算27
6.2.1设计秒流量27
6.2.2住宅横支管计算28
6.2.3商铺横支管计算31
6.2.4.立管计算35
6.2.5通气管设置要求35
6.2.6通气立管的计算35
7雨水系统说明书37
7.1雨水系统设计说明37
7.2雨水系统设计计算37
7.2.1降雨强度37
7.2.2雨水量计算37
7.2.3悬吊管38
7.2.4立管38
7.2.5埋地管38
7.2.6排出管38
8结论39
参考文献40
致谢41
附录42
1、引言
本次设计的目的是充分利用所学的现有的知识，完成高层建筑给水排水工程的设计。
此次设计基本上实现了我们从理论知识向实际工程设计的转变，充分的把理论知识应用到实际的工程当中，并对设计的方案、内容加以有针对性地、有说服力地论证，从而实现设计工程的可行性。
设计的大体内容是：
建筑给水工程、排水工程、热水工程和消防工程，设计的意义在于满足人们生活用水的同时，要满足室内的消防用水，保证人们居住的安全性。
设计的依据为相关书籍和设计手册、规范。
在设计中，大都按照常规方法，严格依据设计规范来进行，建筑给水排水系统及卫生设备要相对完善，在技术上要保持先进的水平，在计算的过程中，尽量使用符合经济流速的管径,以便降低成本，同时要考虑水的漏失、压力情况来选择管材和一些连接管件，以便在水从市政管网输送到建筑内用户的过程中，水的漏失量最少，节约水资源。
随着科学技术的发展，生产工艺的不断改进和提高，给排水工程日趋向大系统、高参数的方向迅猛发展，因此，对给排水工程设计的要求也就越来越高。
要想使管网达到优质、高效、低能耗运行的目的，必须要有合理的设计方案。
为了确保给排水在使用过程中充分发挥其安全稳定、高效的作用，所以建筑给排水系统的设计极其重要[1]。
高层建筑给水排水工程与一般多层建筑和低层建筑给水排水工程相比，基本理论和计算方法在某些方面是相同的，但因高层建筑层数多、建筑高度大、建筑功能广、建筑结构复杂，以及所受外界条件的限制等，高层建筑给水排水工程无论是在技术深度上，还是广度上，都超过了低层建筑物的给水排水工程的范畴，并且高层建筑给水排水设备的使用人数多，瞬时的给水量和排水流量大，以及经济合理的给水排水系统形式，并妥善处理排水管道的通气问题，以保证供水安全可靠、排水通畅和维护管理方便。
因此，在高层建筑给排水设计中，合理的给水系统，排水系统和消防系统的设计和选择关系到整个系统的可靠行、工程投资、运营费用、维护管理及使用效果，在高层建筑给排水设计中有着重要的意义[2]。
2、设计任务及设计资料
2.1设计资料
2.1.1工程概况及参数
本工程地上九层,地下一层；地下室为汽车库，三~九层为住宅,建筑总高度28.4米,建筑面积9200m2。
根据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045—95规定的分类标准，本工程应为二类高层建筑，耐火等级为二级。
环绕该楼有二路供水源DN200低压生活水管道，埋深标高-2.0m，供水压力值为0.3MPa；室内雨污水分流排放，室外管径均为DN500，管道埋深标高-2.5m。
室内外地面高差0.30米。
2.1.2建筑图纸
总平面图；地下室一层平面图；一层平面图；2～3层，4～9层平面图；阁楼层平面图；屋顶平面图；水箱间。
2.2设计任务
2.2.1计算部分
（1）最高日、最大时用水量，高位水箱容积计算和安装高度的校核。
（2）给水管网设计秒流量计算。
（3）排水系统水力计算。
（4）消防系统给水设计秒流量，消防管网水力计算。
（5）雨水斗选择，汇水面积计算、雨水系统各管段管径确定。
（6）编写设计计算说明书，工程概况，设计方案，设计依据和施工要求。
2.2.2设计图纸：
（1）施工设计说明；
（2）给排水总平面图；
（3）各层的给水、排水、消防、自喷，雨水平面图布置；
（4）给水、排水、消防、自喷及雨水系统图；
（5）卫生间大样图；
