高层住宅建筑给排水工程设计书.docx

给排水0802班 郭泽剑 U200815426高层住宅建筑给排水工程设计书1. 设计任务及设计资料1.1设计任务：1根据要求完成一栋高层住宅建筑给排水工程初步设计。2设计范围：（1）建筑给水系统（2）建筑排水系统（3）建筑消火栓供系统（4）建筑自动喷洒灭火系统（不含压力校核与增压、自控系统设备选型）1.2设计原始资料：1. 工程概况：（参见题图，包括建筑物的性质，建筑总高度，各楼层功能、面积、层高，建筑内部用水点的分布情况等。）2. 建筑外部市政给排水管道现状资料：距建筑（北面）20米马路上有DN400给水管和DN600排水管各一根。室外给水管中心标高为-1.20，室外排水管管底标高为-2.50。市政给水管网的资用水头为240kPa。室外排水管网采用雨、污分流排水体制。2、设计过程说明2.1 给水工程根据设计资料，已知水压可供五层，满足五层楼的水压，故采用分区给水方式，1-5楼由室外给水管网直接供水，采用下行上给方式，6-11楼采用水泵和水箱联合供水方式，管网下行上给。屋顶水箱为消防和自喷系统共用。在建筑物前面建设泵站。2.2 排水工程本居住楼采用生活污水和生活废水合流排放，经收集后直接排至城市排水管网。2.3消防给水根据高层民用建筑设计防火规范（GB 5004595,2005年版），本建筑11层居住楼，所以本建筑为二类建筑，设室内、室外消火栓给水系统，自动喷洒灭火系统。室内消火栓用水量为15L/s，每根竖管最小流量10L/s，每支水枪最小流量5L/s。根据自动喷水灭火系统设计规范（GB 50084-2001），建筑应该设置闭式自动喷水灭火系统。室内消火栓系统不分区，采用水箱和水泵联合供水的临时高压给水系统，每个消火栓处设直接启动消防水泵的按钮，高位水箱贮存10min消防用水，消防泵和管道均单独设置。每个消火栓口径为65mm单栓口，水枪喷嘴口径19mm，充实水柱为12m，采用衬胶水带直径65mm，长度20m。消防泵直接从消防水池吸水，火灾延续时间以2h计。2.4管道布置及管材室内给水、排水及消防管道在有管井时设置在管井内，而没有管井时则靠在墙壁、角落里。下区给水的水平干管、消防给水的水平干管和排水横干管均设置在地面以下。屋顶水箱的进水横管、水箱消防出水横干管和水箱自喷出水横干管均设在屋顶上。上区给水立管，消防立管和自喷立管在屋顶由横管连接。给水管道采用给水PPR管，屋顶给水管道采用复合钢管；排水采用UPVC管；消防管道采用钢管；自喷系统采用钢管。3、设计计算3.1室内给水系统的计算3.1.1给水用水定额及时变化系数查建筑给排水设计规范GB50015-2003（2009年版），该住宅的最高日生活用水定额170250L/(人*d),小时变化系数Kh为2.02.5，使用小时T为24h。根据本建筑物的性质和室内卫生设备之完善程度，选用最高日生活用水定额为210 L/（人天），时变化系数2.0。设定两室户型每家2.5人，一室户型，每家1.5人，则总人数为md=（2.52+1.52）311=264人。查建筑给排水设计规范厨房两个水龙头，用水当量为2；洗衣间一个水龙头，用水当量1.2；洗手间水龙头用水当量0.5，大便器用水当量0.5，淋浴器用水当量0.75。3.1.2最高日用水量Qd=mdqd=264210/1000=55.44m3/d3.1.3最高日最大时用水量Qh=QPKh =Qd/TKh=55.44/242.25=5.198m3/h3.1.4设计秒流量1）:计算最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率：2）:计算卫生器具给水当量的同时出流概率：3）:计算管段的设计秒流量：3.1.5生活贮水池容积贮水池容积按最高日用水量的20%确定，则V=55.4420%=11.09m3，取11 m3。贮水池设于泵房内，尺寸为，有效水深为1.0m，有效容积11 m3。市政给水管网停水时，由贮水池可以供水。