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1 郑州大学毕业设计（论文） 题 目： 某十三层综合办公楼给排水设计 指导教师：崔燕平 职称： 讲师 学生姓名： * 学号： * 专 业： * 院（系） ： 水利与环境学院 完成时间： 2010 年 6 月 1 日 2010 年 6 月 6 日 郑州大学本科毕业设计 1 目录 摘要 . 3 ABSTRACT . 4 1 引言 . 5 1.1 设计的意义 . 5 1.2 设计任务 . 5 1.3 市政给水排水资料 . 6 1.4 设计依据 . 6 2 建筑给水系统设计与计算 . 7 2.1 设计说明 . 7 2.2 设计计算 . 8 2.2.1 生活给水系统所需水量 . 8 2.2.2 室内给水管网水力计算 . 9 3 建筑消防给水系统设计与计算 . 20 3.1 消防给水系统的选择 . 20 3.2 室内消火栓给水系统 . 21 3.2.1 设计说明 . 21 3.2.2 消火栓布置 . 22 3.2.3 水枪喷嘴处所需水压 . 23 3.2.4 管道布置 . 23 3.2.5 水带阻力 . 25 3.2.6 消火栓口所需压力 . 25 3.2.7 水力计算 . 25 3.3 自动喷水灭火系统设计与计算 . 30 3.3.1 系统选择 . 30 3.3.2 喷头选择和布置 . 31 3.3.3 管网布置 . 33 3.3.4 水力计算 . 33 4 建筑排水系统设计与计算 . 38 4.1 排水系统选择 . 38 4.2 通气系统的选择 . 38 4.3 排水管材 . 38 4.4 各层横支管水力计算 . 38 4.5 立管计算 . 42 郑州大学本科毕业设计 2 4.6 排水横干管 . 42 4.7 通气管道 . 42 5 建筑雨水系统设计与计算 . 43 5.1 系统选择 . 43 5.2 设计参数选取 . 43 5.3 各汇水面积F的划分 . 43 5.4 设计计算 . 44 6 总结 . 46 致谢 . 47 参考文献 . 48 郑州大学本科毕业设计 3 摘要 本设计的主要任务是某十三层综合办公楼给排水设计，设计的主要内容包括：建筑给 水系统、消火栓给水系统、自动喷水灭火系统、建筑排水系统、建筑雨水系统。 本建筑地下 1 层，地上 13 层，其中第十三层主要用来布置屋顶的必要设施。市政给 水管网常年提供的资用水头为 0.35MPa，经技术经济比较，室内给水系统拟采用分区给水 方式。初步拟定该建筑给水系统分二区：1 至 6 层为低区，由市政管网直接供水；7 到 12 层为高区，由水泵和水箱联合供水。建筑排水系统采用合流制，直接排入下水道。建筑雨 水系统采用普通的外排水系统。 消火栓给水系统和自动喷水灭火系统采用不分区的供水方 式，两者均采用设水泵和水箱的临时高压给水方式。消火栓的布置范围包括各楼层、消防 电梯前室和屋顶检验用。建筑内喷头数量约 980 个，设 2 组湿式报警阀，报警阀后管网为 枝状网，每层设水流指示器。 关键词：建筑给排水，雨水，系统，消火栓，自动喷水灭火系统 郑州大学本科毕业设计 4 ABSTRACT The main task is designing the water supply and drainage system of a thirteen-story building which is a comprehensive office building. The main design elements include building water supply system, fire hydrant system, automatic sprinkler system, building drainage system, roof drainage system. The building has a basement, and 13 floors which are above ground .among them,the thirteenthFloor is mainly used to layout the roof of the necessary facilities. Municipal water supply network can provide us a stable water pressure of