商住楼建筑给排水工程设计--本科毕设论文.doc

摘 要随着国民经济的发展，人民居住理念的变化，高层建筑如雨后春笋般，越来越多的矗立于城市之中。本设计的主要任务是一16层商住楼建筑给排水工程设计，设计的主要内容包括：建筑给水系统、建筑排水系统、建筑雨水系统、消火栓给水系统和自动喷淋系统的设计。本建筑地下1层，地上16层，建筑物总高度为55 m。其中1至3层为商场；4至15层为居民住宅。 关键词：建筑给水系统，排水系统，消火栓系统，自动喷淋系统。AbstractWith the development of the national economy and changes in the concept of people living, the high-rise building soars everywhere in the city more and more. The main task of this design is the water supply and drainage design of a 16 floors building .The content of my design includes the design of the building water supply system, the building water drainage system, the building storm-water system, the hydrant water supply system and the automatic sprinkler system. The building has 1 floors underground and 16 floors overground. The height of the building is 55 m. The firstthe third floor are used for business. The fourth floorthe fifteenth floor are used as living.Keywords：the building water supply system, water drainage system, hydrant water supply system, the sprinkler system.目录摘 要I第一部分 设计说明书11 概述11.1 设计任务：12 设计方案说明12.1 生活给水系统设计12.1.1 给水系统分区12.1.2 给水系统的组成22.1.3 给水管道的布置与敷设22.2 排水系统设计32.2.1 系统的选择32.2.2 系统的组成32.2.3 排水管道及设备安装要求32.2.4 具体设计方案42.3 消防系统设计42.3.1 设计原则52.3.2 消火栓系统设计52.3.3 自动喷洒灭火系统72.4 屋面雨水系统设计82.4.1 系统组成82.4.2 管道的布置与敷设82.4.3 具体设计方案选择8第二部分 设计计算书91.建筑生活给水系统的计算91.1生活用水量计算91.1.1 最高日用水量与最高时用水量91.2 管网水力计算101.2.1 设计秒流量101.2.2 给水系统水力计算101.2.3 最不利配水点水头损失的计算191.3设备的计算与选择191.3.1地下贮水池容积的计算191.3.2 水箱的有效容积及设置高度191.3.3 给水水泵的计算与选择211.4 高区底层给水支管的减压222.消火栓给水系统的计算222.1消火栓给水系统及布置232.1.1 消火栓的布置232.1.2消火栓口所需水压的确定232.3消火栓系统水力计算242.4 水箱设置高度校核262.5 消防水泵的计算与选择262.6水泵接合器和室外消火栓的选定272.7 消火栓的减压273.自动喷洒给水系统的计算283.1 基本设计参数283.2 设计计算293.2.1 喷头的间距布置293.2.2 水力计算293.2.3 系统秒流量和自喷水泵所需流量303.2.4减压孔板313.2.5校核314.排水系统设计计算314.1 排水方案314.2 排水管道水力计算324.2.1 排水设计秒流量324.2.2 排水管网的水力计算325 屋面雨水排水系统515.1、 系统组成515.2、 降雨强度515.3、 屋面雨水汇水面积F的划分原则525.4、雨水立管的布置525.5、水力计算526.