3.1.6压力校核及水泵选型1、单元平面内水力计算（取最不利单元）：图1 D型单元给水平面图水力计算如下表1：单元室内给水管网水力计算管段编号当量总数Ng同时出流概率U(%)设计秒流量(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)沿程水头损失h=iL(kpa)自至15141.388.24 0.23 200.73 0.39 2.61 1.02 14131.875.27 0.27 200.86 0.53 0.95 0.50 1312358.62 0.35 250.72 0.29 0.37 0.11 12113.752.92 0.39 250.80 0.35 0.26 0.09 1114.747.09 0.44 250.90 0.44 0.41 0.18 24231.973.30 0.28 200.89 0.56 1.70 0.95 25231.582.29 0.25 200.79 0.45 0.75 0.34 23223.455.15 0.37 250.76 0.33 6.80 2.23 22213.951.57 0.40 250.82 0.37 1.74 0.65 2124.747.09 0.44 250.90 0.44 0.31 0.14 35331.582.29 0.25 200.79 0.45 4.97 2.22 24331.973.30 0.28 200.89 0.56 0.62 0.35 33323.455.15 0.37 250.76 0.33 2.91 0.95 32313.951.57 0.40 250.82 0.37 1.40 0.52 3134.747.09 0.44 250.90 0.44 6.07 2.70 45441.388.24 0.23 200.73 0.39 3.44 1.34 44431.875.27 0.27 200.86 0.53 0.67 0.36 4341358.62 0.35 250.72 0.29 1.74 0.51 42411.777.40 0.26 200.84 0.50 0.31 0.15 4144.747.09 0.44 250.90 0.44 2.91 1.29 备注：最大用水时平均出流概率U0取2.0，c取0.01097.2、室内所需的压力1）1-5楼给水系统所需压力计算根据计算用图2，下区1-5楼管网水力计算成果见表2 图2：1-5楼给水管网布置图表2 、1-5楼给水管网水力计算表管段编号用水器具/当量当量总数同时出流概率U设计秒流量qDemm单阻i管长沿程水头损失自至洗手盆洗菜盆蹲式便器洗衣机淋浴喷头0.520.51.20.75L/smmkPamh=iL544444419.823.51 0.93 320.529 31.59 438888839.616.94 1.34 400.351 31.05 32121212121259.414.02 1.67 500.176 30.53 21161616161679.212.28 1.95 500.235 30.71 1G220202020209911.09 2.20 500.294 185.30 G2G340404040401988.14 3.23 700.116 182.10 G3市政60606060602976.84 4.06 700.178 203.57 由图1、图2、表2可知，低区最不利点为四楼节点34。由设计资料可知，市政给水管道的资用水头为240kpa=24 mH2O。管道中心为-1.20m。则最不利节点与管道的高程差：H1=12.0+0.8-(-1.20)=14.0mH2O。式中，0.8为配水嘴距室内地坪的安装高度。由表1、表2可知，最不利点到市政给水管网沿程水头损失为：Hf=（4.52+14.30）kPa=18.82 kPa =1.88mH2O。局部水头损失可以沿程水头损失的30%估算。故节点34至市政管网的总水头损失为：H2=1.88（1.0+0.3）=2.44mH2O最不利点水嘴的最低工作压力：H4=50 kPa由计算可知，每户的用水当量为4.95，流量为0.45L/s,选用LXS20C型旋翼式水表，公称直径为20mm，最大流量qmax=5m3/h，性能系数为Kb=qmax2/100=52/100=0.25，则水表的水头损失hd=qg2/Kb=(0.25)2/0.25=10.5kPa，满足正常用水时24.5kPa的要求。室内所需的压力：H=H1+H2+H3+H4=140+24.44+7.7+50=222.14 kPa240 kPa室内所需的压力与市政给水管网工作压力240 kPa接近，可满足1-5层供水要求，不再进行调整计算。