建筑给排水课程设计概述doc 39页完美优质版.docx
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建筑给排水课程设计概述doc39页完美优质版
成绩：
土木工程学院2016～2017学年第二学期
课程设计报告
课程名称：
建筑给水排水工程课程设计
任课教师：
王丽胡晓莲
专业班级：
14级给排水科学与工程2班
学生姓名：
邹艾怡
学号：
1402040224
时间：
2017年5月31日
评语：
任课老师签名：
年月日
第一章设计任务与资料
1.1设计任务
（1）工程概况、建筑概述：
本设计为湖南科技大学新区学生宿舍。
总建筑面积为4394.41m2，建筑层数为地上7层，建筑高度为25.5m,。
建筑工程等级为二类建筑，建筑功能为宿舍，设计使用年限为50年，屋面防水等级为一级，耐火等级为二级，工程抗震设防烈度小于6度，结构形式为框架结构。
。
（2）设计主要内容：
1建筑给水系统的设计与计算
2建筑消防系统的设计与计算
3建筑排水系统的设计与计算
4建筑热水系统的设计与计算
1.2设计依据
（1）设计规范
1建筑给水排水设计规范（GB50045——2003）
2建筑设计防火规范（GB50016——2014）
3消防给水及消防栓系统给水规范（GB50974——2014）
4自动喷水灭火系统规范（GB50048——2015）
（1）设计设计条件图
1楼层平面图
2楼层剖面图
1.3市政给排水与市政供热
（1）给水、排水市政条件：
课程设计的给水供水压力为0.28MPa、市政供水管径DN300，市政排水管径D500，允许本工程范围内正负零以上污水重力排入。
课程设计的市政给水、排水管道的位置根据建筑图自行确定。
（2）采用集中式供热
第二章给水系统设计与计算
2.1设计综述
建筑给水系统是供应建筑内部和小区范围内的生活用水、生产用水、消防用水等一系列工程设施的组合。
本章节主要包括了给水方式的比较选择、管材选择、给水管网的布置等相关设计项目。
2.1.1给水方式的选择
在方案或初步设计阶段，对层高不超过3.5m的民用建筑，可用经验法估算建筑内部给水系统所需的压力值（自室外地面算起）。
对于住宅生活给水系统，一般一层建筑物为100kPa；二层建筑物为120kPa；三层及三层以上的建筑物，每增加一层增加40kPa，对于层高大于3.5m的民用建筑，计算结束后再加上4~6m的安全水压。
本设计为地上7层，P=0.12+0.04×5+0.4=0.36MPa＞0.28MPa，市政压力无法满足直接供水方式所需水压，故采用设水池水泵供水方式。
2.1.2管材选用
根据水的用途（主要是卫生间用水，非生活饮用水）和经济技术比较，各层卫生间的给水管道采用明装敷设，管材均采用铸铁管。
管道系统的连接方式由管道的作用、管径、所连接的设备和附件等决定。
2.1.3给水系统组成
本建筑的给水系统由引入管、水表节点、给水管道、给水附件、地下贮水池、水泵设备等组成。
2.1.4给水管道布置与安装
横干管管道外壁距墙面不小于100mm，离梁、柱及设备之间的距离不小于50mm；立管外壁距墙、梁、柱净距不小于60mm；支管距墙、梁、柱净距为20-30mm。
给水横干管与排水管道平行、交时，其距离分别大于500mm和150mm，交叉给水管道在排水管道上面。
给水立管敷设在管道井中，给水横支管和配水支管沿墙敷设在管槽内。
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。
引入管穿地下室外墙设套管。
给水横干管设0.003的坡度，坡向泄水装置。
贮水池采用钢筋混凝土结构，上部设人孔，基础底部设水泵吸水坑。