给水排水总费用初步预算536.1 材料设备及其购置费用预算536.2 材料设备安装工程费556.3 给排水工程总造价55毕业设计致谢5613 第一部分 设计说明书1 概述1.1 设计任务：某城市拟建一幢高层商用住宅建筑，共17层，地上16层，地下1层。建筑总高度为55.000 m，该建筑占地面积2100 。地下室是设备用房，用作泵房和修建贮水池，地下室地面标高为-4.300 m，1层高5.000 m，2、3层均高4.500 m，并设有公共洗手间，其中1、2、3层均为商业用途，3层和4层之间有一个架空层。 415层层高为2.900 m，每层14户，第16层为顶层。室外常年可保证水压为300 kpa。 本建筑物所有给水排水均按高层建筑给排水要求进行设计。需要设计给水系统，消防系统，排水系统（生活污水、雨水），现对以上需要设计的系统进行分析定案。2 设计方案说明2.1 生活给水系统设计2.1.1 给水系统分区建筑高度很大时，建筑底层配水点所受到的静水压力会很大，将会产生以下弊端： 配水水龙头开启时，水流喷溅严重，使用不便。 当配水龙头关闭时容易产生水锤，不但会引起噪音还会损坏管道及附件，造成漏水。 由于压力过，龙头，阀门等给水配件易受到磨损缩短寿命，同时增加了维修工作量。为了消除上述弊端，当建筑高度达到某一高度时，给水系统需做竖向分区。我国高层建筑给水排水设计规范GBJ15-98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的静压力，住宅，旅馆，医院宜为300500kpa。 本建筑宜采取分区给水。由于市政管网的水压常年在0.30Mpa以上，可以满足1、2、3层的给水水压，因此采取下行上给的供水方式。而415层的给水则采取水泵并联从地下的生活水池向屋顶水箱输水，然后实行上行下给的供水方式向用户供水。在卫生器具配水点静压力超过400kpa的宜采取泄压设备。由于市政给水管网不允许生活水泵直接抽水，在地下室内设贮水池，泵房设在地下室。屋顶水箱设浮球阀控制输水水位。为使消防水箱中的水常处于流动更新状态以保证水质，采用生活和消防合用水箱，同时也要采取措施使消防用水不被动用，因此生活给水使用中端开口的方式从水箱放水。2.1.2 给水系统的组成给水系统由引入管，贮水池，水泵，小区给水管，水表节点，室内给水管道，给水附件等组成。 .给水管道的下列部位应设置阀门：a. 居住小区给水管道从市政给水管道的引入管段上。b. 居住小区室外环状管网的节点处，应按分隔要求设置。环状管段过长时，宜设置分段阀门。c. 室内给水管道向住户、公共卫生间等接出的配水管起端；配水支管上配水点在3个及3个以上时应设置。.给水管道上使用的阀门，应根据使用要求按下列原则选型：a. 需调节流量、水压时，宜采用调节阀、截止阀；b. 要求水流阻力小的部位（如水泵吸水管上），宜采用闸板阀；c.水流需双向流动的管段上，不得使用截止阀；2.1.3 给水管道的布置与敷设1. 居住小区的室外给水管网，宜布置成环状网，或与市政给水管连接成环状网。环状给水网与市政给水管的连接管不宜少于两条，当其中一条发生故障时，其余的连接管应能通过不小于70%的流量。2.管道外壁距建筑物外墙的净距不宜小于1m，且不得影响建筑物的基础。3.室内给水管道不得布置在遇水会引起燃烧、爆炸的原料、产品和设备的上面。4. 埋地敷设的给水管应避免布置在可能受重物压坏处。管道不得穿越生产设备基础，在特殊情况下必须穿越时，应采取有效的保护措施。5. 给水管道不宜穿越伸缩缝、沉降缝、变形缝。如必须穿越时，应设置补偿管道伸缩和剪切变形的装置。6.给水管道暗设时，应符合下列要求：a.不得直接敷设在建筑物结构层内；b.干管和立管应敷设在吊顶、管井、管窿内，支管宜敷设在楼（地）面的找平层内或沿墙敷设在管槽内；c.敷设在找平层或管槽内的给水支管的外径不宜大于25mm；d. 敷设在找平层或管槽内的给水管管材宜采用塑料、金属与塑料复合管材。2.2 排水系统设计高层建筑的排水系统组成应满足以下三个要求：系统能迅速通畅地将污废水排到室外；排水管道系统气压稳定，有毒有害气体不进入室内，保持室内环境卫生；管线布置合理，简短顺直，工程造价低。2.2.1 系统的选择由于市政排水集中至城市污水处理厂处理，本建筑的生活排水系统采用合流制，即：生活污、废水不进行局部处理，合流排出室外。地下室集水坑，设潜污泵排水。2.2.2 系统的组成生活排水系统由卫生器具、排水管道、检查口、清扫口、室外排水管道、检查井、潜水泵、集水井、化粪池等组成。