2）6-11楼给水系统水力计算下图为6-11楼的给水系统计算图：图3、6-11楼的给水系统计算图表3、6-11层给水计算表管段编号用水器具/当量当量总数同时出流概率U设计秒流量qDe单阻i管长沿程水头损失自至洗手盆洗菜盆蹲式便器洗衣机淋浴喷头0.520.51.20.75L/smmkPamh=iL11104444419.823.51 0.93 400.529 31.59 1098888839.616.94 1.34 400.351 31.05 98121212121259.414.02 1.67 500.176 30.53 87161616161679.212.28 1.95 500.235 30.71 7620202020209911.09 2.20 500.294 30.88 6G12424242424118.810.22 2.43 500.354 186.38 G1G22424242424118.810.22 2.43 500.354 186.38 G2G34848484848237.67.52 3.58 700.141 182.54 G3市政7272727272356.46.33 4.51 700.217 204.33 高区生活泵必须要能够满足楼层最不利点的压强要求。由上图和计算表可知，该楼层可能的最不利点有两个：给水立管G1的十一层节点34和屋顶消防水箱。给水立管G1的十一层节点34的水头要求：H1=1.32.89+0.8+30-(-3)+5=42.6mH2O。（2.89为节点至泵站的沿程水头损失）屋顶消防水箱的水头要求：H2=1.32.89+30-（-3）+5=41.8mH2O。（2.89为屋顶消防水箱至泵房的沿程水头损失）因为42.641.8，故取52.6mH2O为水泵最小扬程。3、水泵选型： 生活水泵初选水泵出水量按主干管设计秒流量3.99L/s计，水泵扬程44.265m，选用50DL15-124型水泵，额定流量4.17L/s，扬程48m，轴功率5.5kw。查水力计算表，吸水管水管选用De75的PPR管，设计流速为0.9m/s，i=0.025。水泵压水管侧选用De70的PPR管，设计流速0.9m/s，i=0.025。 校核吸水管长度为1.8m，压水管长度3.5m泵站内沿程水头损失hy=0.025（3.5+1.8）=0.13m。吸水管上装有闸阀1个，压水管上装有闸阀一个，逆止阀1个。局部水头损失为：hj=（1+2+3）v2/2g=（0.20+0.20+1.0）0.92/19.6=0.059m=0.59kpa故水泵的总水头损失为0.59+1.3=1.89kPa=0.2m。水泵可以提供给外网的真实压力为（48-0.2）=47.8m41.8m；满足要求。 因此，选用50DL15-124型水泵，额定流量4.17L/s，扬程48m，轴功率5.5kw。一用一备。4、总进户水表选取建筑用水总当量为653.4，同时出流概率U=0.0422，流量qg=0.20.0422653.4=5.51L/s。选取湿式LXS-50N（螺翼式）水头损失，符合要求。3.2 室内排水系统的计算3.2.1 排水方式本居住楼采用生活污水与生活废水合流排放。排水管皆设伸顶通气管。根据设计规范，1层污水与2-11层污水分别排放。3.2.2 室内横管管径确定1）设计秒流量其中，取1.5.2）横管管径确定厨房洗菜盆为双格洗涤盆，排水流量为1.00L/s，排水横管管径采用de75，水力坡度取0.020，直接排入排水立管。洗衣机排水流量为0.50 L/s，管径采用de50mm，水力坡度取0.012，直接排入排水立管。淋浴器排水经蹲式大便器排出，其排水流量为0.15L/s；蹲式大便器采用延时自闭冲洗阀，排水流量为1.20L/s。总排水流量为1.35L/s，横管管径采用de110mm，水力坡度取0.012，直接排入排水立管。3.2.3 排水立管管径与通气方式1）2-11层排水计算：户型D-1,D-2和户型E-1相同，户型D-3和E-2相同；故可选择部分立管进行计算，选取立管WL-1，WL-2，WL-13，WL-14管道进行计算。排水设计秒流量计算公式：，。