生活水泵吸水管在消防水位面上设小孔，保证消防贮备水量不动用。
为保证水质不被污染，水池底板做防水处理，水池内设导流墙。
生活水泵设于地下。
所有水泵出水管均设缓闭止回阀，水泵均设减震基础，并在吸水管和出水管上设可曲挠橡胶接头。
2.2室内给水系统的计算
该建筑属于Ⅲ类宿舍，查得居民用水定额取150L/d，宿舍总人数为170人，小时变化系数Kh取3.0。
2.2.1最高日用水量
建筑内生活用水的最高日用水量：
式中：
——最高日用水量，m3/d；
m——用水人数，人；
——最高日生活用水定额，L/（人﹒d）。
2.2.2最大时用水量
根据最高日用水量计算，求得最大时用水量：
式中：
——最大时用水量，m3/h；
Kh——时变化系数，查表得；
T——住宅内每天用水时间，h。
2.2.2设计秒流量
式中：
——计算管段的给水设计秒流量L/s；
——同类型的一个卫生器具给水额定流量L/s；
——同类型卫生器具数；
b——卫生器具同时给水百分数（%）。
2.3给水管网水力计算
2.3.1管径的确定
各管段的管径是根据所通过的设计秒流量确定的，其计算公式为
式中
——计算管段的设计秒流量（m3/s）；
——管道计算内径（m）；
v——管段中的流速（m/s）。
在管段流量确定的条件下，管段流速的大小决定着管径的大小，设计时应综合技术和经济两方面因素恰当选用管内流速。
建筑物内的给水管道流速一般可按表2-1选取，但最大不超过2m/s。
表2-1生活给水管道水流速度
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
2.3.1压力损失计算
（1）沿程压力损失计算给水管道沿程压力损失按下式计算。
式中
——管段的沿程压力损失（kPa）；
L——计算管段的长度（m）；
i——管道单位长度的压力损失（kPa/m），可按下式计算
式中
——管段的给水设计计算流量（m3/s）；
——管道计算内径（m）；
——海曾.威廉系数取C=100。
由于给水管道配件众多，局部阻力损失值也不尽相同，所以在实际工程中生活给水管网的局部损失按给水管网沿程损失的30%计算。
经过初步设计给水系统草图见图2-1。
图2-1给水管道设计草图
由此图确定最不利点为淋浴器水嘴，故计算管路为1~15，节点编号如图2-1所示。
各卫生器具同时给水百分数均可通过查表获得，计算结果见表2-2。
表2-2各管段水头损失累计值
计算管段编号
设计秒流量q（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
管段水头损失/kPa
管段水头损失累计/kPa
1—2
0.10
25
0.20
0.07
0.8
0.05
0.05
2—3
0.10
25
0.20
0.07
1.5
0.10
0.16
3—4
0.20
32
0.25
0.07
3.6
0.27
0.43
4—5
0.40
32
0.50
0.27
3.6
0.97
1.39
5—6
0.60
32
0.75
0.57
3.6
2.05
3.44
6—7
0.80
50
0.41
0.11
3.6
0.40
3.84
7—8
1.00
50
0.51
0.17
3.6
0.60
4.43
8—9
1.20
50
0.61
0.23
3.6
0.84
5.27
9—10
1.20
50
0.61
0.23
11.0
2.56
7.84
10—11
3.43
100
0.44
0.06
5.6
0.31
8.15
11—12
4.03
100
0.51
0.07
14.8
1.11
9.26
12—13
4.63
100
0.59
0.10
5.7
0.55
9.81
13—14
5.68
100
0.72
0.14
7.5
1.06
