高层建筑给排水设计计算书.docx
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高层建筑给排水设计计算书
学号：
******17
常州大学
毕业设计（论文）
（2011届）
题目天府家园高层住宅楼给水排水工程设计
学生漆磊廷
学院环境与安全工程学院专业班级给排水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
天府家园高层住宅楼给水排水工程设计
摘要：
该设计为天府家园高层住宅楼给水排水工程设计，设计内容包括给水系统设计，排水系统设计，雨水系统设计，消防系统设计，自动喷水系统设计。
本工程为11层住宅建筑，由于该建筑总高度36.2米，市政管网压力0.3MPa,无法满足全部给水压力要求，故采用分区供水，考虑到节能设计，采用无负压装置变频泵机组。
给水分区为高、低区，地下停及车库1—6层为低区,7—11层为高区。
高区由无负压变频泵机组装置供水，低区利用市政管网直接供水。
排水采用污废水合流的方式，经化粪池处理后排入市政污水管。
雨水采用重力流排水，经雨水管汇集后直接排至市政雨水井。
该建筑物高度低于100米，消防系统不分区，设高位水箱和消防水池，由于水压不足，需设稳压设施，采用双阀双出口消火栓，地下室采用单阀单出口消火栓，设2个水泵接合器。
自喷系统采用中危Ⅱ级标准，正常压力为0.1MPa,作用面积为160平方米。
关键词：
住宅楼；给水系统；排水系统；雨水系统；消防系统；自喷系统；
DesignWaterSupplyandDrainageforGardenTianfuhigh-riseresidentialbuildings
Abstract:
Thedesignforthetianfugardenhighrisebuildingwatersupplyanddrainageengineeringdesign,thedesignincludeswatersystemdesign,drainagesystemdesign,systemdesign,firecontrolsystem,rain,automaticsprinklersystemdesign.Thisprojectfortheeleventhfloor,becausethisresidentialbuildings,municipalgeneralhighly36.2meters,pipepressure0.3MPa,unabletosatisfyalltherequirements,thepressureofwatersupply,consideringthedivision,adoptingenergysavingdesignofvariablefrequencypumpsuctiondevice.Watersupplyforhighandlowdivisionofundergroundgarage,stopand1-6to7-11,lowareaforhigharea.Highpressureofvariablefrequencypumpunitbywithoutwater,lowareausingthedeviceofmunicipalwatersupplypipedirectly.Drainagebywayofwastewater,sewagebymixingtheseptictankmunicipalsewagepipe.Rainwaterdrainage,byusinggravityflowdirectlytothecollectionbasisaftertherain.ThebuildingofmunicipalWellsbelow100meters,firecontrolsystem,firehydrantsystemwithoutzoning,sethighwatertankandfire-fighting,duetoinsufficientwaterpressure,needstosetbydoublevalvevoltagefacilities,doubleexporthydrant,basementbyasinglevalvesingleexporthydrant,set2Pumpconnectors.SincetheAutomaticsprinklersystemadoptedindangerousleveltwostandard,normalpressurefor0.1MPa,functionareaof160squaremeters.