两居室户型立管WL-1承接卫生间和洗衣间污水，立管WL-2承接厨房污水；一居室户型立管WL-13承接卫生间污水，立管WL-25承接洗衣间污水，立管WL-14承接厨房污水；各立管设计秒流量为：WL-1： 。WL-13：WL-25：WL-2：WL-14：其中10为层数,对于WL-1，WL-13，WL-2，WL-14此值小于De110无专用通气立管的排水量,故采用De110普通通气的单立管排水系统。对于WL-25，此值小于De75无专用通气立管的排水量,故采用De75普通通气的单立管排水系统。另外每个两层，排水立管设置一个检查口。对于WL-1,出户管选用De110排水UPVC管，h/D=0.34，坡度0.0026流速1.53m/s；对于WL-13和WL-25,出户管共用选用De110排水UPVC管，h/D=0.33，坡度0.0026流速1.53m/s；对于WL-2,WL-14，出户管选用De110排水UPVC管，h/D=0.28，坡度0.0026流速1.52m/s；满足要求。2）一层排水计算：两居室型卫生间 ；由于有大便器，排水立管选用De110管道，出户横管选用De110管道，坡度0.0026。厨房仅有排水龙头，排水流量为0.66L/s；排水立管选用De75管道，出户横管选用De75管道，坡度0.0026。一居室型卫生间：由于有大便器，排水立管选用De110管道，出户横管选用De110管道，坡度0.0026。厨房：仅有排水龙头，排水流量为0.66L/s；排水立管选用De75管道，出户横管选用De75管道，坡度0.0026。洗衣间：仅有洗衣机排水，排水流量为0.5L/s；排水立管选用De50管道，排水横管与卫生间出户管共，选用De110管道，坡度0.0026。水支管系统计算草图分别如下：排立1管道计算表管段名称卫生器具名称数量排水当量总数Np设计秒流量Qp（L/s）管径de（mm）坡度i大便器洗衣机淋浴器洗手盆Np=4.5Np=1.5Np=0.45Np=0.312-110000005011-1011116.751.9711010-9222213.52.161109-8333320.252.311108-74444272.441107-6555533.752.551106-5666640.52.651105-4777747.252.741104-38888542.821103-2999960.752.91102-11010101067.52.981101-A1010101067.52.981100.0026排立2，排立14管道计算表管段名称卫生器具名称数量排水当量总数Np设计秒流量Qp（L/s）管径de（mm）坡度i洗菜盆Np=312-110005011-101317510-9261.44759-8391.54758-74121.62757-65151.7756-56181.761105-47211.821104-38241.881103-29271.941102-110301.991101-B（b）10301.991100.0026排立13管道计算表管段名称卫生器具名称数量排水当量总数Np设计秒流量Qp（L/s）管径de（mm）坡度i大便器淋浴器洗手盆Np=4.5Np=0.45Np=0.312-1100000.005011-101115.251.7511010-922210.52.081109-833315.752.211108-7444212.321107-655526.252.421106-566631.52.511105-477736.752.591104-3888422.671103-299947.252.741102-110101052.52.801101-a10101052.52.801100.0026排立25管道计算表管段名称卫生器具名称数量排水当量总数Np设计秒流量Qp（L/s）管径de（mm）坡度i洗衣机Np=1.512-110005011-10130.55010-9260.81509-8390.88508-74120.94507-65150.99506-56181.04755-47211.08754-38241.12753-29271.16752-110301.2751-a10301.2750.00263.2.4室外排水横管水力计算 下图为室外排水横管平面布置图， 图5 室外排水横管平面图表5 