about 0.35Mpa. After a technical and economic comparison, a “different parts with different water supply systems” is intended to be applied in building water supply system . Initial plan for the building water supply system is to divide it into two areas. The floors from 1 to 6 belong to the lower area that is supported directly by the municipal water supply pipe network. On the other hand, the floors from 7 to 12 belong to the higher area which is supported by the the water pump and water tank. The “common drainage manner” is going to be applied in the building drainage system, and the sewage is directly discharged into the sewer. Roof drainage system utilizes the ordinary drainage system which drains the rain water on the roof directly to the ground. The whole building uses a common water supply system in the fire hydrant system and so does the automatic sprinkler systems. Both of them use the temporary high-pressure water supply manner in which pumps and water tanks are essential. The arrangement of fire hydrants covers each floor ,the room in front of fire elevator and the roof where it is used for inspection. The number of automatic sprinklers inside the building is about 980. Apart from that , the automatic sprinkler system also include two wet alarm valves. A branched network is linked after the pipe alarm valves ,and there is a flow indicator located on each floor. Keywords: supply, drainage, building, water, fire hydrant, automatic sprinkler, roof 郑州大学本科毕业设计 5 1 引言 1.1 设计的意义 随着经济的快速发展和科学水平的不断提高， 高层建筑的高度和层数也在不断地增加。 从 1885 年美国在芝加哥建造世界第一座 10 层的现代高层建筑以来，全世界已建造了成 千上万座高层建筑和超高层建筑。进入 20 世纪 90 年代，高层建筑建设向着层数更多、标 准更高、设备更完善、功能更齐全、技术更先进的方向发展。 建筑给水排水是给水排水中不可缺少而又独具特色的组成部分。它与城镇给水排水、工业 给水排水并列而组成完整的给水排水体系。 建筑给水排水工程又是建筑物的有机组成部分， 它和建筑学、建筑结构、建筑供暖与通风、建筑电气等工程共同组成可供使用的建筑物整 体。建筑给水排水工程主要包括：建筑内部生活给水系统、污水排水系统、建筑雨水排水 系统、消防给水系统。建筑给水排水系统的设计水平及其卫生设备的完善程度，是现代化 建筑建设标准的重要标志之一。 