潜污泵排水管管材为UPVC给水管。2.2.3 排水管道及设备安装要求排水管材采用螺旋消音排水塑料管。排水管与室外排水管连接处设置检查井，检查井距离建筑物的距离不小于3m，并与给水管引入管外壁的水平距离不得小于1.0m。当排水管在中间竖向拐弯时，排水支管与排水立管、排水横管相连接时排水支管与横管连接点至立管底部的水平距离不小于1.5m；排水竖支管与立管拐弯处的垂直距离不得小于0.6m。立管宜每2层设1个检查口。在水流转角小于135的横干管上和连接两个以上大便器或连接三个及三个以上排水器具的支管上应设检查口或清扫口。立管管径大于或等于110mm时，在楼板贯穿部位应设置阻火圈或张度不小于500mm的防火套管。管径大于或等于110mm的横支管与暗设立管相连接时，墙体贯穿部位应设置阻火圈或张度不小于300mm的防火套管，且防火套管的明露部分张度不宜小于200mm；防火套管、防火圈的耐火极限不宜小于贯穿部位的建筑结构的耐火等级。2.2.4 具体设计方案排水立管采用立管连接通气管系统，这种系统是有一根排水立管和一根通气管件组成的立管排水系统。采用升顶通气管排管内气体，这种系统具有良好的排水性能和通气性能，适用于各类高层建筑。 建筑高区：室内废水，污水采用合流制排放。高层区每户的厨房卫生间各有1根立管(一厨二卫的两个卫生间共用一根立管)，既保证了厨房的卫生，又避免了排水管线过长和需要穿墙而过带来的经济费用增长和工程量的增加，整个建筑一共有28根污废水排水立管（PL1-PL28），每根立管都设伸顶通气管，且高出屋顶2m。住宅排水立管在从高区下到低区时，在架空层将28根排水立管分别汇流至6根排水立管，然后沿墙柱排出室外。建筑低区：建筑低区2、3层只有公共洗手间，直接使用一根排水立管将污水沿墙柱排出室外。根据建筑防火设计规范的要求，消防电梯井底应设排水设施，且要求其集水坑有效容积不小于2，水泵出水量不小于10L/s。该建筑消防电梯直达地下室，在消防电梯旁的空间作集水坑，在适当下卧，以接纳由消防电梯基底下或基底板上的侧壁引来的废水。泵房内设污水坑，安装潜水泵，由水坑内水位自动控制水泵的运行。2.3 消防系统设计本工程的消防对象为住宅，商场，按照我国建筑设计防火规范，超过6层的塔式住宅，通廊式建筑，底层设用商业网点的单元式住宅和超过7层以上的单元式住宅都应设置室内消火栓。我国高层建筑设计防火规范规定，高层建筑中二类建筑中的商业营业厅，展览厅等公共活动用房均应设置自动喷水灭火系统。故本建筑室内每层都设消火栓灭火系统，商场加设自动喷水灭火系统。2.3.1 设计原则 根据高规7.4.6规定，除无可燃物的设备层外，高层建筑和裙房的各层均应设室内消火栓，并应符合下列规定：（1）消火栓应设在走道、楼梯附近等明显易于取用的地点，消火栓的间距应保证同层任何部位有两个消火栓的水枪充实水柱同时到达。（2）消火栓的水枪充实水柱应通过水力计算确定，且建筑高度不超过100m的高层建筑不应小于10m；建筑高度超过100m的高层建筑不应小于13m。（3）消火栓的间距应由计算确定，且高层建筑不应大于30m，裙房不应大于50m。（4）消火栓栓口离地面高度宜为1.10m，栓口出水方向宜向下或与设置消火栓的墙面相垂直。（5）消火栓栓口的静水压力不应大于0.80MPa，当大于0.80MPa时，应采取分区给水系统。消火栓栓口的出水压力大于0.50MPa时，消火栓处应设减压装置。（6）消火栓应采用同一型号规格。消火栓的栓口直径应为65mm，水带长度不应超过25m，水枪喷嘴口径不应小于19mm。（7）临时高压给水系统的每个消火栓处应设直接启动消防水泵的按钮，并应设有保护按钮的设施。（8）消防电梯间前室应设消火栓。（9）高层建筑的屋顶应设一个装有压力显示装置的检查用的消火栓。2.3.2 消火栓系统设计 消火栓给水系统形式按消防给水系统压力分，室内消防给水系统可分为高压、准高压和临时高压消防给水系统。高压消防给水系统管网里经常保持灭火所需水量水压，消防时不需启动升压设备，直接使用灭火设备救火，系统简单供水安全。准高压消防给水系统 消防给水管网内经常保持足够的压力，压力由稳 压泵或气压给水设备等增压设施保证。在水泵房（站）内设有高压消防水泵， 在火灾时启动消防水泵，使管网的压力满足消防水压的要求。临时高压消防给水系统消防给水管网内平时水压不高，在水泵房（站）内设有高压消防水泵，发生火灾时启动高压消防水泵后使管网内的压力达到消防水压的要求。