室外排水横管水力计算表管段编号卫生器具名称数量当量总数Np设计秒流量(L/S)管径mm坡度管长m降落量IL设计充满度埋设深度蹲式大便器洗脸盆淋浴器洗菜盆（双格）自至3.60.750.453mh/Dh上端下端lk111111052.82.81 1100.0052.70.01 0.50 0.06 0.70 0.71 kj1111111185.83.17 1100.00650.03 0.50 0.06 0.71 0.74 ji11111122118.83.46 1100.0072.70.02 0.50 0.06 0.74 0.76 ih22222222171.63.86 1100.009120.11 0.50 0.06 0.76 0.87 hg33333322224.44.20 1250.0052.70.01 0.50 0.06 0.87 0.88 gf33333333257.44.39 1250.00650.03 0.50 0.06 0.88 0.91 fe33333344290.44.57 1250.0062.70.02 0.50 0.06 0.91 0.93 ed44444444343.24.83 1250.007120.08 0.50 0.06 0.93 1.01 dc555555443965.08 1250.0072.70.02 0.50 0.06 1.01 1.03 cb555555554295.23 1250.00850.04 0.50 0.06 1.03 1.07 ba555555664625.37 1250.0082.70.02 0.50 0.06 1.07 1.09 aO66666666514.85.58 1250.01350.35 0.50 0.06 1.09 1.44 Lk111111052.82.81 1100.0052.70.01 0.50 0.06 0.70 0.71 KJ1111111185.83.17 1100.00650.03 0.50 0.06 0.71 0.74 JI11111122118.83.46 1100.0072.70.02 0.50 0.06 0.74 0.76 IH22222222171.63.86 1100.009120.11 0.50 0.06 0.76 0.87 HG33333322224.44.20 1250.0052.70.01 0.50 0.06 0.87 0.88 GF33333333257.44.39 1250.00650.03 0.50 0.06 0.88 0.91 FE33333344290.44.57 1250.0062.70.02 0.50 0.06 0.91 0.93 ED44444444343.24.83 1250.007120.08 0.50 0.06 0.93 1.01 DC555555443965.08 1250.0072.70.02 0.50 0.06 1.01 1.03 CB555555554295.23 1250.00850.04 0.50 0.06 1.03 1.07 BA555555664625.37 1250.0082.70.02 0.50 0.06 1.07 1.09 AO66666666514.85.58 1250.01110.11 0.50 0.06 1.09 1.20 OW1321321321321029.67.28 1250.015160.24 0.50 0.06 1.44 1.68 各段室外排水横管的管径及流速由表可见。由表可知，化粪池出水管与市政排水管网连接，下端埋深为1.68m2.5m，故可直接排放，不需设置提升泵。3.2.5化粪池容积的计算化粪池有效容积：V=m3建筑物为住宅，所以取0.7，N=264，q=0.95Qd/N=200L/（人天）,停留时间t取12h，污泥清掏周期取180d，则，化粪池有效容积为：V=m3=29.65m3，取30m3。化粪池选用9-30A11型，尺寸为7.15m3.15m3m，采用三格式，第一格占体积的60%，第二、三格分别占20%。3.3消防给水系统计算3.3.1消火栓给水系统计算 (1)消火栓的布置该建筑总长69.8m，宽度15.8m，高度40.0m。按高层民用建筑设计防火规范（GB 5004595,2001年版）要求，消火栓的间距应保证同层任何部位有2个消火栓的水枪充实水柱同时到达。