建筑给排水课程设计.doc

建筑给水排水工程课程设计学生姓名曹洋学院名称环境学院专业名称给水排水工程指导教师陈斌2012年10月27日 徐州工程学院毕业设计(论文)摘要:我国建筑给排水目前处在发展阶段，1986年以来，随着建筑业的发展，建筑给排水专业迅速发展，已成为给水排水中不可缺少而又独具特色的组成部分。这几年，随着我国城市化和新农村建设，建筑行业展现出从所未有的蓬勃发展。在新形式下，建筑给排水需要树立以人为本的理念，既要节约用水又要开辟新源头，既要考虑舒适也要考虑到安全，并且把给水和排水整合在一起进行管理，以顺应整个建筑行业的发展趋势。 关键词 : 给水工程 排水工程 消防工程 雨水工程Abstract: the building water supply and drainage in China is currently in the development stage since 1986, with the development of construction industry, building water supply and drainage professional development, has become a unique and indispensable component of water supply and drainage. In recent years, as Chinas urbanization and new countryside construction, showed an unprecedented boom in the construction industry. In the new form, the building water supply and drainage needs to establish a people-centred philosophy, both to conserve water to open up a new source is both comfortable and also taking into account security and managed along with the integration of water supply and drainage in order to conform to the trends of the construction industry as a whole. Key words: water supply and drainage engineering rain of fire engineering projects目 录1设计任务及设计资料11.1课程设计的任务11.1.1课程设计的目的11.1.2课程设计的内容11.2 课程设计的原始数据11.2.1图纸资料11.2.2文字资料12设计过程说明22.1给水工程22.2消防给水22.3排水工程22.4热水供应工程23设计计算23.1室内给水系统计算23.1.1给水用水定额及时变化系数33.1.2最高日用水量33.1.3最高日最大时用水量33.1.4设计秒流量按公式33.1.5屋顶水箱容积33.1.6地下室内贮水池容积43.1.7室内所需的压力53.1.8校核水箱安装高度83.1.9选泵93.2消火栓给水系统计算93.2.1消火栓的布置93.2.2水枪喷嘴处所需的水压103.2.3水枪喷嘴的出流量103.2.4水带阻力103.2.5消火栓口所需的水压103.2.6校核103.2.7水力计算113.2.8消防水箱123.2.9消防贮水池123.3建筑内部排水系统的计算123.3.1设计秒流量133.3.2化粪池计算144热水系统设计154.1热水工程155.1管道的布置与敷设155.1建筑给水管道的布置与敷设155.1.1满足最佳水力条件155.1.2满足维修及美观要求155.2建筑排水管道的布置与敷设165.2.1建筑物内排水管道布置应符合要求165.2.2室内管道的连接应符合规定17结语18参考文献19III1 课程设计的任务及设计资料1.1课程设计的任务1.1.1课程设计的目的（1）训练学生综合应用和巩固所学的基础课，专业课知识，培养学生独立完成一般建筑给水排水及消防工程的设计能力。（2） 通过课程设计，使学生熟悉和掌握建筑给水排水及消防管道设计的原则、步骤和方法，了解设计说明书的内容和编制方法。