（6）水泵房或屋顶消防水箱详图；
（7）主要设备材料表。
3、给水说明书
3.1给水设计说明书
3.1.1给水方式的选择
高层建筑竖向分区给水方式有以下几种：
①并列给水方式
在各分区独立设水箱和水泵，水泵集中设置在建筑底层或地下室，分别向各区供水。
优点：
各区是独立的给水系统，互不影响，当某区发生事故时，不影响全局，供水安全可靠；水泵集中，管理维护方便；运行动力费用低。
缺点：
水泵台数多，压力高，管线长，设备费用增加；分区水箱占用楼层空间，给建筑房间布置带来不便，使经济效益下降。
②串联给水方式
即分区串联给水方式，水泵分散设置在各区的楼层或技术层中，低区的水箱兼作上一区的水池。
优点：
无高压水泵和高压管道；运行动力费用低。
缺点：
水泵分散设置，连同水箱所占楼层空间较大；水泵设在楼层，对防振隔音要求高，水泵分散，管理维护不方便；若下区发生事故，则其上部数区供水受影响，供水可靠性降低。
③减压水箱给水方式
整个高层建筑的用水量全部由设置在底层的水泵提升至屋顶总水箱，然后再分送至各区水箱，分区水箱起减压作用。
优点：
水泵数量最少，设备费用低，管理维护简单；水泵房面积小，各分区减压水箱调节容积小。
缺点：
水泵运行动力费用高；屋顶总水箱容积大，对建筑的结构和抗震不利；建筑物高度较大、分区较多时，下区减压水箱中阀门承压过大，导致关不严或经常维修；供水可靠性差。
④减压阀给水方式
工作原理与减压水箱给水方式相同，其不同之处在于以减压阀来代替减压水箱。
减压阀的最大优点是占用楼层空间较小，使建筑面积发挥最大的经济效益，简化了给水系统。
其缺点是水泵运行动力费用较高。
由于高层建筑物总高度较大，仅靠室外管网的供水压力，无法满足较高层楼层的用水点的水压要求，工程中一般采用增压设备辅助供水。
如果高层中不进行竖向分区，则底层卫生器具将承受较大的静水压力，不能保证供水的安全可靠性。
一般分区内最低卫生器具给水配水件处的静水压力宜控制在以下范围：
旅馆、饭店、公寓、住宅等为300～350kPa，其他为350～450kPa。
因城市管网常年可资用水头不能满足用水要求，故考虑二次加压，根据原始资料，本建筑为住宅楼，建筑总高度35.00米，直接采用水泵---水箱给水方式，下面几层供水压力将超过0.35MP，容易造成接口损坏，且未能有效利用市政管网水压，浪费能量，同时，屋顶水箱容积过大，增加建筑负荷和投资费用。
室外常年可资用水头为0.3MPa表压，可考虑直接向较低的几层供水。
经比较，室内给水系统宜采用分区供水方式，分为高，低两区。
低区即为1～6层，直接由市政压力供水。
高区部分可以采用的分区方式有：
水泵-水箱给水方式，变频调速水泵给水方式，气压给水方式。
现就水泵-水箱并列供水方式和变频调速泵并列供水方式进行比较，见表2.1：
表3.1供水方式的比较
供水方式
水泵-水箱并列供水
变频调速泵并列供水
优缺点
优点
各区供水自成系统，互不影响，供水较安全可靠；各区升压设备集中设置，便于维修、管理。
各区供水自成系统，互不影响，供水较安全可靠；各区升压设备集中设置，便于维修管理；无需水箱，节省占地面积。
缺点
水泵台数多，水泵出水加压高，管线长，设备费用增加；各区水箱占楼层面积，给建筑房间布置带来困难，减少房间使用面积，影响经济效益。
上区供水水泵扬程较大，总压水线长；设备费用较高，维修较复杂。
综合考虑，采用变频调速泵并列供水方式。
3.1.2给水系统组成
建筑内部给水系统包括引入管、水表节点、给水管道、配水装置、用水设备、给水附件、增压和储水设备等。
3.1.3管道布置及设备安装要求
（1）各层给水管道采用暗装敷设，管材采用PPR塑料管，热熔连接。
DN50以上阀门采用不锈钢制闸阀，其余采用不锈钢制截止阀。
（2）管道外壁距墙面不小于150mm，离梁、柱及设备之间距离为50mm，立管外壁距墙、梁、柱净距不小于50mm，支管距墙、梁、柱净距为20~25mm。