本工程使用准高压消防给水系统，这也是在高层建筑中广泛采用的消防给水系统。消防系统不分区，与生活给水系统独立设置。将稳压泵和小型气压罐联合使用，将其设置在高层建筑的顶部水箱间内。这种增压设施占用面积小，能耗低，投资少，运行可靠等优点。使用准高压消防给水系统，即在泵房内设置高压消防泵。这也是在高层建筑中广泛采用的消防给水系统。消防系统不分区，在屋顶水箱中有总共18吨（两个50 M3的水箱，其中消防供水均为9 M3）的水作为应急水量，而在地下设置了480M3的地下消防水箱可应付较大的火灾情况。 消火栓的设计 由于本建筑高度超过50m未超过80m，采用不分区消火栓给水系统。其优点是系统简单；直接通过消防水泵上层送水灭火。每层均应设置室内消火栓，消防电梯前室应设消火栓，屋顶水箱间内设一个装有压力显示装置的检查用的消火栓。整个室内消火栓采用同一型号、规格，消火栓直径采用65mm，水枪喷嘴口径不应小于19mm，水带长度不应超过25m，消火栓栓口距地面高度为1.1m。栓口出水方向宜向下或与设置消火栓的墙面相垂直。本建筑物内各层均设消火栓进行保护。其布置保证室内任何一处均有2股水柱同时到达，灭火水枪的充实水柱大于10m。按“高规”第7.4.6.5条“消火栓栓口的静水压力不应大于0.80MPa，当大于0.80MPa时，应采取分区给水系统。消火栓栓口的出水压力大于0.50MPa时，消火栓前设减压装置”。本建筑中采用采用消火栓前减压孔板减压稳压。在本建筑物顶层设有高位消防水箱，有效容积不小于12m3，材质为不锈钢，安装高度满足最高处最不利点消火栓处的静水压7m水柱的要求。系统设消火栓给水加压泵2台（其中1台备用）。消火栓供水流量30L/s，本建筑发生火灾时能保证同时供应2股水柱，并能保证任何部位发生火灾时，同层都有每股流量不小于5L/s、充实水柱不小于10m的两股水柱同时达到。火灾初期10min消防用水量由屋顶水箱供应。火灾10min后的消防用水量由地下室消防泵供应。2.3.3 自动喷洒灭火系统自动喷洒灭火系统是在火灾发生时，能自动打开喷头喷水并同时发出火警信号的消防灭火设施，经国内外大量事实验证，它具有安全可靠，控制火灾成功率高，经济适用等特点。根据高层民用建筑设计防火规范（GB 50045-95）规定：建筑高度不超过100m的一类高层建筑及其裙房的下列部位，除普通住宅和高层建筑中不宜用水扑救的部位外以及二类高层建筑中的商业营业厅、展览厅等公共活动用房和建筑面积超过200m2的可燃物品库房均应设置自动喷洒灭火系统。自动喷洒灭火系统按其保护对象可分为：洒水系统，雨淋系统，水幕系统，水喷雾系统四种类型。其中洒水系统又可分为湿式系统，干式系统，干湿兼用系统和预作用系统。本设计采用湿式自动喷水灭火系统，管道始终充满有压水，当火灾发生时闭式喷头感温元件开启，喷头即能及时喷水灭火，同时发出火警信号。该系统具有灭火速度快，控火效率高的特点，也适用于常温环境下的建筑物。消防给水系统的供水设施 供水设施分类。供水设施分类见下表1：供水设施分类 表1名称作用和目的主要设施自 动供 水设 施保证高层建筑室内消防给水设备扑救初期火灾所需水量和水压的设施消防水箱主 要供 水设 施保证高层建筑室内消防给水设备扑救大火时，有可靠的水量和水压的设施固定消防水泵，消防水池临 时供 水设 施补充室内消防给水管网水量的设施消防水泵接合器水泵接合器 消防水泵接合器是消防队使用消防车从室外水源或市政给水管取水，向室内管网供水的接口。水泵接合器的作用为：（a） 室内消防水泵发生故障时，消防车从室外消火栓取水，通过它将水送至室内消防给水管网；（b） 室内遇大火消防用水不足时，可通过它将水送至室内消防给水管网，补充消防用水量的不足；（c） 室内消防水泵压力不足时，可通过它将水送至室内。2.4 屋面雨水系统设计 2.4.1 系统组成本建筑雨水排水系统由雨水斗、连接管、悬吊管、立管、排出管、埋地干管和附属构筑物几部分组成。2.4.2 管道的布置与敷设1.排水管的转向处做顺水连接。2雨水管应牢固的固定在建筑物的承重结构上。3.管材采用承压塑料管。2.4.3 具体设计方案选择 屋面雨水排水，采用雨水斗内排水的方式，排水管选用UPVC排水管，雨水斗选用87式，单斗布置。雨水通过雨水斗、雨水斗连接管、悬吊管、立管及埋地横管等，在地下层排出室外，接入市政雨水排水管。第二部分 设计计算书1.建筑生活给水系统的计算该建筑用独立的生活给水系统，建筑内采用分区供水的方式。