10.87
14—15
6.35
100
0.81
0.17
5.4
0.94
11.81
压力校核：
引入管起点至最不利配水点的给水管路的水头损失为
=11.81kPa；引入管起点至最不利配水点位置高度所要求的静水压H1=22.6m=226kPa；最不利配水点的卫生器具是淋浴器，它的最低工作压力是H4=50kPa；所以建筑内给水系统所需的水压为H=H1+H2+H4+20=226+11.81+50+20=307.81kPa。
市政给水管网水压无法满足其供水要求。
2.4水泵选择
2.4.1水泵选择原则
（1）泵后有水箱，水泵流量应按最大小时用水量选泵；
（2）当水泵从贮水池抽水，无水箱调节时：
H≥H1+H1+H4
式中H1——贮水池最低水位至最不利配水点位置高度所计算的静水压，kPa；
H2——水泵吸水管和出水管至最不利配水点计算管路的总水头损失，kPa；
H4——最不利配水点的最小工作压力，kPa。
2.4.2水泵调速方案选择
由于宿舍用水不均匀，所以本设计采用变频调速，以水泵出口压力恒定控制作为调速方式。
2.4.3水泵选择
由上述计算结果，选定额定扬程为31m,额定流量为6.35L/s的水泵两台，一用一备。
2.5水池设计
2.4.1水池设计要求
（1）水池所用材料可为钢筋混凝土、钢板、玻璃钢；
（2）埋地式生活饮用水贮水池周围10m以内，不得有化粪池、污水处理构筑物、渗水井、垃圾堆放点等污染源；周围2m以内不得有污水管和污染物。
当达不到此要求时，应采取防污染的措施。
（3）建筑物内的生活饮用水水池（箱）体，应采用独立结构形式，不得利用建筑物的本体结构作为水池（箱）的壁板、底板及顶盖。
生活饮用水水池（箱）与其它用水水池（箱）并列设置时，应有各自独立的分隔墙。
（4）池（箱）外壁与建筑本体结构墙面或其他池壁之间的净距，应满足施工或装配的要求，无管道的侧面，净距不宜小于0.7m；安装有管道的侧面，净距不宜小于1.0m，且管道外壁与建筑本体墙面之间的通道宽度不宜小于0.6m；设有人孔的池顶，顶板面与上面建筑本体板底的净空不应小于0.8m；
（5）不宜毗邻电气用房和居住用房或在其下方；
（6）贮水池内宜设有水泵吸水坑，吸水坑的大小和深度，应满足水泵或水泵吸水管的安装要求（吸水坑深度不宜小于1m）；
（7）贮水池应设进、出水管、溢流管、泄水管和水位信号装置；
（8）溢流管管径宜比进水管管径大1级，泄空管管径应按水池（箱）泄空时间和泄水受体的排泄能力确定，一般可按2h内将池内存水全部泄空进行计算，但最小不得小于100mm。
顶部应设有人孔，一般宜为800～1000mm。
2.4.2水池设计
（1）水池水量设计当资料不足时，宜按建筑物最高日用水量的20%～25%确定；
所以水池体积取8m3，水池长宽高分别取2m，水池位置布置在房屋西北方向与墙壁距离取1m。
（2）水池配管设计
图2-2地下水池平面图
2.5水表设计
水表按照Q=6.35L/s=22.86m³/h（不含消防水量）计算。
选用LXL-80N水平旋翼式水表：
公称直径为80mm，过载流量80（m3/h），常用流量40（m3/h）。
水表的水头损失：
式中
——水表的水头损失；
——计算管段的给水流量；
——水表的特性系数。
对于旋翼式水表，
，
小于25kPa，满足要求。
第三章室内外消防系统设计与计算
3.1室外消防系统设计
3.1.1消防流量设计
湖南科技大学公寓属于多层民用建筑，根据消防给水及消防栓系统给水规范（GB50974——2014）表3.3.2可知，建筑物室外消防流量取25L/s，采用低压消防系统供水方式。
3.1.2布置方式
采用市政管网直接供水，消防栓布置在公寓前后，每侧两个，距离房屋距离13米，符合保护半径小于150m，距外墙边缘大于5米的规定。
