毕业设计（论文）-西安市商务大厦建筑给水排水设计.doc

西安市商务大厦建筑给水排水设计 西安建筑科技大学 环境与市政工程学院 给水排水工程 2007 届 郭兴宇 指导教师 王俊萍 摘要：商务大厦位于陕西省西安市，是集商务、办公、住宿、餐饮、娱乐于一 体的综合大楼。该建筑有地下一层，设水泵房、空调机房、柴油机房、变电间、 六级人防等，地上十八层；屋顶有电梯机房和水箱间。一层为大堂、商务、餐 厅、设消防控制室；二层为商务、办公、餐厅；三层设会议、办公、多功能厅 等；四、五层为商务、娱乐用房；中间有设备层；六至九层为客房每层 20 套； 十至十一层设客房套房，每层 10 套；十二至十八层为办公用房；屋顶设电梯机 房和水箱间。 设计本着“技术先进、经济合理、安全适用，保质保量”的原则，注重设 计的高效、节能、环保、智能化的要求来完成建筑室内给水、排水、热水、消 防的设计。 商务大厦生活给水系统竖向分两个区。地下一层到五层为低区，由市政管 网直接供水，采用下行上给式；六层到十八层为高区，由地下室水泵和屋面水 箱联合供水，也采用下行上给式。高区的底部几层的横支管上设减压阀，使底 部的用水压力满足要求。 商务大厦热水给水方案采用集中二次加热，换热器下置，闭式，下行上回， 同程式，干管机械循环。大厦的热水管网仍采用下行上给的供水方式，与大厦 冷水供水管道布置保持一致。 商务大厦属于一类建筑。室内消火栓系统采用设水泵、水箱的给水方式。 高位消防水箱内贮存火灾初期 10min 的用水量，地下室的水泵间内设两台消防 水泵，一用一备。大厦周围设三个地上式水泵结合器。 大厦为中危险级一级。除了地下室采用直立型喷头外全部用下垂吊顶型喷 头。有三个湿式报警阀组控制全楼的喷头。竖向不分区，但在底部几层的自喷 横管上设减压孔板，防止系统局部超压。 生活污、废水用合流制收集。采用仅设伸通通气管通气。 雨水系统考虑到建筑外观的要求，用单斗式内排水。 关键词：关键词：高层建筑，综合楼，给水排水，工程设计 ABSTRACT This engineering is about water and wastewater a high rise and multiple-use building, which lying on xian city. If presses its high demarcation, this building belong to high building , which 76.4 meters. In the building, the 1st floor to the 5th floor are emporia, the 6th floor to the 11th floor are guesthouses and the 12th floor to the 18th floor are office. In the design, the main contents include the water supply system, hot water system, and the firefight system design with drain system which include the domestic waste water and the rainwater. In addition, the domestic water supply system is pumped by auto rhythm pump in vertical division block: It adopt in the hot water system concentration heat the way, machine circulating, the hydrant system and automatic fire extinguishing system are both secondary pressure boosting. Rainwater adoption the