（3）给水管与排水管平行、交叉时距离分别大于0.5m和0.15m，交叉给水管在排水管上面。
（4）立管通过楼板时应预埋套管，且高出地面10~20mm。
（5）在立管、横支管上设阀门，管径DN>50mm时设闸阀，DN≤50mm时设截止阀。
（6）引入管穿地下室外墙设套管。
给水横干管设0.003的坡度，坡向泄水设置。
（7）水箱和管道泵均设在顶层设备间，管道泵设在水泵间[3-6]。
3.2给水计算说明书
3.2.1给水用水定额及是变化系数
本设计建筑给水主要为住宅部分和商场卫生间。
参考《建筑给排水设计规范》（GB50015-2003）的有关规定的用水量标注及时变化系数，本设计中采用的用水量标准见表2-1：
表3.2用水量表
序号
用水类别
用水量标准
使用单位数
使用时间（h）
时变化系数
1
住宅
250L/人.d
147人
24
2.5
2
商场
6L/m2.d
2335.6㎡
12
1.5
注：
在此住宅用水人数是按每套房3.5人计，每层6户，共7层
3.2.2最高日用水量
……………………………………………………………………（3.1）
式中：
——最高日用水量，L/d;
——用水单位数
——最高日生活用水定额，（L/人。
d）
则：
未预见的用水量按总用水量的10%计：
因此本建筑的总用水量为：
3.2.3最高日最高时用水量
………………………………………………………………（3.2）
式中：
——最大小时用水量
——小时变化系数
——平均小时用水量
则：
未预见的用水量按10%的计，则：
所以：
3.2.4给水管网水力计算
a设计秒流量计算
1）住宅生活给水设计秒流量计算
按照建筑给水排水设计规范（GB50015-2003）（2009年版）进行计算
计算公式：
（1）计算最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率：
……………………………………………（3.3）
式中：
U0——生活给水管道的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率（%）；
qL——最高用水日的用水定额；
m——每户用水人数；
Kh——小时变化系数；
Ng——每户设置的卫生器具给水当量数；
T——用水时数（h）；
0.2——一个卫生器具给水当量的额定流量（L/s）；
（2）:
计算卫生器具给水当量的同时出流概率：
……………………………………………（3.4）
式中：
U——计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率（%）；
αc——对应于不同U0的系数；
Ng——计算管段的卫生器具给水当量总数；
（3）:
计算管段的设计秒流量：
…………………………………………………………………（3.5）
式中：
qg——计算管段的设计秒流量（L/s）；
U——计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率（%）；
Ng——计算管段的卫生器具给水当量总数；
由于各管段的流速必须控制在经济流速范围内，根据这个流速范围确定出管道管径，再根据管径求出流速，查《建筑给水排水设计手册》[6]给水管道水力计算表，可得计算管段管径、流速和单位长度沿程损失的对应关系。
生活给水管道的水流速度是根据《建筑给水排水设计规范》表3.6.9来确定的，即表2.3。
表3.3生活给水管道的水流速度
公称直径（mm）
15~20
25~40
50~70
≥80
水流速度（m/s）
≤1.0
≤1.2
≤1.5
≤1.8
计算原则[5]：
①如果计算值小于该管段上最大的卫生器具额定流量时，按最大的一个卫生器具的额定流量作为设计秒流量；
②如果计算值大于该管段上所有卫生器具额定流量总和时，按额定流量总和作为设计秒流量。
2）商场部分设计秒流量计算