水灭火系统（System of water extinguishing）是指以水为主要灭火介质的灭火系统，它 包括消防给水系统和消防排水系统。水灭火系统的概念首先来源于上海市工程建设标准 民用建筑水灭火系统设计规范（DGJ08-94-2001） 。 它是我国对水灭火概念认识的提高。 水灭火系统的技术是将消火栓系统、 自动喷水灭火系统等以水为主要介质的消防系统统筹 考虑。这有利于专业的设计和施工安装，也有利于水灭火系统的发展。 消防给水系统主要是指消火栓给水系统和自动喷水灭火系统。消防排水系统对应于消 防给水系统，它是对水灭火系统的完善。随着我国对水灭火系统的越来越重视，其技术和 应用得到不断的发展，起在消防中的地位得到了确认。水灭火系统技术将在消防领域进一 步发挥其作用，拓展其应用，促进其在我国的深入发展。 建筑消防设计应综合进行设计，水灭火系统是消防设计种的一部分。故在水灭火系统 设计的同时，需要统筹与其他消防措施间的关系。其目的是消防设计更可靠、更优化。 通过本设计，主要提高独立解决实际工程设计的实践动手能力，培养科学严谨的学习 态度和良好的学习习惯，这对以后走上工作岗位有巨大指导意义。 1.2 设计任务 （1）方案选择：针对图纸及任务书中给出的基本设计条件，进行各设计内容的方案比较 和选择，确定各专业的设计方案。 （2）设计计算： 针对已选定的设计方案按照设计要求进行各专业的详细计算与说明。 （3）图纸：按设计规范要求绘制给水、排水、消防各专业的平面图和系统图。 （4）按学校管理要求完成毕业设计文件；重点：给水和排水方式的选择，管路的水力计 郑州大学本科毕业设计 6 算。 1.3 市政给水排水资料 （1）给排水条件 室外管网供水压力 0.350.4MPa，管径 200mm。室外排水管网管径 600mm；管顶埋深 为室外地下 4.0m，距建筑物为 4.0m；地下水位为地下 6m，室内外高差 0.8m，冻土深为 0.8m。 （2）卫生设施 综合办公楼每层设公共卫生间， 内设蹲式大便器、 坐式大便器、 立式小便器、 污水盆、 洗手盆、淋浴器。另外，在首层的门诊间里还连有四个洗脸盆。 （3）其它 未预见水量：按日用水量的 15%（10%-20%之间）计算。 1.4 设计依据 （1）图纸一套及基本资料，包括：各层平面图、两幅剖面图、南立面图 （2）设计规范： 建筑给水排水设计规范GB 500152003 高层民用建筑设计防火规范GB 5004595 自动喷水灭火系统设计规范GB 50084-2001 房屋建筑制图统一标准GB/T 500012001 给水排水制图标准GB/T 501062001 郑州大学本科毕业设计 7 2 建筑给水系统设计与计算 2.1 设计说明 （1）给水方式选择 市政外网可提供的常年资用水头为 0.35 MPa,不能满足建筑内部用水要求， 故考虑二次 加压。经技术经济比较，室内给水系统拟采用分区给水方式。可以充分利用市政管网的水 压，减少能耗。同时由水泵抽取的水量较小，可减少水泵、水箱、贮水池、管道等固定设 备的投资。 将两区的两根立管相连，在分区处设阀门，和减压设施，可备低区进水管发生故障或 外网压力不足时，打开阀门由高区水箱向低区供水，提高供水可靠性。 （2）给水系统分区 本建筑有 13 层，根据规范规定，办公楼、商业楼等晚间无人住宿和停留的建筑，一 般最低处卫生器具给水配件的静水压力应控制在以下 0.35-0.45MPa 范围内。 因此分区如下： 1-6 层为一区。由市政管网直接供水，给水管网采用下行上给式。 7-12 层为二区。由贮水池、水泵、屋顶水箱等升压贮水设备供水，给水管网采用上行 下给式。为保证供水的安全可靠性，该区的供水干管布置成环状。 （3）管材 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 给水管道采用暗装敷设，管材均采用给水塑料管（UPVC） 。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。 （4）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、水泵与 水箱设备等组成。 （5）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 DN50mm 时设闸阀，DN50mm 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 郑州大学本科毕业设计 8 水处理，水池内设导流墙。 生活水泵设于地下一层。所有水泵出水管均设缓闭止回阀，除消防泵外其他水泵均设 减震基础，并在吸水管和出水管上设可曲挠橡胶接头。 2.2 设计计算 2.2.1 生活给水系统所需水量 根据建筑设计资料、建筑性质、卫生设备的完善程度，依据建筑给水排水设计规范 GB 500152003 查得相应的用水量标准，如表 2-1 所示： 表 2-1 集体宿舍、旅馆等公共建筑的生活用水定额及小时变化系数 建筑物名称及 卫生器具设置 标准 单位 生活用水量标 准（最高日） （L） 小时变化系数 每日使用时间 （h） 办公楼 每人每班 30-50 1.5-1.2 8-10 商场 每平方米营业 厅面积每天 5-8 1.5-1.2 12 表 2-2 公共建筑设计单位数 m、生活用水定额的估算 建筑物 使用时间/h 公共建筑设计单位数 m 估算 办公 普通 高级 8-12 8-12 普通办公以总面积计按 7-10m2/人 以有效面积计 4-5m2/人 高级办公以总面积计按 10-14m2/人 以有效面积计 5-7m2/人 由图纸上的标注尺寸和说明，地下室和屋顶（13 层）均不计入生活给水的用水计算面 积，经简单计算可得，办公楼总办公面积为 9793.7m2 该办公楼属较高级办公区。另一方面，机房、资料室、书库、计量等非办公区域（人 不常去）占有较大面积，所以设计单位数m取偏上值 13m3/人。最高日生活用水量标准取 郑州大学本科毕业设计 9 40L/（每人 每天） 。小时变化系数取 1.5。每日使用时间取 10h。 办公楼服务的人数约为 9793.7m213（m3/人）=754 人 办公区最大日用水量 ： Qd= mqd 1000 = 75440 1000 =30.1 m3/d 办公区最大时用水量： Qh=Qd T Kh= 30.1 10 1.5 =4.52m3/h 未预见水量：30.10.15=4.52m3/h 表 2-3 生活给水系统所需水量计算表 项目 用水类 别 水 量 标 准 用 水 单 位(总面 积) 最 大 日 用 水 量 Qd/(m3/d) 时变化 系数Kh 最大时用水 量 Qmax/(m3/h) 供水时 间/h 生活用 水 办公区 40L/ （每 人 每 天） 9793.7m2 30.1 1.5 4.52 10 未预见 水量 4.52 0.19 总计 34.62 4.71 2.2.2 室内给水管网水力计算 （1）根据建筑性质，设计秒秒量按如下公式计算。 qg= 0.2Ng= 0.2 1.5Ng= 0.3Ng=4.71m3/h 对于商场、办公楼，取=1.5。 （2）地下室贮水池容积 生活贮水池容积取最大日用水量的 20%，V34.62m320%=7.0m3。消防用水量参考消 防设计算，室内消火栓取 28.24 L/s。自动喷水灭火消防用水量取 6L/(minm2)，作用面积 为 160m2，安全系数取 1.30，则流量为 6L/(minm2) 160m21.30=20.8 L/s。消防贮水池容 积取 3h的室内消火栓用水量与 1h的自动喷水用水量之和。贮水池补水量取 3h的进水量， 进水管选有DN100 的PVC管， 管道流速取 1.0m/s， 则进水流量为 28.26m3/h。 补水量为 28.26 郑州大学本科毕业设计 10 m3/h 3h=84.78 m3。 因此贮水池有效容积为： V=7.0+(3 3600 28.24)/1000 + (20.8 3600 1)/1000 84.78 =200.5 m3 贮水池钢制，尺寸取 20m4m2.8m。有效水深 2.5m，有效容积 200.5m3。在计算生活 水泵扬程时，偏安全的忽略池底厚度，贮水池最低水位取地下室地面标高-3.9m。为便于 清洗和检修，贮水池分为等容积的两格。 （3）屋顶水箱容积 本建筑供水系统水泵自动启动供水。据规范，每小时最大启动kb为 4-8 次，由于用水 量较小，为减少不必要的水泵启动次数，可适当增加水箱的调节容积，因此取kb=4。为保 证供水安全，取C=2.0(1.5-2.0)。 1-6 层的生活用水由市政管网直接供水，7-12 由屋顶水箱供给。但考虑市政给水事故 停水，水箱仍应短时供下区用水（立管上下设连通管） ，故水箱容积按 1-12 层全部用水确 定。