way that gravity inside drain ejects the house rainwater in time. Besides, the engineering includes district water and wastewater. For example, the designs for pump building and so on. Keywords: high building, multiple-use building，building water and drains, 目 录 第一章 绪论 .1 第二章 设计说明 .2 2.1 生活给水系统设计说明.2 2.1.1 系统选择.2 2.1.2 给水管道的布置与敷设要求.2 2.1.3 方案确定.4 2.1.4 系统的组成.4 2.1.5 给水系统图示.4 2.2 热水给水系统设计说明.5 2.2.1 热水供应类型选择.5 2.2.2 竖向分区.5 2.2.3 热源的选择.5 2.2.4 水的加热方式.5 2.2.5 加热器的放置.6 2.2.6 热水供应系统的加热设备和器材.6 2.2.7 热水管道的布置与敷设.7 2.2.8 热水供水系统方案的确定.7 2.2.9 热水系统图示.8 2.3 室内消火栓给水系统设计说明.8 2.3.1 系统参数确定.8 2.3.2 系统组成.9 2.3.3 消火栓给水系统的布置.9 2.3.4 消火栓给水系统的给水方式的确定.10 2.3.5 系统的竖向分区.11 2.3.6 消火栓给水系统图示.11 2.4 自动喷水灭火系统设计说明.12 2.4.1 参数确定.12 2.4.2 喷头的选择.13 2.4.3 喷头的布置.13 2.4.4 湿式报警阀的确定.13 2.4.5 自动喷水灭火系统的组成.13 2.4.6 自动喷水灭火系统图示.13 2.5 屋面雨水排水系统设计说明.14 2.5.1 建筑屋面雨水的排放方式的比较.14 2.5.2 建筑屋面雨水的排放方式的确定.14 2.5.3 内排水系统的组成.15 2.6 生活污、废水排水系统设计说明.15 2.6.1 排水系统组成.15 2.6.2 排水方式的选择.15 2.6.3 排水管道布置与敷设.16 2.6.4 通气管系的确定.18 2.6.5 排水系统图示.18 2.7 各个系统的管材.19 2.7.1 给水系统的管材.19 2.7.2 热水系统的管材.19 2.7.3 室内消火栓给水系统的管材.20 2.7.4 自动喷水灭火给水系统的管材.20 2.7.5 屋面雨水排水系统的管材.20 2.7.6 排水系统管材的确定.20 第三章 设计计算 .21 3.1 生活冷水给水系统的设计计算.21 3.1.1 生活用水量的计算.21 3.1.2 生活水池的计算.21 3.1.3 水表的确定.22 3.1.4 屋顶生活水箱的计算.22 3.1.5 生活给水系统水力计算.23 3.1.6 高区生活水泵的选择.26 3.1.7 屋顶生活水箱高度的校核.27 3.2 室内热水供水系统的设计计算.28 3.2.1 水温的确定.28 3.2.2 耗热量计算.28 3.2.3 加热设备的供热量计算.29 3.2.4 热水量计算.29 3.2.5 换热面积的计算.30 3.2.6 贮热容积计算.30 3.2.7 加热设备的确定.31 3.2.8 室内热水配水管网的水力计算.32 3.2.9 室内热水回水管网的水力计算.33 3.2.10 屋顶冷水补水水箱安装高度校核.36 3.3 室内排水系统的设计计算.37 3.3.1 最高日排水量的计算.37 3.3.2 排水设计秒流量的确定.37 3.3.3 裙房部分的排水系统水力计算.37 3.3.4 主体公卫排水系统水力计算.37 3.3.5 主体客房排水系统水力计算.37 3.3.6 通气管的计算.42 3.3.7 污废水提升系统的计算.42 3.4 屋面雨水排水系统设计计算.44 3.4.1 汇水面积的计算.44 3.4.2 暴雨强度的计算.44 3.4.3 