每个室外消火栓流量设定为15L/s。
消防栓采用直径为一个150mm，两个65mm栓口的地上式消火栓系统。
3.1.3供水方式
由于市政管网压力为0.28MPa，满足当市政给水管网设有市政消火栓时，其平时运行工作压力不应小于0.14MPa的规定，且市政管网流量大于25L/s。
所以采用市政管网直接供水的供水方式。
3.1.4管材选择
室外消防系统采用DN150铸铁管，埋深0.7m，采用法兰连接。
采用两路引入管从市政管网引水，并且在引入管设置止回阀。
3.1.5设计草图
图3-1室外消防系统草图
3.2室内消防系统设计
3.2.1消防设计流量确定
湖南科技大学公寓属于多层公寓，其建筑高度大于25.5m，根据消防给水及消防栓系统给水规范（GB50974——2014）续表3.5.2得，本设计中室内消火栓设计流量为15L/S，同时使用消防栓枪数3支，每根竖管最小流量为10L/s，火灾延续时间设为2小时。
3.2.2供水方式确定
湖南科技大学公寓体积超过10000m³，层数大于2层，且市政给水管网压力无法满足室内室外消防用水水压，根据规范，本设计中采用临时高压消防给水系统，并在楼顶设置高位消防水箱，采用水池水箱水泵联合供水方式。
3.2.3消火栓布置
室内消火栓应设置在楼梯间及其休息平台和前室、走道等明显易于取用，以及便于火灾扑救的位置。
本设计中采用2支消防水枪和2股充实水柱的布置方式，相邻消火栓之间的距离不大于30m，2-7层布置在相同的平面位置上，一楼为大厅，消火栓沿墙面布置。
消火栓安装采用暗装，栓口的安装高度应便于消防水龙带的连接和使用，其距地面的高度宜为1.1m，其出水方向应便于消防水带的敷设，并宜与设置消火栓的墙面成90°角
消火栓采用DN65的戊型单栓室内消火栓，25m长水带，直径为19mm的水枪，消防栓简图如下：
图3-2戊型单栓室内消火栓
3.2.4消防管道布置及选材
本设计中消防管道采用明装敷设，管道采用红色喷漆，消防横干管地下埋深取0.75m，七楼消防横管敷设在七楼楼道天花板内，具体位置详见图纸。
本设计中管材选用铸铁管，管道采用法兰连接。
3.3室内消防系统水力计算
室内消防系统给水管道布置草图如下：
图3-3室内消防系统管道计算草图
根据规范要求，消防给水管道的设计流速不宜大于2.5m/s；消防管道管径最小取DN100；消火栓栓口动压不应小于0.25MPa且消防水枪充实水柱应按10m计算。
单位管段压力损失同给水采用如下公式；
式中
——管段的给水设计计算流量（m3/s）；
——管道计算内径（m）；
——海曾.威廉系数取C=100。
局部损失按照沿程损失的30%确定
水力计算结果见表3-1。
表3-1消防给水水力计算表
计算管段编号
设计秒流量q（L/s）
管径DN/mm
流速v（m/s）
管长水头损失i/（kPa/m）
管段长度L/m
管段水头损失/kPa
管段水头损失累计/kPa
1—2
5.00
100
0.64
0.11
3.6
0.40
0.40
2—3
10.00
100
1.27
0.40
3.6
1.45
1.85
3—4
10.00
100
1.27
0.40
47.5
19.13
20.99
4—5
15.00
100
1.91
0.85
22.0
18.76
39.75
消防水泵或消防给水所需要的设计扬程或设计压力，按下式计算:
式中P——消防水泵或消防给水系统所需要的设计扬程或设计压力（MPa）；
k——安全系数，可取1.20；
H——当消防水泵从消防水池吸水时，H为最低有效水位至最不利水灭火设施的几何高差，m；
——最不利点水灭火设施所需的设计压力（MPa）；
所以本设计中消防水泵的的设计扬程为p=0.04×1.2+0.25+23.4×0.01=0.55MPa；