而且水泵直接向水箱供水，不与配水管网直接连接。故水泵出水量取最大日最大时用 水量，即qb=4.71m3/h。 V=Cqb/(4kb)=2.04.71/(44)=0.59m3 因这样算得的水箱容积太小，可假设水泵自动启动装置不可靠，水箱容积取最大时用 水量的 50%，即V=4.71 m30.5=2.36 m3。同时，水箱容积还应贮备不少于 10min的消防用 水量。根据规范规定，一类建筑 10min内的消火栓消防贮备水量不小于 18 m3。自动喷水 灭火系统消防贮备水量为18.81060=11.3 m3 。 因此， 水箱总容积为V=18 m3+11.3 m3+2.36 m3=31.66 m3。 屋顶水箱采用钢制， 尺寸取4m3m2.9m=34.8m3。 有效水深2.64m， 有效容积31.68m3。 偏于安全考虑，同时考虑底部放空、安装泄水管的要求，水箱最低水位按屋面标高再加 0.5m。因此，水箱底部标高 46.8m+0.5m=47.3m；消防水位 47.3m+18 m3/12 m2=49.7m；生 活水位 49.7m+2.36 m3/12 m2=49.9m；水箱顶部 47.3m+2.9m=50.2m。 （4）低区所需压力 郑州大学本科毕业设计 11 图 2-1 低区给水管网水力计算用 郑州大学本科毕业设计 12 A. 低区给水管网水力计算成果如表 2-4 所示。 表 2-4 低区给水管网水力计算表 管 段 编 号 卫生器具数量/当量 当量总 数 N 设计 秒流 量 q (L/s) DN v (m/s) 单阻 i kPa/m 管长 (m) 水头损 失 hy=iL (kPa) 自 至 蹲 便 器 坐便 器 小 便 器 污水盆 洗 手 盆 挂 式 洗 脸 盆 淋 浴 器 连接污 水盆 0 1 1/0.75 0.75 0.15 15 0.75 0.275 1.5 0.41 1 2 1/0.75 1/0.5 1.25 0.25 20 0.66 0.206 0.7 0.15 2 3 2/0.5 1/0.75 1/0.5 2.25 0.45 25 0.69 0.279 3.6 1.00 3 4 4/0.5 2/0.75 2/0.5 4.5 0.64 32 0.63 0.159 3.6 0.57 4 5 6/0.5 3/0.75 3/0.5 6.75 0.78 32 0.77 0.219 3.6 0.79 5 6 8/0.5 4/0.75 4/0.5 9.0 0.90 32 0.88 0.277 4.5 1.25 6 7 10/0.5 5/0.75 5/0.5 11.25 1.01 40 0.60 0.102 4.5 0.46 7 8 12/0.5 6/0.75 6/0.5 13.5 1.10 40 0.66 0.106 9.5 1.01 连接门 诊洗脸 盆 0” 1” 1/0.75 0.75 0.15 25 0.23 0.033 1” 2” 2/0.75 1.50 0.30 25 0.45 0.113 2” 3” 3/0.75 2.25 0.45 25 0.69 0.234 3” 7 4/0.75 3.00 0.52 25 0.79 0.300 郑州大学本科毕业设计 13 最不利 管 0 1 1/0.5 0.5 0.10 15 0.50 0.275 1.5 0.41 1 2 1/0.5 1/0.5 1.0 0.20 20 0.53 0.206 0.7 0.15 2 3 1/0.5 2/0.5 1/0.5 1/0.75 2.75 0.50 25 0.76 0.279 3.6 1.00 3 4 3/0.5 4/0.5 1/0.5 1/0.75 4.75 0.65 32 0.64 0.159 3.6 0.57 4 5 5/0.5 6/0.5 1/0.5 1/0.75 6.75 0.78 32 0.77 0.219 3.6 0.79 5 6 7/0.5 8/0.5 1/0.5 1/0.75 8.75 0.89 32 0.87 0.277 4.5 1.25 6 7 9/0.5 10/0.5 1/0.5 4/0.75 1/0.75 13.75 1.11 40 0.67 0.131 4.5 0.59 7 8 11/0.5 12/0.5 1/0.5 4/0.75 1/0.75 15.75 1.19 40 0.72 0.148 9.5 1.41 8 9 11/0.5 12/0.5 12/0.5 6/0.75 7/0.5 4/0.75 1/0.75 29.25 1.62 40 0.98 0.252 11.8 2.97 最不利管hy=9.0kPa 郑州大学本科毕业设计 14 郑州大学本科毕业设计 15 六层屋面标高 19.8m，配水横支管距室内地坪 0.8m，最不利配水点蹲便器高位水箱距 室内地坪的计算高度取 2.0m，台阶计算高度取 0.2m。