系统流量计算.45 3.4.4 小时降雨厚度计算.45 3.4.5 雨水斗的选取.45 3.4.6 一层的埋地横管的计算.45 3.5 室内消火栓给水系统设计计算.46 3.5.1 系统参数确定.46 3.5.2 室内消火栓给水系统计算草图.47 3.5.3 消防水箱贮水量设计计算.47 3.5.4 消防水池设计计算.48 3.5.5 系统最不利管段的确定.48 3.5.6 系统最不利点需要的压力和实际流量的设计计算.49 3.5.7 消防管网水力计算.50 3.5.8 消防水箱安装高度的校核.52 3.5.9 消火栓系统局部增压设备的设计计算.53 3.5.10 消防水泵的选择.53 3.5.11 水泵结合器.54 3.5.12 消火栓减压装置设计计算.54 3.5.13 消火栓减压孔板的选取.55 3.6 自动喷水灭火系统给水设计计算.56 3.6.1 参数的确定.56 3.6.2 系统最不利处的作用面设计计算.56 3.6.3 设计流量.56 3.6.4 参数的校核.57 3.6.5 自动喷水灭火系统给水水力计算.58 3.6.6 系统设计秒流量计算.59 3.6.7 自动喷水灭火系统给水水泵选择.59 3.6.8 水泵结合器.59 3.6.9 水箱安装高度的校核.59 3.6.10 自动喷水灭火系统局部加压设备的设计计算.60 第四章 完成成果 .61 第五章 附录 .62 参考文献 .63 致 谢 .64 第一章 绪论 本次设计是初次对建筑给排水工程设计的一次尝试，通过本次毕业设计使 我们熟悉并掌握了给排水工程设计程序、方法和技术规范，提高了对给排水工 程设计计算、图表绘制、设计计算说明书的编写；树立正确的设计思想，培养 我们严肃认真的科学态度和严谨求实的科学作风，能守纪律，善于与他人合作 敬业精神；树立正确的工程观点、生产观点、经济观点和全局观点。 高层建筑室内给水排水工程设计是根据高层建筑的特点，甲方及各部门提 供的原始资料和建筑给水排水相关的技术规范来进行设计。本着“技术先进、 经济合理、安全适用，保质保量”的原则，注重设计的高效、节能、环抱、智 能化的要求来完成建筑室内给水、排水、热水、消防的设计。合理的方案，应 综合工程涉及的各项因素，如技术因素包括：供水排水的可靠性，对城市给排 水系统的影响，节水节能效果，操作管理，自动化程度等；经济因素包括：基 建投资，年经常费用，现值等；社会和环境因素包括对建筑立面和城市观瞻的 影响，对结构和基础的影响，占地面积，对环境的影响，建设难度和建设周期， 抗寒和防冻性，分期建设的灵活性，对使用带来的影响等，最后应采用综合评 判法确定建筑给水排水的方案。 本设计由于该建筑结构比较复杂和庞大，导致给水、排水、消防等管道的 布置存在一定的难度，特别是在-1 至 5 层以及设备层的上下结构变换很大。 在整个设计过程中，由于缺乏实际工程设计经验，加之设计者水平有限， 设计中不妥之处在所难免，请各位老师给予批评指正。 第二章 设计说明 2.1 生活给水系统设计说明 2.1.1 系统选择 给水方式即建筑内部给水系统的供水方案。高层建筑给水方式是根据高层 建筑的特点，在技术上保证管中水压值合理，压力值应当使配水满足使用要求， 投资省和维护简单等因素决定。我国设计规范推荐，分区最大静压值为 45.5kg/cm2。对于一个工程的生活给水方面，是否分区，分区后的连接方式等 都要作技术经济比较后确定，应以“技术先进、供水安全可靠、经济合理”为 原则，选择合理的给水方案。合理的供水方案，应综合工程涉及的各项因素如 技术因素包括：供水可靠性，水质，对城市给水系统的影响，节水节能效果， 操作管理，自动化程度等；经济因素包括：基建投资，年经常费用，现值等； 社会和环境因素包括对建筑立面和城市观瞻的影响，对结构和基础的影响，占 地面积，对环境的影响，建设难度和建设周期，抗寒和防冻性，分期建设的灵 活性，对使用带来的影响等，采用综合评判法确定。 常用的生活给水系统为：变频水泵和生活水池供水，恒速水泵、生活水箱、 生活水池联合供水。