生活给水系统分成高低两个供水区域。一，二，三层为低区，由室外给水管网直接供水，管网布置成下行上给式；415层为高区布置成上行下给式，由高位水箱和水泵联合供水。由于市政给水管网不允许生活水泵直接抽水，在地下室内设贮水池，泵房。屋顶水箱给水水位控制使用浮球阀。为使消防水箱中的水常处于流动更新状态以保证水质，采用生活和消防合用水箱，同时也要采取措施使消防用水不被动用，因此生活给水使用中端开口的方式从水箱放水。1.1生活用水量计算本建筑属于二类建筑，按建筑物的性质和室内卫生设备之完善程度，根据建筑给水排水设计规范确定最高日用水定额：130L/pd220L/pd之间，在本设计中取用220L/pd。1.1.1 最高日用水量与最高时用水量在本设计中取用220L/pd。时变化系数Kh=2.5，用水时间T=24h。每户人口定为3人，4-15层均为14户，故用水人数为3*12*14=504人。式中最高日用水量，L/d； 最高日生活用水定额；N 用水单位数。=式中最高时用水量，L/h；T 用水时间，h；时变化系数。高区最高日用水量 504*2201000=110.88m3/d高区最高日最高时用水量=2.5*110.8824=11.55m3/h低区用水全部由市政给水管网直接供给，对计算高位水箱无贡献。1.2 管网水力计算1.2.1 设计秒流量本建筑设计秒流量公式采用 其中查表可得 住宅=1.02，=0.0045；商场=1.5，=0；1.2.2 给水系统水力计算 低区生活给水系统计算 13层计算简图以及水力计算表2.1分别如下 图1.1 表1.1低区给水管水力计算表管段编号卫生器具的当量及数量当量总数Ng设计秒流量(L/s)管径DN(mm)流速V(m/s)单位管长水损(kPa/m)管长(m)沿程水头损失 (kPa)洗手盆 Ng=0.5 大便器Ng=0.5小便器Ng=0.5a110.50.100 150.580.9851.41.3812210.180151.052.9101.44.0702331.50.250151.465.5101.47.714343120.300200.931.5333.24.90645322.50.340201.092.0411.63.266563330.365201.132.151.63.766153330.365201.132.151123.65b710.50.200250.380.2131.80.38678210.312250.490.4921.80.8868931.50.394 250.750.7481.81.365910420.446250.850.9322.72.516101152.50.488250.911.0841.71.8431112 630.513250.981.2151.72.0661215630.513250.981.2150.80.972C13100.100150.580.9851.41.37913141110.180151.052.9111.44.075151636360.639320.740.4920.80.39416176126120.965320.950.7824.53.51917186126120.965320.950.7825.03.91hy= 62.918 kPa低区室内给水所需压力按下列公式计算： H=H1+H2+H3 +H4最不利配水点：H1=5+1+4.5=6m=105kpa管路水头损失：H2=1.3hy =1.362.918=81.79 kPa最不利配水点工作压力： H3=20 kPaH=H1+H2+H3 =206.79206.79 kPa 可以满足低区的供水要求。其中这里省去了H4即水表的水头损失计算，从结果可看出在这里是可以忽略不计的。 高区生活给水系统计算已知高区的给水由两根给水立管供给到高位水箱，再由高位水箱分别接出JAL2,JAL3,JAL4，JBL2,JBL3,JBL4六根给水立管，这样高区给水区被划分为了6个区，分别为1区（A5,A6）,2区（A3,A4）,3区（A1,A2）,4区（B5,B6,B5a，B6a），5区（B3,B4）,6区（B1,B2）。其中1区和5区、3区和6区是完全对称的，故只需计算1、2、3、4个区。