因此，建筑高度为： H1=2.0m+0.2m-0.8m+1.3m+0.8m+19.3m=23.3m=233 kPa 总水头损失： H2=1.3h=1.39.14 kPa=11.9 kPa B. 选择水表 考虑到水表应满足向贮水池供水和向低区同时供水时的过流量要求，水表设计流量计 算值取 （1.62+1.10+1.10+1.58） 3600/1000=19.5m3/h。 并考虑到消防补水时的用水量要求， 水表选用LXS-50N螺翼式水表。过载流量Qmax=30 m3/h，常用流量 15 m3/h。 水表特性系数： kb= Qmax 2 10 = 302 10 = 90 水表水头损失： H3=hd= qg 2 kb = 19.22 90 =4.1 kPa 满足螺翼式水表正常使用时水头损失小于 12.8 kPa 的要求。 C. 校核市政管网的压力 配水点冲洗水箱浮球阀最低工作压力H4=20 kPa。 因此室内所需压力 H=H1+H2+H3+H4= 233+11.9+20+4.1=269kPa 市政管网常年可保证的工作压力为 350 kPa，足够满足 1-6 层供水要求，不必再进行调 整计算。 （6）高区所需压力 郑州大学本科毕业设计 16 图 2-2 高区给水管网水力计算用图 郑州大学本科毕业设计 17 A. 根据计算用图，高区管网水力计算成果如表 2-5 所示。 表 2-5 高区给水管网水力计算表 管段编 号 卫生器具数量/当量 当量总 数 N 设计秒流量 q (L/s) DN v (m/s) 单阻 i kPa/m 管长 (m) 水头损失 hy=iL (kPa) 自 至 蹲便 器 坐便 器 小便 器 污水 盆 洗手 盆 淋浴 器 连接污水 盆 0 1 1/0.75 0.75 0.15 15 0.75 1 2 1/0.75 1/0.5 1.25 0.25 20 0.66 2 3 2/0.5 1/0.75 1/0.5 2.25 0.45 25 0.69 3 4 4/0.5 2/0.75 2/0.5 4.5 0.64 32 0.63 4 5 6/0.5 3/0.75 3/0.5 6.75 0.78 32 0.77 5 6 8/0.5 4/0.75 4/0.5 9.0 0.9 32 0.88 6 7 10/0.5 5/0.75 5/0.5 11.25 1.01 40 0.60 7 8 12/0.5 6/0.75 6/0.5 13.5 1.10 40 0.66 最不利管 0 1 1/0.5 0.50 0.10 15 0.50 0.275 1.5 0.41 1 2 1/0.5 1/0.5 1.00 0.20 20 0.53 0.206 0.7 0.15 2 3 2/0.5 1/0.5 1/0.5 1/0.75 2.75 0.50 25 0.76 3 4 4/0.5 3/0.5 1/0.5 1/0.75 4.75 0.65 25 0.99 郑州大学本科毕业设计 18 4 5 6/0.5 5/0.5 1/0.5 1/0.75 6.75 0.78 32 0.77 5 6 8/0.5 7/0.5 1/0.5 1/0.75 8.75 0.89 32 0.87 6 7 9/0.5 9/0.5 2/0.5 2/0.75 11.50 1.02 32 0.98 7 8 10/0.5 11/0.5 3/0.5 3/0.75 14.25 1.13 40 0.68 0.135 3.7 0.50 8 9 10/0.5 11/0.5 12/0.5 6/0.75 9/0.5 3/0.75 27.75 1.58 40 0.95 0.233 11.25 2.62 hy=3.68 kPa 郑州大学本科毕业设计 19 B. 校核水箱安装高度 总水头损失： H2=1.3h=1.33.68 kPa=4.78 kPa。 配水点冲洗水箱浮球阀最低工作压力H4=20 kPa。 水箱出水点至最不利配水点的高差h=46.8+0.5-43.1-1.4=2.8m=28 kPaH2+H4=24.78 kPa。