Keyword:
ResidentialBuilding;Watersupplysystem;Drainagesystem;Watersystem;Firecontrolsystem;Automaticsprinklersystem;
目次
1引言
建筑给水工程是把城市给水管网提供的水源，按建筑物对水量和水压的要求分配到各用水点，为生产和生活提供安全和方便的用水条件。
建筑热水供应工程，是为满足生活和生产对水温的要求而采取的一种工程技术措施。
建筑消防工程是为保障人民的生命和财产安全的工程技术措施。
建筑排水工程，是把生活和生产过程中产生的废水迅速地排除到室外排水系统或污水回用系统中去。
在高层建筑中，充分注意吸收国内外高层建筑的新设备和新经验，力求反映新世纪建筑工程学科的发展趋势。
无论工业与民用建筑都需要为人们提供卫生、舒适和方便的生活和工作环境。
建筑内部给水排水系统及卫生设备的完善程度和技术先进水平，已成为社会生产、房屋建筑水平和物质生活水平的重要标志[1]。
随着我国建筑业的迅速发展，对建筑给水排水工程提出了更高的要求。
如节水节能技术和新型卫生器具、材料、设备的开发，如何提高和保证给水和热水的水质，有效地控制噪声，高层建筑消防给水、污水管道的通水通气能力、屋面雨水系统的设计计算理论等等，都需要进一步发展和创新。
此次设计的目的是充分利用所学的现有的知识，通过进行高层建筑室内给水、排水、消防、雨水和节能措施等工程的设计，学会综合运用和深化所学专业的理论知识，培养独立分析和解决问题的一般实际工程问题的能力。
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。
本次设计在选题的过程中，考虑到地区性、建筑性质，选用高层建筑，建筑类别相对高级，进行建筑给水排水工程的设计，满足人们的生活需要，并且使人们得到舒适、便利生活环境。
设计的大体内容是：
建筑给水工程、排水工程、雨水工程和消防工程，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。
下面就高层建筑给水排水工程的主要特点介绍如下：
（1）高层建筑给水热水消防系统静水压力大，如果只采用一个区供水，不仅影响使用，而且管道及配件容易被破坏。
因此，供水必须进行合理的竖向分区，使静水压力降低，保证系统的安全运行。
（2）高层建筑引发火灾的因素多，火势蔓延速度快，火灾危险大，而且扑救困难。
因此，高层建筑消防系统的安全可靠性要比底层建筑的高。
由于目前我国消防设备能力有限，扑救高层建筑火灾的难度较大，所以高层建筑的消防系统应立足于自救。
（3）高层建筑的排水量大，管道长，管道中压力波动大。
为了提高排水系统的排水能力，稳定管道的压力，保护水封不被破坏，高层建筑的排水系统应设置通气管系统或采用新型单立管系统。
另外，高层建筑的排水量管道应采用机械强度较高的管道材料，并采用柔性接口。
（4）高层建筑的建筑标准高，给水排水设备使用人数多，水量大，一旦发生停水或排水管道堵塞事故，影响范围大。
须采用有效的技术措施，保证供水安全可靠，排水通畅。
（5）高层建筑动力设备多，管线长，易产生振动和噪声。
因此，高层建筑的给水排水必须考虑设备和管道的防振动和噪音的技术措施。
1.1给排水初步设计方案
1.1.1概况
本工程地上十一层,地下一层；地下室为汽车库，一~十一层为住宅,建筑总高度36.20米,建筑面积8600m2。
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。
1.1.2设计依据
1、建筑专业提供的设计图纸及其它专业提供的资料。
2、现行有关设计规范及规程：
（1）GB50016-2006,建筑设计防火规范（2006版）余同.
（2）GB50045-95,高层民用建筑设计防火规范（2005版）[S].
（3）GB50084－2001,自动喷水灭火系统设计规范（2005版）[S].
（4）GB50015－2003,建筑给水排水设计规范（2003版）[S].
（5）GB50368-2005,住宅建筑规范（2006版）[S].