变频水泵供水的优点有：省去了屋顶的高位水箱的设置， 可以有效地减少二次污染的可能性等等，但其不适用于用水量较小的单体建筑， 用水量的变化较大，不节能。考虑到大厦高区客房和办公室的用水量较小，若 采用变频泵供水，提高了工程的造价，今后的运行和维护管理也存在一定问题； 所以考虑用水泵水箱联合供水的方案，由于现有的许多工程中使用的较成熟的 技术也可以积极的避免二次污染的问题，且工程完成后的运行、维护和管理也 较方便，所以最终选用水泵、水箱联合供水的方案。 2.1.2 给水管道的布置与敷设要求 给水管道的布置受建筑结构、用水要求、配水点和室外给水管道的位置以 及供暖、通风、空调和供电等其他建筑设备工程管线布置等因素的影响。进行 管道布置时，不但要处理和协调好各种相关因素的关系，还要满足以下基本要 求： （1）确保供水安全和良好的水力条件，力求经济合理。 （2）引入管至少两条，宜从建筑物不同侧的两条城市管道上接入，在室内 将管道连成环状或贯通状双向供水。若条件不能满足，可采取设贮水池（箱） 或增设第二水源等安全措施。如本设计即是采用贮水池。如果只能同侧接入， 两根引入管之间的间距不得小于 10m。水表节点设于引入管上。 （3）管道尽可能与墙、梁、柱平行，呈直线走向，力求管路简短，以减少 工程量，降低造价。干管应布置在用水量大或不允许间断供水的配水点附近， 既利于供水安全，又可减少流程中不合理的转输流量，节省管材。 （4）保护管道不受损坏。 给水埋地管道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，也不宜穿过伸缩缝、沉降缝，如需穿过，应采取保护措施。为防止管道腐 蚀，管道不允许布置在烟道、风道、和排水沟内，不允许穿大、小便槽，当立 管位于小便槽端部0.5m 时，在小便槽端部应有建筑隔断措施。 （5）给水管道一般暗装。 横干管敷设于技术层内或吊顶中或管沟内，立管设于给排水管道竖井里， 支管可敷于吊顶、墙体、地板找平层、管窿内，这样美观、卫生。 （6）不影响生产安全和建筑物的使用 为避免管道渗漏，造成配电间电气设备故障或短路，管道不能从配电间通 过。也不能布置在妨碍生产操作和交通运输处或遇水易引起燃烧、爆炸、损坏 的设备、产品和原料上。不宜穿过橱窗、壁柜、吊柜等设施和机械设备上通过， 以免影响各种设施的功能和设备的维修。 （7）在技术层、吊顶层中给水管道、热水管道、排水管道及电缆等交叉时， 一般是电缆在上面，其次是给水管、热水管、排水管。在卫生间内，热水支管 在给水支管上面。 给水管道穿越墙和楼板时，应预留孔洞。穿水池、水箱处应预埋套管。 管道应采取防振隔音、防冻、防露等措施。 （8）便于安装维修 布置管道时其周围要有一定的空间，以满足安装、维修的要求，给水管道 与其他管和建筑结构的最小净距见表 2.1。需进人检修的管道井，其通道不宜小 于 0.6m。 2.1.3 方案确定 综上所述，本设计采用分两区，低区-1 层到 5 层，由市政资用水头供水。 高区 6 层到 18 层，由地下室的生活水泵和屋顶的生活水箱联合供水。根据规范： 各分区最低卫生器具配水点处的静水压力不宜大于 0.45MPa，特殊情况下不宜大 于 0.55MPa。上述分区的方法：低区：26.4m，满足规范的要求；高区：53m。 也满足要求。低区，高区均采用下行上给式供水。 方案的确定主要考虑了以下因素：大厦所处地段的常年可用水头为 26m， 从一层的市政引入管管低到五层的最不利用水点总高度为 19.4m，拟定为供水低 区。这样设计首先充分利用了市政给水管网压力，方便管理，节省电耗，另外 还考虑了低区的建筑功能，经过计算市政资用水头满足低区最不利用水点的供 水压力要求。根据规范要求：给水分区的最不利用水点处的静水压力在特殊情 况下不得大于 0.55MPa。由于大厦六层最不利用水点到生活水箱最高水位为 53.8m。考虑到现有的成熟的技术、设备，经济的因素和大厦建筑结构、功能的 情况，将大厦的六层到十八层设为生活给水系统的高区。在高区的底部几层设 减压孔板见压。