因此屋顶水箱的安装高度满足要求，不必重新调整。 （7）生活水泵的选择 图 2-3 水泵选择计算用图 水泵出水量为最大日最大时用水量Q=qb=4.71m3/h=1.31L/s。由给水塑料管水力计算表 查得：当水泵出水管侧Q=1.31L/s时，选用DN50，v=0.50m/s，i=0.058kPa/m；吸水管侧选 用DN70，v=0.34 m/s，i=0.023 kPa/m。由计算图可知压水管长度为 65.5m，吸水管长度为 1.038m。 沿程水头损失为 0.0231.038+0.05865.5=3.8m， 总水头损失为H2=1.3h=1.33.8 kPa=4.94kPa=0.5m。水箱进水口浮球阀最低工作压力H4=20 kPa=2.0m。水箱最高水位与贮 水池最低水位之差为 49.0-(-3.7)=52.7m。因此，水泵扬程为Hp=52.7+2+0.2=54.9m。 选用 40MS6-4.0 多级离心泵两台，其中一台备用；MSL型泵运转噪声较低，特别适用于 城镇高层建筑及高级建筑给水。 水泵流量Q=5.4 m3/h=1.5L/s， 扬程58.8m， 电动机功率4.0kW。 郑州大学本科毕业设计 20 3 建筑消防给水系统设计与计算 3.1 消防给水系统的选择 （1）建筑分类 高层民用建筑设计防火规范 GB 5004595 中规定， 建筑高度指建筑物室外地面到 其檐口或屋面面层的高度，屋顶上的水箱间、电梯机房、排烟机房和楼梯出口小间等不计 入建筑高度；建筑高度超过 24m 的公共建筑属于高层建筑；综合楼是指由二种及二种以 上用途的楼层组成的公共建筑；重要的办公楼、科研楼、档案楼，是指性质重要、建筑装 修标准高，设备、资料贵重，火灾危险性大、发生火灾后损失大、影响大的办公楼、科研 楼、档案楼。规范中对于高层建筑物的进一步分类如表 3-1 所示： 表 3-1 建筑分类 名称 一类 二类 居住 建筑 高级住宅 十九层及十九层以上地普通住宅 十层至十八层地普通住 宅 公共 建筑 1.医院 2.高级旅馆 3.建筑高度超过 50m 或每层建筑面积超过 1000m2 的 商业楼、展览楼、综合楼、电信楼、财贸金融楼 4.建筑高度超过 50m 或每层建筑面积超过 1500m2 的 商住楼 5.中央级和省级（含计划单列市）广播电视楼 6.网局级和省级（含计划单列市）电力调度楼 7.省级（含计划单列市）邮政楼、防灾指挥调度楼 8.藏书超过 100 万册的图书馆、书库 9.重要的办公楼、科研楼、档案楼 1.一类建筑以外商业楼、 展览楼、电信楼、财贸金 融楼、商住楼、图书馆、 书库 2.省级以下的邮政楼、防 灾指挥调度楼、广播电视 楼、电力调度楼 3.建筑高度不超过50m的 教学楼和普通的旅馆、办 公楼、科研楼、档案楼等 郑州大学本科毕业设计 21 10.建筑高度超过 50m 的教学楼和普通的旅馆、办公 楼、科研楼、档案楼等 根据以上规定，本建筑的建筑高度为 46.8m，是高层建筑；具有办公、商用、门诊、 库房、资料贮存等多种用途，属于综合楼；从建筑平面图中可以看出，本建筑的性质比较 重要、建筑装修标准高，设备、资料贵重，发生火灾后损失大、影响大，因此属于重要的 办公楼，且属于一类高层建筑。 （2）消防给水系统的选择 我国高层民用建筑设计防火规范GB 5004595 有如下的规定。高层建筑必须设 置室内、室外消火栓给水系统。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，应设自动喷水灭火系统：公共活动 用房；走道、办公室和旅馆的客房；可燃物品库房；高级住宅的居住用房；自动扶梯底部 和垃圾道顶部。高层建筑中经常有人停留或可燃物较多的地下室房间，应设自动喷水灭火 系统。高层建筑内的可燃油油浸电力变压器室，充可燃油的高压电容器和多油开关室等， 应设气体或水喷雾等自动灭火系统。 高层建筑的下列房间， 应设气体等自动灭火系统： 大、 中型电子计算机房；珍藏库房；自备发电机房；贵重设备室。 根据以上规定，本建筑需要设置室内（各层，包括裙房、地下室） 、室外消火栓给水 系统；其内部某些部分还应视情况设置自动喷水灭火系统。一些楼层和特殊的场所，如地 下室的配电室，空调机房，通讯机房，校验计量室等，还应设置气体或水喷雾等自动灭火 系统。由于缺乏经验、专业知识有限，在本设计中只对室内消火栓灭火系统和自动喷水灭 火系统进行了设计，其它的没有做。 