（6）陈耀宗，姜文源，胡鹤钧等主编.建筑给水排水设计手册[M].北京：
中国建筑工业出版社，1995
1.1.3设计范围
生活给水系统、排水系统、雨水系统，消火栓系统、自喷系统。
1.1.4生活给水
（1）、水源：
从市政自来水管网引一根DN150给水管，供水水压约0.3MP。
（2）、用水量：
用水量计算见下表1.1
表1.1用水量计算表
用水部位
用水标准
单位
数量
用水时间
变化系数
用水量（立方米）
最大日
最大时
平均时
普通住宅（有大便器、洗脸盆、洗涤盆、洗衣机、集中热水供应（或家用热水机组）和淋浴设备）
250.00
L/人·d
231
24.0
2.50
57.75
6.02
2.41
未预见水
按本表以上项目的10%计
5.8
0.60
0.24
表1.1用水量计算表（续）
用水部位
用水标准
单位
数量
用水时间
变化系数
用水量（立方米）
最大日
最大时
平均时
合计
63.55
6.62
2.65
1.1.5排水设计
1、排水体制：
本工程采用雨污水分流制。
2、污水排水：
（1）、排水量：
最高日排水量为54m3/d（按用水定额的85%计），最大时排水量为5.12m3/h。
（2）、排水方式：
本工程生活排水采用设专用通气立管的排水系统，生活污废水汇集后，经化粪池处理，再排至市政路污水检查井。
3、雨水排水：
（1）、雨水设计重现期：
屋面采用5年，室外场地采用3年。
（2）、雨水设计暴雨强度公式采用
（升/秒公顷）........................（1.1）（3）主楼屋面雨水采用重力式排水的排水方式。
1.1.6管材
1、室内冷水管采用PP-R管。
2、室内消防管采用内外热镀锌钢管。
3、雨水管为聚丙烯超级静音排水管。
4、室内污水管采用聚丙烯超级静音排水管。
5、室外给水管采用给水铸铁管。
6、室外雨污水管采用HDPE双壁波纹排水管。
1.1.7环保节能设计
（1）、本工程采用雨、污水分流制。
（2）、所有水泵均选用低噪声优质产品。
所有水泵基础、水泵进出水管、水泵进出水管支吊架均采取减噪隔振措施。
1.2消防给水
1.2.1设计依据
1、建筑专业提供的设计图纸及其它专业提供的资料。
2、现行有关设计规范及规程：
（1）、《建筑设计防火规范》GB50016-2006；
（2）、《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001（2005年版）；
（3）、《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-2005
（4）、《高层民用建筑设计规范》GB5004-95（2005年版）
1.2.2设计范围
消火栓给水，自动喷水灭火，灭火器配置。
1.2.3消防给水
1、消防用水量见下表1.2
表1.2消防用水量
系统类型
喷水强度（L/min.m2）
作用面积（m2）
设计流量（L/S）
火灾延续时间（h）
灭火用水量（m3）
消火栓给水系统
室内
10
2
72
室外
15
2
108
自动喷水
灭火系统
地下车库
8
160
20
1
108
2、消防水源、消防水池及消防水箱：
（1）、水源：
本工程消防给水分两路进水，从市政自来水管网引两根DN150给水管，小区消防管宜布置成环状。
（2）、消防水池设计容量按满足一次火灾发生后，同时使用的消防系统最大设计流量和相应的火灾延续时间来计算。
本工程消防水池容量易按此设计计算。
（3）、在本建筑物最高处（屋顶）设置18m3屋顶消防水箱。
3、消火栓消防系统
（1）、室内消火栓设置在建筑内门厅、走道等明显易于取用的地点，其间距保证同层二支水枪的充实水柱同时到达室内任何部位。
（2）、设在消防泵房内的消火栓泵（二台、一用一备）供给消防用水。
各管道均连成环状，消火栓口压力大于0.5MPa的消火栓均采用减压稳压型消火栓。
4、自动喷水灭火系统：
（1）、喷头设置部位：
地下停车库。
（2）、火灾危险等级：
为中危二级。
（3）、系统设计：
本工程自动喷水灭火系统，由设在消防泵房内的自动喷水泵（二台、一用一备）供水。
报警阀共1组。
报警阀控制的喷头数不超过800个。
室外设2个消防水泵接合器。
5、灭火器配置
（1）、本工程灭火器配置场所的危险等级为：
10层级10层以上普通住宅为轻危险级，是存在A类火灾的场所。
（2）、在楼梯间区域每个配置点设置MF/ABC3的干粉—磷酸铵盐灭火器二具。
2.给水系统设计计算
2.1给水系统设计说明
2.1.1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。
2.1.2给水方式的选择
给水系统进行竖向分区的必要性