（3）本设计是建筑给水、排水、消防及雨水系统设计的初步设计，具体包括：布置各卫生间卫生器具；初步确定给水、排水、消防管网的布置方式；布置各层给水、排水、消防管道；绘制给水、排水、消防管网的计算简图，并列表进行计算；根据计算结果，最终确定给水、排水、消防管网的布置方式；计算选择各种设备；确定设备间的位置；确定技术层的平面布置方式；计算室外给排水管道。1.1.2 课程设计内容1)建筑内部生活和消防给水系统。2)室内消防供应系统。3)建筑内部生活污废水排水系统。4)建筑雨水排水工程。1.2 原始资料1.2.1 图纸资料建筑首层平面图；建筑标准层平面图、建筑非标准层平面图、地下室平面图、顶层平面图、建筑立面图、必要的剖面图、卫生间大样图等。1.2.2 文字资料1)本建筑所在地区 徐州 市。2)城市给水管网管径 200 mm，管顶埋深 1.5 m，城市可靠供水压力 21 mH2O，距离建筑物外墙30m。3)城市排水管网管径 500 mm，管底埋深 2.0 m，距离建筑物外墙20m。4)冰冻线深度 24 cm。2 设计过程说明2.1 给水工程根据设计资料，已知室外给水管网常年可保证的工作水压仅为21mH2O，故室内给水拟采用上、下分区供水方式。即13层及地下室由室外给水管网直接供水，采用下行上给方式，46层为设水泵、水箱联合供水方式，管网上行下给。2.2消防给水根据建筑防火规范，本建筑为其他类建筑（六层），设室内消火栓给水系统。室内消火栓用水量10L/S，每根竖管最小流量10L/S，每支水枪的最小流量为5L/s。可不设自动喷水灭火系统。室内消火栓系统不分区，采用水枪和水泵联合供水的临时高压给水系统，每个消火栓处设置直接启动消防水泵的按钮，高位水箱贮存12min消防水量，消防泵及管道单独设置。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水柱，采用衬胶水带，直径65mm，长度20m（布置见平面图）。消防泵直接从消防水池吸水，火灾延续时间以2h计。2.3 排水工程本建筑各层公共卫生间采用生活污水和生活废水合流制排放，经化粪池处理后，经环保部门同意后可直接排入城市排水管网。2.4 热水供应工程本建筑只有卫生间套间需要供热水，可采用在加热间对给水系统的冷水进行加热，然后供给给3-5层的卫生间套间。3 设计计算3.1 室内给水系统计算3.1.1 给水用水定额及时变化系数一层值班室取2人，二层27人，35层每层取21人。整栋办公楼总计92人，即办公楼取100人计算。查建筑给水排水设计规范GB50015-2002（2009年版），由规范中的表3.1.10可知，办公楼的最高日生活用水定额为3050L，小时变化Kh为1.51.2。据本建筑物的性质和室内卫生设备之完善程度，选用办公楼的最高日生活用水定额为qd40L/（人班），由于人数相对稳定，取用水时变化系数Kh1.5，使用时间810h，取8h，即每天按一班8h计。3.1.2 最高日用水量 =10040/10004m3/d 式（3.1）3.1.3 最高日最大时用水量 1.54/80.75 m3/h 式（3.2）3.1.4 设计秒流量按公式 式（3.3）本工程为办公楼，=1.5qg0.33.1.5 屋顶水箱容积本办公楼供水系统水泵自动启动供水。据公式 式（3.4）式中 V水箱的有效容积，m3； qb水泵出水量，m3/h； Kb水泵1h内启动次数，一般选用48次/h； C安全系数，可在1.52.0内选用。每小时最大启动Kb为48次，取Kb为6次。为保证供水安全，取安全系数C2.0。46层生活用冷水由水箱供给，13层的生活用冷水虽然不由水箱供给，但考虑市政给水事故停水，水箱仍应短时供下区用水（上下区设连通管），故水箱容积应按17层全部用水确定。又因水泵向水箱供水不与配水管网连接，故选水泵出水量与最高日最大小时用水量相同，即qb2.1m3/h。水泵自动启动装置安全可靠，屋顶水箱的有效容积为：VCqb/（4Kb）2.02.1/（46）0.175m3根据建筑给水排水设计规范GB50015-2003（2009版）3.7.5.1“由水泵联动提升进水的水箱的生活用水调节容积，不宜小于最大用水时水量的50%”。则应V2.150%=1.05m。取大值。则屋顶水箱调节容积V=1.05m。屋顶水箱钢制，尺寸为1m1.5m0.8m，高水位为0.7m，有效容积为1.05m3。