3.2 室内消火栓给水系统 3.2.1 设计说明 我国高层民用建筑设计防火规范GB 5004595 规定，高层建筑必须设置独立的消 防给水系统；高层建筑中需同时设置消火栓给水系统和自动喷水灭火系统时，应优先采用 两类系统独立设置方式；若有困难，可合用消防水泵，但必须在自动喷水灭火系统报警阀 前将两类系统分开设置。 经过分析后，在本建筑中采用目前高层建筑中广泛采用的临时高压给水系统。同时设 置消火栓给水系统和自动喷水灭火系统，并且两类系统独立设置。 高层民用建筑设计防火规范GB 5004595 规定，消火栓栓口静水压力不应大于 0.80MPa，当大于 0.80MPa 时，应采取分区给水系统。由剖面图所示，需要设置室内消火 栓的建筑高度没有超过 46m，高度较低，恰好处在一个坚向分区的范围内，因此先采用不 分区的室内消火栓给水系统进行试算，如不符合要求再进行调整。优点：节省管材，减少 郑州大学本科毕业设计 22 水泵数量；不需在楼层内再设水箱间和设备层，有利于充分利用楼内的有效空间，并减少 对周围环境的影响；管理方便等。缺点：水泵扬程较高，需用耐高压管材和管件。 室外埋地管和消火栓给水管道采用给水铸铁管，价格低，耐腐蚀，经久耐用。 3.2.2 消火栓布置 高层民用建筑设计防火规范GB 5004595 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：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；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；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； 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；消火栓栓口的出水压力大于 0.50MP 时， 消火栓处应设减压装置； 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；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； 消防电梯间前室应设消火栓； 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， 采暖地区可设在顶层出口 处或水箱间内。 在本建筑的设计中，室内消火栓按单排布置。按规范规定，该办公楼应保证有 2 支水 枪的充实水柱同时达到同层任何部位；水枪充实水柱长度Hm不小于 10 米，本设计中取 12 米。消火栓口离室内地坪的安装高度为 1.1 米。水带长度Ld取 25m，水带展开时的弯曲 折减系数C取 0.8。1-2 层建筑物总长度为 65.65m，3-12 层建筑物总长度为 44m。消火栓最 大保护宽度b按走道宽度加一侧最大房间宽度计算， 取 15.3m。 对一般建筑 （层高 33.5m） 由于净高的限制，一般按Ls=3m计算；对于层高大于 3.5m的建筑，Ls=Hmsin45； （Hm：水 枪充实水柱长度， m） 。 在本设计中尽管楼层较高 （3.6m或 4.5m） ， 仍然偏安全地取Ls=3.0m。 消火栓最大保护半径： R=CLd+Ls=0.825+3=23m 消火栓间距： SR2 b2=232 15.32=17m 1-2 层每层应在走道上设 5 个消火栓，3-12 层每层应在走道上设 4 个消火栓。每层的 消防电梯前室也设一个消火栓。另外，1 层、2 层的房间布置不规则，具体的消火栓布置 会有所变化。由于房间布置和空间距离的限制，地下室、12 层部分消火栓布置在柱子上。 在屋顶水箱间设一个装有压力显示装置的检查用的消火栓。 郑州大学本科毕业设计 23 3.2.3 水枪喷嘴处所需水压 按照规范的规定，在本建筑内选用同一规格的消火栓、水带和水枪，以方便使用。水 枪喷嘴口径取 19mm，消火栓口径取 65mm。水枪系数=0.0097，水枪实验系数f=1.21。 表 3-2 水枪系数 值 df 13 16 19 0.0165 0.0124 0.0097 表 3-3 水枪实验系数系数Rf值 Hm/mH2O 6 8 10 12 16 Rf 1.19 1.19 1.20 1.21 1