一楼消火栓栓口压力为0.55-0.01×1.8=0.532MPa＞0.5MPa，应设置减压阀。
3.4消防水池设计计算
3.4.1消防水池设计要求
消防水箱的有效容积计算应满足下列要求：
（1）市政给水管网能保证室外消防给水设计流量时，消防水池的有效容积应满足在火灾延续时间内室内消防用水量的要求；
（2）市政给水管网不能保证室外消防给水设计流量时，消防水池的有效容积应满足火灾延续时间内室内消防用水量和室外消防用水量不足部分之和的要求。
（3）消防水池的总蓄水有效容积大于500m³时，宜设两格能独立使用的消防水池；当大于1000m³时，应设置能独立使用的两座消防水池。
每格（或座）消防水池应设置独立的出水管，并应设置满足最低有效水位的连通管，且其管径应能满足消防给水设计流量的要求。
（4）消防用水与其他用水共用的水池，应采取确保消防用水量不作他用的技术措施。
消防水池的出水、排水和水位应符合下列规定:
（1）水池的出水管应保证消防水池的有效容积能被全部利用；
（2）消防水池应设置就地水位显示装置，并应在消防控制中心或值班室等地点设置显示消防水池水位的装置，同时应有最高和最低报警水位；
（3）消防水池应设置溢流水管和排水设施，并应采用间接排水。
3.4.2消防水池容积计算
因市政给水管网可以满足室外消防系统供水，所以消防水池只需要满足室内消防用水量即可，所以消防水的有效容积为：
式中
——消防水池贮存消防水量，m³；
——室内消火栓系统最大使用流量，m³/s；
T——火灾持续时间，取2h。
则消防水池体积设置为长×宽×高=5×5×5=125m³。
水池进水管采用DN200管道，溢流管取DN250，进水管与溢流管之间距离取200mm，采用1000×1000mm人孔，放空管取DN250。
3.5高位消防水箱设计计算
3.5.1消防水箱设置要求
临时高压消防给水系统的高位消防水箱的有效容积应满足初期火灾消防用水量的要求，并应符合下列规定:
多层公共建筑、二类高层公共建筑和一类高层住宅，不应小于18m³，当一类高层住宅建筑高度超过100m时，不应小于36m³。
消防水池的出水、排水和水位设计应符合下列要求：
（1）消防水池的出水管应保证消防水池的有效容积能被全部利用；
（2）消防水池应设置就地水位显示装置，并应在消防控制中心或值班室等地点设置显示消防水池水位的装置，同时应有最高和最低报警水位；
（3）消防水池应设置溢流水管和排水设施，并应采用间接排水；
（4）高位消防水箱的最低有效水位应根据出水管喇叭口和防止旋流器的淹没深度确定，当采用出水管喇叭口时，其在最低有效水位下的淹没深度不应小于600mm；当采用防止旋流器时应根据产品确定，且不应小于150mm的保护高度。
水箱配管设计应符合下列要求：
（1）消防水池应设置通气管；消防水池通气管、呼吸管和溢流水管等应采取防止虫鼠等进入消防水池的技术措施；
（2）进水管的管径应满足消防水箱8h充满水的要求，但管径不应小于DN32，进水管宜设置液位阀或浮球阀；
（3）进水管应在溢流水位以上接入，进水管口的最低点高出溢流边缘的高度应等于进水管管径，但最小不应小于100mm，最大不应大于150mm；
（4）当进水管为淹没出流时，应在进水管上设置防止倒流的措施或在管道上设置虹吸破坏孔和真空破坏器，虹吸破坏孔的孔径不宜小于管径的1/5，且不应小于25mm。
但当采用生活给水系统补水时，进水管不应淹没出流；
（5）溢流管的直径不应小于进水管直径的2倍，且不应小于DN100，溢流管的喇叭口直径不应小于溢流管直径的1.5倍~2.5倍；
（6）高位消防水箱出水管管径应满足消防给水设计流量的出水要求，且不应小于DN100；
（7）高位消防水箱出水管应位于高位消防水箱最低水位以下，并应设置防止消防用水进入高位消防水箱的止回阀；