给水1区厨卫水力计算简图图1.2 表.1.2给水1区厨卫水力计算管段编号卫生器具的当量及数量当量总数Ng设计秒流量(L/s)管径DN(mm)流速V(m/s)单位管长水损(kPa/m)管长(m)沿程水头损失(kPa)洗手盆 Ng=0.5浴盆Ng=1.0坐便器Ng=0.5厨洗盆Ng=1.01211.00.20150.990.9400.810.9424111.50.25151.241.5310.510.7834110.50.10 150.500.2751.130.31451112.00.34151.311.6231.672.71561213.00.38201.010.6952.011.40671223.50.40201.050.7031.130.79782224.00.42201.120.7151.711.2281322215.00.45201.180.7283.892.7891011.00.20150.990.9400.700.661011111.50.25151.241.530.711.0911121112.00.34200.850.5361.640.88121311113.00.38201.010.6952.611.811315F33328.00.52320.490.0991.660.16水头损失之和16.91kPa给水2区厨卫水力计算简图图1.3 表.1.3给水2区厨卫水力计算管段编号卫生器具的当量及数量当量总数Ng设计秒流量(L/s)管径DN(mm)流速V(m/s)单位管长水损(kPa/m)管长(m)沿程水头损失(kPa)洗手盆 Ng=0.5浴盆Ng=1.0坐便器Ng=0.5厨洗盆Ng=1.01211.00.20150.990.9400.870.8223111.50.25151.241.5310.701.07341112.00.34 151.311.6231.051.70451213.00.38201.010.6950.890.62561223.50.41201.050.7030.871.21672224.00.43201.080.7091.710.7971222215.00.45201.180.7283.752.738911.00.20150.990.9400.870.82910111.50.25151.241.530.701.0710111112.00.34200.850.5361.640.88111211113.00.38201.010.6954.122.861215F33328.00.52320.490.0991.10.11水头损失之和15.55kPa给水3区厨卫水力计算简图图1.4 表1.4给水3区厨卫水力计算管段编号卫生器具的当量及数量当量总数Ng设计秒流量(L/s)管径DN(mm)流速V(m/s)单位管长水损(kPa/m)管长(m)沿程水头损失(kPa)洗手盆 Ng=0.5浴盆Ng=1.0坐便器Ng=0.5厨洗盆Ng=1.01211.00.20150.990.9400.850.8023111.50.25151.241.5310.721.10341112.00.34151.311.6231.081.754121213.00.38201.010.6954.323.005611.00.20150.990.9400.870.8267111.50.25151.241.5310.701.07781112.00.10151.311.6231.051.70891213.00.38201.010.6950.890.629101223.50.41201.050.7030.871.2110112224.00.43201.080.7091.710.79111222215.00.45201.180.7283.752.731215F33328.00.55320.490.0991.10.11水头损失之和16.62kpa给水4区的厨卫水力计算图1.5 表1.54区厨卫水力计算管段编号卫生器具的当量及数量当量总数Ng设计秒流量(L/s)管径DN(mm)流速V(m/s)单位管长水损(kPa/m)管长(m)沿程水头损失(kPa)洗手盆 Ng=0.5浴盆Ng=1.0坐便器Ng=0.5厨洗盆Ng=1.01210.50.10150.500.2750.700.1924111.00.20150.990.9400.540.51341112.00.34151.311.6231.382.24451112.00.34151.311.6230.320.5251011113.00.38201.010.6956.214.326711.00.20150.990.9400.700.6678111.50.25151.241.5310.711.0989111