校核：水泵运行间隔时间应为屋顶水箱向管网配水（屋顶水箱由最高水位下降到最低水位）的时间。仍然以平均小时用水量估算，Tt=V/Qp=1.05/1.5=0.7h，QjTt=1.010.7=0.707m3，（QbQj）Tb=（1.4-1.01）0.29=0.113m3。满足QjTt（QbQj）Tb的要求。3.1.6 地下室内贮水池容积本设计上区设水泵、水箱联合供水的给水方式，因为市政给水管网不允许水泵直接从管网抽水，故地下室一层设贮水池。其容积 且 式（3.5）式中 V贮水池的有效容积,m3； Qb水泵的供出水量,m3/h； Qj水池进水量，m3/h； Tb水泵最长连续运行时间，h；Tt水泵运行的间隔时间，h Vs生产事故备用水量，m3。根据建筑给水排水设计规范(GB50015-2003)规定，贮水池的有效容积应按进水量与用水量变化曲线经计算确定；当资料不足时，宜按建筑物最高日用水量的 20% 25% 确定。本建筑物取20%。本最高日用水量Qd=12（m3/d)则贮水箱的有效容积为V=1220%=2.4m生活贮水池钢制，尺寸为2m2m0.8m，有效水深0.6m，有效容积2.4m3。3.1.7 室内所需的压力3.1.7.1 13层室内所需的压力根据计算用图3-1，下区13层管网水力计算成果见表3-1。图3-1 13层给水管网水力计算用图表3-1 低区13层室内给水管网水力计算表管段编号卫生器具名称当量总数设计秒流量q(L/s)DN(mm)V(m/s)单阻i(Kpa)管长（m）沿程水头损失Hy=iL（kpa）电热水器坐便器小便池洗手盆洗涤盆0.750.50.50.510110.750.15150.810.6363.01.90812132.251.20401.020.3313.00.99323132.251.20401.020.3312.10.695341333.751.20401.020.3311.80.5964513324.751.20401.020.3311.50.49756133226.751.20401.020.3313.61.192672664413.51.02401.020.3313.61.192783996620.251.35500.720.1356.60.891893996620.251.35500.720.13560.8109-103996620.251.35500.720.135344.590Hy=13.364注：1）如计算值小于该管段上一个最大卫生器具给水额定流量时，应采用一个最大的卫生器具的给水额定流量作为设计秒流量。2）有大便器延时自闭冲洗阀的给水管段，大便器延时自闭冲洗阀的给水当量均以0.5计，计算得到qg附加的1.20L/s的流量后，为该管段的给水3）本楼层大便器采用延时自闭冲洗阀低区13层室内给水系统所需水压的计算公式如下： 式（3.7）式中 H建筑内给水系统所需的水压，kPa；H1引入管起点至最不利配水点位置高度所要求的静水压，kPa； H2引入管起点至最不利配水点的给水管路即计算管路的沿程与局部水头损失之和，kPa； H3水流通过水表时的水头损失，kPa； H4最不利配水点所需的最低工作压力，kPa。那么 H111.4+0.8（1.5）=13.7mH2O=137kPa（其中0.8为配水嘴距室内地秤的安装高度）。H21.3hy1.313.36417.37kPaH4100kPa水表的水头损失可按下式计算： 式（3.8）式中 hd水表的水头损失，kPa； qg计算管段的给水设计流量，m3/h Kb水表的特性系数，一般有生产厂提供，也可按下式计算：旋翼式水表 式（3.9） 螺翼式水表 式（3.10）式中 Qmax水表的过流载量，m3/h。 因用水量较小，所以水表选用LXS-32C旋翼湿式水表，其过载流量Qmax为12m3/h,qg0.8L/s2.88m3/h。特性系数为Kb1212/1001.44，则水表的水头损失hd2.882/1.445.76kPa，满足正常用水时24.5kPa的要求，即H3=5.76kPa。 表型正常用水时消防时旋翼式24.549.0螺翼式12.829.4室内所需的压力H13717.375.7650210.13kPa室内所需的水压小于市政给水管网工作压力220kPa，可以满足13层的供水要求，不再进行调整计算。3.1.7.2 46层室内所需的压力46层管网水力计算成果如表3-2所示，计算见下图3-2。