这样的设计既满足规范要求又适合客房、办公用房的用水要求， 还使整个生活给水系统简单，便于施工、运行、管理。 2.1.4 系统的组成 建筑内给水系统由引入管，水表节点，给水管道，配水装置和用水设备和 附件。此外包括室外的地下贮水池，地下室的加压水泵，屋顶的生活水箱。 2.1.5 给水系统图示 2.2 热水给水系统设计说明 2.2.1 热水供应类型选择 建筑内部的热水供应系统按热水供应范围的大小，可分为集中热水供应系 统和局部热水供应系统。 （1）集中热水供应系统 集中热水供应系统供水范围大，热水集中制备，用管道输送到各配水点。 一般在建筑内设专用锅炉房或热交换间，由加热设备将水加热后，供一幢或几 幢建筑使用。适用于使用要求高，耗热量大，用水点多且分布较密集的建筑。 其热源在条件允许时应首先利用工业余热、废热、地热、太阳能，若无上述可 利用热源时，则应优先采用能保证全年供热的城市热力管网或区域性锅炉房供 热，选用以上热源建筑内可不设专用锅炉房，既可节省能源，又可减少环境污 染。 （2）局部热水供应系统 局部热水供应系统供水范围小，热水分散制备。一般靠近用水点设置小型 加热设备供一个或几个配水点使用，热水管路短，热损失小。适用于使用要求 不高，用水点少而分散的建筑。其热源采用蒸汽、煤气、炉灶余热或太阳能等。 根据建筑物所在地区热力系统完善程度和建筑物使用性质、使用热水点的 数量、水量和水温等因素确定。 商务大厦热水用量大，对热水供应要求高，客房要求 24 小时热水供应，并 要求热水使用舒适方便，故采用集中供热的方式。 2.2.2 竖向分区 由于大厦只有 6-18 层用热水，且考虑到热水分区应与冷水分区一致，以保 证冷、热水水压的平衡。故 6-18 层为一个分区。冷水由屋顶水箱供给，由地下 室加热间内的加热器加热后供热，下行上给式供水。 2.2.3 热源的选择 大厦的热源由大厦的锅炉房内的蒸汽锅炉供给，蒸汽表压为 200kPa。 2.2.4 水的加热方式 水的加热方式分为直接加热和间接加热两种基本方式。 直接加热也称一次换热，就是通过利用各种适宜的热能而制成的小型设备， 或者将热媒与冷水直接混合的装置，直接将冷水加热。 间接加热也称二次换热，就是将热媒引入加热器的热媒盘管中，通过盘管 的传热面将热媒的热量传给冷水，从而达到加热水的目的。热媒与冷水不直接 接触，不污染加热水质，冷凝水可重复利用，设备运行噪声小。 商务大厦的热水用量大，对建筑物内噪声要求严格，故采用间接加热。 2.2.5 加热器的放置 加热器可上置，也可下置。本设计中，加热间在地下室，层高 4.8m。可放 置加热器。故采用下置加热器。 2.2.6 热水供应系统的加热设备和器材 2.2.6.1 加热设备 （1）小型锅炉 集中热水供应系统采用的小型锅炉有燃煤、燃油和燃气 3 种。 （2）水加热器 水加热器是间接加热方式中的加热方式。长期以来，我国采用的间接加热 设备主要是传统的容积式加热器。近年来，新型加热设备不断涌现，快速式、 半容积式、半即热式水加热器相继问世。 本设计采用的是导流型容积式加热器。 2.2.6.2 器材 （1）自动温度调节装置 当水加热器的出水温度需要控制时，可采用直接式温度调节器或间接式自 动温度调节装置。 （2）减压阀 当水加热器采用的热媒为蒸气时，若蒸气供应管网的压力远大于水加热器 所规定的蒸气压力，应设减压阀把蒸气压力降到需要值，才能保证设备使用安 全。 （3）疏水器 为保证蒸气凝结水及时排放，同时又防止蒸气漏失，在蒸气的凝结水管段 上应装设疏水器。 （4）自然补偿管道和伸缩器 热水系统中管道因受热膨胀而伸长，为保证管网使用安全，在热水管网上 应采取补偿管道伸缩的措施，以避免管道因为承受了超过自身许可的内应力而 导致弯曲或破裂。 （5）自动排气阀 为了排除上行下给式管网中热水汽化产生的气体，以保证管内热水畅通， 应在该管网的最高处安装自动排气阀。 （6）膨胀管和膨胀罐 在开式热水供应系统应设膨胀管。如果膨胀管安装不便，也可设置隔膜式 压力膨胀水箱（罐）代替。 