集体宿舍、旅馆、宾馆、医院、疗养院、幼儿园、养老院、办公楼、商场、客运站、会展中心、中小学教学楼、公共厕所等建筑的生活给水秒流量计算公式为：
………………………………………………………………………（3.6）
式中：
——根据建筑物用途确定的系数。
查《建筑给水排水工程》（第五版）表2.3.3可知商场的
值为1.5，本公式应用时要注意一下几点：
（1）如计算值小于该管段上一个最大卫生器具给水额定流量时，应采用一个最大的卫生器具给水额定流量作为设计秒流量。
（2）如计算值大于该管段上按卫生器具给水额定流量累加所得流量值时，应按卫生器具给水额定流量累加所得流量值采用。
（3）有大便器延时自闭冲洗阀的给水管段，大便器延时自闭冲洗阀的给水当量均以0.5计，计算得到
附加1.10L/s的流量后，为该管段的给水设计秒流量。
b高区6-9层水力计算
由于此建筑JL-7、JL-8、JL-9、JL-10、JL-11、JL-12相同所以只需计算其中一根，其他立管参数与之相同。
计算结果见下表3.4，表3.5。
图3.1高区水力计算草图
如上草图水利最不利点可能有图上标出的两条（一条为1’-9’，另一条为1-10），但无法确定是哪条，只能通过计算确定最不利管段。
1-9的计算表如下
图3.1高区水力计算草图
表3.4高区1’-9’路径水利计算结果
计算管段编号
卫生器具名称及个数
当量总数Ng
设计秒流量/L/s
管径DN/mm
流速
v/m/s
单位水头损失/kPa/m
管长L/m
管段沿程水头损失hy=iL/kPa
沿程损失累计∑hy/kPa
浴盆1.00
坐便器0.50
洗脸盆0.75
洗涤盆1.00
洗衣机1.00
0’-1’
1
0.5
0.1
15
0.58
0.341
3.456
1.178
1.178
1’-2’
1
1
1.7
0.28
20
0.89
0.378
1.193
0.451
1.629
2’-3’
1
1
1
2.45
0.33
25
0.67
0.182
8.201
1.492
3.121
3’-4’
2
2
2
1
5.9
0.5
25
1.02
0.391
2.714
1.061
4.182
计算管段编号
卫生器具名称及个数
当量总数Ng
设计秒流量/L/s
管径DN/mm
流速
v/m/s
单位水头损失/kPa/m
管长L/m
管段沿程水头损失hy=iL/kPa
沿程损失累计∑hy/kPa
浴盆1.00
坐便器0.50
洗脸盆0.75
洗涤盆1.00
洗衣机1.00
4’-5’
2
2
2
1
1
6.9
0.54
32
1.11
0.106
0.419
0.044
4.226
5’-6’
4
4
4
2
2
13.8
0.77
40
1.02
0.101
2.9
0.31
4.519
6’-7’
6
6
6
3
3
20.7
0.95
50
0.8
0.139
2.9
0.519
4.922
7’-8’
8
8
8
4
4
27.6
1.1
50
0.93
0.493
2.9
0.69
6.352
表3.5高区1-10的水利计算结果
计算管段编号
卫生器具名称及个数
当量总数Ng
设计秒流量/L/s
管径DN/mm
流速v/m/s
单位水头损失/kPa/m
管长L/m
管段沿程水头损失hy=iL/kPa
沿程损失累计∑hy/kPa
浴盆1.00
坐便器0.50
洗脸盆0.75
洗涤盆1.00
洗衣机1.00
0-1
1
1
0.2
20
0.64
0.306
1.202
0.368
0.368
1-2
1
1
1.75
0.28
20
0.89
0.378
1.193
0.451
0.819
2-3
1
1
1
2.25
0.29
20
0.92
0.613
0.401
0.246
1.065
3-4
1
1
1
1
3.45
0.39
25
0.79
0.391
2.714
1.061
2.126
4-5
2
2
2
升级会员 