卫生间均同第六层四、五层套间同第三层图3-2 46层给水管网水力计算用图注1：为了节省管材，避免浪费，将三层的套间给水方式做调整，改由水箱供水20表3-3 46层室内给水管网水力计算表管段编号卫生器具名称当量总数设计秒流量q(L/s)DN（mm）v(m/s)单阻i（kPa）管长（m）沿程水头损失hy=iL（kpa）电热水器大便器坐式大便器小便器洗手盆洗脸盆淋浴器洗涤盆0.750.50.50.50.50.750.751N0110.750.15150.810.6363.01.90812132.251.20401.020.3313.11.026231333.751.20401.020.3312.20.7283413324.751.20401.020.3311.80.59645133226.751.20401.020.3311.50.497562664415.001.20401.020.3313.61.192 6-73996620.251.35500.720.1353.60.4868910.750.15150.810.6362.71.717911111.250.25200.850.5311.70.90310-1110.750.15150.810.6361.00.63611-121112.000.40200.830.3833.61.37912-132224.000.60320.800.2743.60.98613-143336.000.74320.970.39810.64.21914-766612.001.04400.880.25422.85.7917-153969666632.251.70500.910.2077.61.573hy=23.637kPa3.1.8校核水箱安装高度h=27.60-19.40=8.2mH20=82KpaH2=1.323.637=30.73KpaH4=50KpahH2+H4 所以水箱高度满足要求3.1.9选泵本设计的加压水泵是为47层给水管网增压，但考虑市政给水事故停水，水箱仍应短时供下区用水（上下区设连通管），故水箱容积应按17层全部用水确定。水泵向水箱供水不与配水管连接，故水泵出水量按最大时用水量2.1m3/h(0.39L/s)计。由钢管水力计算表可查得：当水泵出水管侧Q=0.39L/s时，选用DN25的钢管，v=0.75m/s，i=0.0748kPa/m。水泵吸水管侧选用DN32的钢管，同样可查得，v=0.042m/s，i=0.0179kPa/m。可知压水管长度29.2m，其沿程水头损失hy=0.21729.2=6.3364kPa。吸水管长度1.5m，其沿程水头损失hy=0.0551.5=0.083kPa。故水泵的管路总水头损失为（6.3364+0.083)1.3=8.35kPa。水箱最高水位与底层贮水池最低水位之差：27.7-（-3）=30.7mH2O=307kPa。取水箱进水浮球阀的流出水头为20kPa。故水泵扬程Hp=309+8.35+20=337.35kPa。水泵出水量如前所述为2.1m3/h。据此选得水泵KQW65/150-4/2型2台，其中1台备用。3.2 消火栓给水系统计算3.2.1 消火栓的布置该建筑总长32.9m，宽度14.9m，高度30m。按高层民用建筑设计防火规范GB50045-95（2005版）第7.4.6.1条要求，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。 式（3.11） 式（3.12）式中 S消火栓间距，m； R消火栓保护半径，m； C水带展开时的弯曲折减系数，一般取0.80.9； Ld水带长度，m； h水枪充实水柱倾斜45时的水平投影距离，m，h0.71Hm，对一般建筑（层高为33.5m）由于两楼板间的限制，一般取h3.0m； Hm水枪充实水柱长度，m； b消火栓栓的最大保护宽度，应为一个房间的长度加走廊宽度，m。消火栓的水枪充实水柱应通过水力计算确定，且建筑物的不超过100m的高层建筑不应小于10m。故Hm取为10 m。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：RCLdh0.820319m消火栓采用单排布置时，其间距为16.40m，取17m。据此应在走道上布置3个消火栓（间距17m）才能满足要求。3.2.2 水枪喷嘴处所需的水压枪口所需压力按下式计算： 式（3.13）式中 枪口所需压力，kPa；与水枪喷嘴口径有关的阻力系数； 实验系数，见建筑给水排水工程(第五版)表3.2.4；水枪充实水柱长度，m。