2.2.7 热水管道的布置与敷设 热水管道的布置与敷设，除了满足给（冷）水管网布置敷设的要求外，还 应该注意由于水温带来的体积膨胀、管道伸缩补偿、保温、排气等问题。 （1）管道穿越楼板、墙壁时应设套管（钢管或镀锌铁皮） ，套管应高出楼 面 510cm。 （2）较长的直线段上应设伸缩器。立管与横管应作成乙字弯相连接。 （3）横管应有不小于 0.003 的坡度，便于排气和泄水。 （4）下列情况应设阀门：热水立管的始端、回水立管的末端、水龙头多于 5 个小于 10 个的支管始端；锅炉、水加热器的进出口、自动温度调节器、疏水 器、减压阀的两侧等处。 （5）下列情况下应设止回阀：水加热器的冷水进水管上、机械循环的回水 管上、混合器的冷热水供水管等处。 （6）为了减少热水系统的热损失，蒸气管、凝结水管、热水配水干管、机 械循环回水干管、锅炉、水加热器等进行保温。常用的保温材料有膨胀珍珠岩、 膨胀蛭石、玻璃棉、矿渣棉、石棉制品、橡塑制品、泡沫混凝土等。 2.2.8 热水供水系统方案的确定 该建筑的功能决定了起对热水供应的要求较高，所以采用全天供水方式， 冷水通过地下室的加热间容积式水加热器加热后送到个用水点。采用机械循环。 设计出水温度 60，最不利点温度 50。热水均供给 6 到 18 层用水。其中：6- 11 层为客房卫生间用水；12-18 层为公共淋浴间用水 总之：大厦热水供应采用下行上回，加热器下置，集中二次换热，干管机 械循环。加热器采用导流型容积式加热器。 2.2.9 热水系统图示 2.3 室内消火栓给水系统设计说明 2.3.1 系统参数确定 根据设计条件，参照高层建筑防火设计规范 （以下简称高规 ） ，商务 大厦为一类建筑，火灾危险等级为一级。 根据高规 ，商务大厦需设室内消火栓给水系统，室外消火栓给水系统以 及自动喷水灭火系统。 由于建筑内的人口不超过 25000 人，所以商务大厦同一时间的火灾次数按 一次计。 商务大厦的火灾延续时间按 3 小时计，自动喷水灭火系统延续时间按 1 小 时计。 室内消火栓用水量 40L/s，室外消火栓用水量 30L/s。 同时使用的水枪为 8 支，每只水枪最小流量 5L/s。 最不利时同一立管有 3 只水枪出水。 消火栓口直径 65mm,水带 20m,水枪喷嘴口径 19mm。 充实水柱 10m。 2.3.2 系统组成 室内消火栓系统由水枪、水带、消火栓、消防管道、消防水池、高位水箱、 水泵结合器及增压水泵等组成 2.3.3 消火栓给水系统的布置 （1）消火栓给水管道布置 高层建筑室内的消防给水系统与生活给水系统必须分开设置，自成一个 独立系统。消防给水管道应布置成环状。在环状管道上需要引伸支管时，则支 管上的消火栓数量不应超过一个。 室内消防给水管网的进水管不应少于两根。当其中一根发生故障时，其 余的进水管仍能保证设计要求的消防流量和水压。 阀门的设置应便于管网维修和使用安全，检修关闭阀门后，停止使用的 消防立管不应多于 1 根，在一层中停止使用的消火栓不应多于 5 个。 水泵结合器应设在消防车易于到达的地方，同时还应考虑在其附近 1540m 范围内有供消防车取水的室外消火栓或贮水池。水泵结合器的数量应 按室内消防流量确定；每个水泵结合器进水流量可达到 1015L/s，一般不少于 2 个。 当建筑物内同时设有消火栓给水系统和自动喷水消防系统时，应将自动 喷水设备管网与消火栓分开设置；如有困难，可合用消防泵，但应在自动喷水 系统的报警阀前（沿水流方向）将管道分开设置。 （2）消火栓布置 按规范要求设消火栓消防给水系统的建筑内，每层均应设置消火栓。消火 栓间距布置应满足下列要求： 消防立管的布置，应能保证同一层内相邻竖管上两个消火栓的充实水柱 同时到达室内任何部位。每根消防竖管的直径，应根据一根竖管要求的水柱股 数和每股水量，按上下相邻消火栓同时出水计算，但不应小于 100m。 22 2 bRS 式中 S2：消火栓间距（2 股水柱达到室内任何部位） ，m； R：消火栓保护半径； b：消火栓的最大保护宽度，应为一个房间的长度加走廊的宽度，m。 消火栓口距地面安装高度为 1.1m，栓口宜向下或与墙面垂直