水带长度取20m，展开时的弯曲折减系数C取0.8，消火栓的保护半径应为：双出口消火栓每单元每层布置一个。（2）水枪喷嘴处所需水压查表，水枪喷口直径选19mm，水枪系数值为0.0097；充实水柱Hm要求不小于7m，选Hm=12m，水枪实验系数af值为1.21。水嘴处所需水压 (3)水枪喷嘴的出流量 喷口直径19mm的水枪水流特性系数B为1.577。 (4)水带阻力 19mm水枪配65mm水带，衬胶水带阻力较小，本工程亦选用衬胶水带。查建筑给排水设计手册知65mm水带阻力系数Az值为0.00172。水带阻力损失： (5)消火栓口所需的水压 (6)校核设置的消防贮水高位水箱最低水位高程39.2m，最不利点消火栓栓口高程31.1m，则最不利点消火栓口的静水压力为38.9-31.1=7.8mH2O=78kPa70 kPa，按高层民用建筑设计防火规范GB50045-95（2005版）第7.4.7.2条规定，可不设增压设施。（7）水力计算按照最不利点消防竖管和消火栓的流量分配要求，最不利消防管为消防1，出水枪数为2支。最不利点B点的水枪射流量为：进行消火栓水力计算时，按上图以支状管路计算，配管水力计算成果如下表：消火栓水力计算表计算管段设计秒流量q（L/s）管长L（m）DN（mm）v(m/s)i（kPa/m）i*L(kPa)A-B5.23.01000.600.08040.241B-C5.2+5.61=10.8131.11001.250.3099.610C-D10.8133.01001.250.30910.197D-E10.81+10.81=21.6222.71002.491.2528.375E-F21.62201002.491.2525.000由表可知，管路总水头损失为（0.241+9.610+10.197+28.375+25.000）80.77kPa 消火栓给水系统所需总水压（）应为：31.110+1.410+189.8+82.4=597.2kPa（8）消防水泵选型 水泵初选按消火栓灭火总用水量，水泵出水量按主干管设计秒流量20L/s计，水泵扬程59.7m，选用100DL100-203型水泵，额定流量27.8L/s，扬程62m，轴功率30kw。查水力计算表，吸水管水管选用DN125的钢管，设计流速为1.51m/s，i=0.035。水泵压水管侧选用DN100铸铁管，设计流速2.31m/s，i=0.121。 校核吸水管长度为1.8m，压水管长度3.5m，泵站内沿程水头损失为：hy=0.0351.8+0.1213.5=0.49m吸水管上装有闸阀1个，压水管上装有闸阀一个，逆止阀1个。泵房内局部水头损失为hj=（1）v12/2g+（2+3）v22/2g =0.201.512/19.6+（0.2+1.0）2.312/19.6=0.35m=3.5kpa故水泵的总水头损失为0.49+0.35=0.84m。水泵可以提供给外网的真实压力为（62-0.84）=61.16m59.7m。满足要求。因此选用50DL15-124型水泵，额定流量4.17L/s，扬程48m，轴功率5.5kw。一用一备。根据室内消防用水量，应设2套水泵接合器。（9）消防水箱消防贮水量按存贮10min的室内消防水量计算。消防水箱内的贮水由生活用水提升泵从贮水池提升充满备用。考虑到消防与喷淋系统共用水箱，则选取水箱结合两者水量，为15m3，选用方形水箱，尺寸为1800mm2000mm1500mm。满足高层民用建筑设计防火规范第7.4.7条要求。（10）消防贮水池消防贮水按满足火灾延续时间内的室内消防用水量来计算，即21.6223600/1000=155m3。贮水池总容积=155+11=166m3（未考虑喷淋用水容积）。3.3.2自动喷洒灭火系统计算（1）自动喷洒灭火系统的布置该建筑为普通住宅，按高层民用建筑设计防火规范要求，住宅户内用房不设自动喷洒灭火系统，故只在每层的公共走廊和楼梯间设置喷头。喷头流量特性系数取80，喷头处压力0.1MPa，设计喷水强度为6L/（minm2），作用面积为17.34m3，形状如下图所示；作用面积内设喷头3个位置如下图所示。按作用面积法进行管道水力计算。（2）管道水力计算1、喷头流量： 式中：q 喷头处节点流量，L/min P 喷头处水压（喷头工作压力）MPa K 喷头流量系数，取802、流