（8）高位消防水箱的进、出水管应设置带有指示启闭装置的阀门。
水箱其余设置要求：
高位消防水箱外壁与建筑本体结构墙面或其他池壁之间的净距，应满足施工或装配的需要，无管道的侧面，净距不宜小于0.7m；安装有管道的侧面，净距不宜小于1.0m，且管道外壁与建筑本体墙面之间的通道宽度不宜小于0.6m，设有人孔的水箱顶，其顶面与其上面的建筑物本体板底的净空不应小于0.8m
3.5.2水箱参数设计
（1）本设计中宿舍楼属于二类高层公共建筑，因此高位水箱的体积取18m³，长×宽×高=4×3×2，采用热浸锌镀锌钢板建造。
（2）水箱配管设计
1、通气管采用DN50pvc管，并采取防止虫鼠等进入水箱的措施；
2、水箱进水管采用DN50铸铁管，平时利用消防管网供水，并设置倒流防止器。
与溢流管间距取100mm，采用浮球阀并设置浮球阀；
3、水箱溢流管采用DN100铸铁管，同样采取防止虫鼠等进入消防水箱的措施；
4、水箱出水管采用DN100铸铁管，高位消防水箱出水管位于高位消防水箱最低水位以下，采用两路出水管并且在出水管上设置止回阀。
5、水箱放空管采用DN100铸铁管，采用同样采取防止虫鼠等进入消防水池的措施。
3.6消防水泵设计计算
3.6.1消防泵设计要求
（1）消防水泵的性能应满足消防给水系统所需流量和压力的要求；
（2）防水泵所配驱动器的功率应满足所选水泵流量扬程性能曲线上任何一点运行所需功率的要求；
（3）当采用电动机驱动的消防水泵时，应选择电动机干式安装的消防水泵；
（4）流量扬程性能曲线应为无驼峰、无拐点的光滑曲线，零流量时的压力不应大于设计工作压力的140%，且宜大于设计工作压力的120%；
（5）当出流量为设计流量的150%时，其出口压力不应低于设计工作压力的65%；
（6）泵轴的密封方式和材料应满足消防水泵在低流量时运转的要求；
（7）消防给水同一泵组的消防水泵型号宜一致，且工作泵不宜超过3台；
（8）多台消防水泵并联时，应校核流量叠加对消防水泵出口压力的影响。
3.6.2消防泵设计
通过上述设计，确定采用扬程为54米，流量为15L/s的水泵三台，两用一备，选择干式泵。
吸水管路设计要点如下：
（1）吸水管取两条，当其中一条损坏或检修时，其余吸水管应仍能通过全部消防给水设计流量，取DN100；
（2）消防水泵吸水管布置应避免形成气囊；
压水管路设计要点如下：
消防水泵应设两条的输水干管与消防给水环状管网连接。
压水管路草图如下：
图3-4压水管路示意图
3.6.3稳压泵设计
（1）稳压泵采用单吸单级离心泵，采用喇叭口吸水；
（2）流量为1L/s；
（3）稳压泵的设计压力应保持系统最不利点处水灭火设施在准工作状态时的静水压力应大于0.15MPa，本次设计中，因为水箱位置高于最不利点5m，所以稳压泵水压采用0.1Mpa。
3.7水泵接合器设计
3.7.1水泵接合器设置要求
（1）消防水泵接合器的给水流量宜按每个10L/s~15L/s计算。
每种水灭火系统的消防水泵接合器设置的数量应按系统设计流量经计算确定，但当计算数量超过3个时，可根据供水可靠性适当减少。
（2）水泵接合器应设在室外便于消防车使用的地点，且距室外消火栓或消防水池的距离不宜小于15m，并不宜大于40m。
3.7.2水泵接合器设置
本设计中采用2个水泵接合器，每个设计流量10L/s。
设计在西北角，接近户外消防栓，便于消防和链接和消防栓供水。
第四章排水系统设计与计算
4.1设计综述
排水系统用于排除建筑物内的污废水，有重力流排水、压力流排水和真空排水三大系统，并且在卫生器具的下面应设置有水封的
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