由于高层建筑物高度较大,室外给水管网的水压通常无法满足建筑物内层数较高楼层用水点的水压要求。
因此,必须设升压设备和高位水箱,以满足较高楼层的水量和水压要求。
另外,由于建筑物高度较大,如果给水系统不进行竖向分区,则底层卫生器具必将承受较大的静水压力,从而带来一系列问题。
其主要表现:
一是下层给水龙头流量过大,水流呈喷溅状,不仅造成浪费,而且影响使用。
二是上层给水龙头流量过小,甚至出现负压抽吸,有可能造成回流污染。
三是下层管网由于承受压力较大,关阀时易产生水锤,轻则产生噪声和振动,重则使管网遭受破坏。
四是下层阀件易磨损,造成渗漏,增加维修工作量。
若压力超过管材和设备的额定工作压力,则会造成管材和设备的损坏。
实践证明,对高层建筑实行分区供水,是解决上述问题的有效办法。
高层建筑给水系统实行分区供水的另一个重要意义是节约能源,如给水系统未进行竖向分区,则建筑物所需全部用水量都需经水泵提升到层顶高位水箱,这样,对于高层建筑下部各层卫生器具来说,由于供水压力太大,反而要进行减压,从而造成一部分能量的浪费。
反之如实行分区供水,就不必将全部用水量都提升到屋顶高位水箱,而只需通过各区的专用水泵将各区的用水量提升到相应的高位水箱内。
从而避免了因减压而造成的能量浪费。
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36.200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2.1供水方式的比较
供水方式
优缺点
水泵-水箱并列供水
变频调速泵并列供水
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。
表2.1供水方式的比较（续）
供水方式
优缺点
水泵-水箱并列供水
变频调速泵并列供水
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[16]。
综合考虑，采用变频调速泵并列供水方式。
2.1.3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]。
2.2给水系统设计计算
2.2.1竖向分区
系统所需压力按下式计算：
…………………………………………………（2.1）
式中H—系统所需水压，kPa；
H1—贮水池最低水位至最不利配水点位置高度所需的静水压，kPa；
H2—管路的总水头损失，kPa，局部水头损失取沿程水头损失的25%；
H3—水表的水头损失，kPa；
H4—最不利配水点的流出水头，kPa。
一层～六层Ⅰ区市政压力供水
七层～十一层Ⅱ区变频调速泵供水
2.2.2用水量标准及用水量计算
根据设计资料建筑物性质和卫生设备完善程度，依据《建筑给水排水设计规范》[2]，用水量标准及用水量计算如下表2.2：
住宅按每户3.5人计，每层6户，共11层，该建筑用水人数为231人。
表2.2住宅及商场最高日生活用水定额
建筑物名称
生活用水定额（最高日）（L）
数量
最高日用水量（L/d）
每日用水时间（h）
小时变化系数Kh
最大时用水量（L/h）
普通住宅Ⅱ
每人每天
250
231
57750
24
2.5
6617.1
建筑总用水量为：
Qd=231×250=57750（L/d）……………………………………………………（2.2）
2.2.3给水管网水力计算
（1）设计秒流量计算
根据《建筑给水排水设计规范》[2]，生活给水设计秒流量公式如下：
qg＝0.2UNg
（2）给水管网水力计算
由于各管段设计秒流量qg必须控制流速在允许流速范围内，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DN和单位长度沿程损失。
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2.3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。
计算结果见下表
（3）低区1~6层水力计算
图2-1J1立管水力计算草图
表2.4J1最不利管水力计算
管段
卫生器具当量
Ng
设计秒流量
/（L/s）
管径DN/
mm
流速
（m/s）
每米管长沿程水头损失
i（KPa/m）
管长
L/（m）
管段沿程水损iL
iL/m
1-2
0.75
0.15
15
0.85
0.81
1.24
1.00
2-3
1.35
0.24
20
0.67
0.31
0.95
0.30
3-4
2.35
0.32
20
1.02
0.70
1
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