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10m，选Hm12m，水枪实验系数f值为1.21。水枪喷嘴处所需水压1.2112/（10.00971.2112）16.9mH2O169kPa3.2.3 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。5.2L/s5.0L/s3.2.4 水带阻力水带水头损失按下式计算： 式（3.14）式中 水带水头损失，kPa； 水带长度，m； 水带阻力系数。19mm水枪配65mm水带，衬胶水带阻力较小，室内消火栓水带多为衬胶水带。本工程亦选衬胶水带。查表知65mm水带阻力系数Az值为0.00172。水带阻力损失为：0.00172205.220.93m3.2.5 消火栓口所需的水压16.90.93219.83mH2O198.3kPa3.2.6 校核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。3.2.7 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，最不利消防竖管为x1，出水枪数为2支，相邻消防竖管即x2，出水枪数为2支。Hxh0HqhdHk16.90.93219.83mH2O198.3kPaHxh1Hxh0H（0和1点的消火栓间距）h（01管段的水头损失）19.833.10.323.23mH2O1点的水枪射流量 式（3.15） 式（3.16） 式（3.17）图3-3 室内消防给水管网水力计算用图进行消火栓给水系统水力计算时，按下图以枝状管路计算，配管水力计算成果见表3-3。表3-4 消火栓给水系统配管水力计算表计算管段设计秒流量q（L/s）管长L（m）DNV（m/s）i（kPa/m）iL(kPa)015.033.61000.490.080.2881210.06151000.991.3219.82310.0614.41250.640.9113.1043415.0951250.951.236.15hy39.342kPa管路总水头损失为 Hw39.3241.143.26kPa 消火栓给水系统所需要总水压Hx应为HxH1 Hxh Hw222198.343.26465.86kPa根据前面的计算，选择XA80/40型卧式泵2台，一用一备。水泵性能参数为：Q27.78L/s，H53m，N30kW。3.2.8 消防水箱消防贮水量按存贮10min的室内消防水量计算。 式（3.18）式中：消防水箱容积，m3； 室内消防用水总量，L/s； 火灾初期时间，按10min计。151060/10009.0m3在此按9.0m3设计，尺寸为3.6m(长)3.0m(宽)1.3m(高)，保护高为0.3m，有效容积为3.63.01.010.8m3。3.3 建筑内部排水系统计算本建筑各层公共卫生间采用生活污水和生活废水合流制排放，2至6层共同排水，由于较高，一层单独排水。查建筑给水排水设计规范(GB50015-2003)中表4.4.4得：污水盆排水流量为0.33L/s，当量数为1.00；洗手盆排水流量为0.10L/s，当量数为0.30；洗脸盆排水流量为0.25L/s，当量数为0.75；小便器排水流量为0.10L/s，当量数为0.30；大便器排水流量为1.50L/s, 当量数为4.50；淋浴器排水流量为0.15L/s，当量数为0.45。3.3.1 设计秒流量根据建筑给水排水设计规范(GB50015-2003)规定：住宅、宿舍（I 、II 类）、旅馆、宾馆、酒店式公寓、医院、疗养院、幼儿园、养老院、办公楼、商场、 图书馆、书店 、客运中心 、航站楼 、会展中心、中小学教学楼、食堂或营业餐厅等建筑生活排水管道设计秒流量，应按下式计算： 式（3.19）式中 计算管段排水设计秒流量，L/s； 计算管段卫生器具排水当量总数；计算管段上最大一个卫生器具的排水流量，L/s；据建筑物用途而定的系数。3.3.1.1 横支管计算均同第六层均同第五层图3-4 室内排水管网水力计算用图按上述公式计算排水设计秒流量，其中，取2.5，若计算的qp大于该管段上所有卫生器具排水流量的总和时，按该管段上所有卫生器具排水流量的累加值作为设计秒流量。表3-5 各层横支管水力计算表管段编号卫生器具名称数量排水当量总数Np设计秒流量q(L/s)管径（mm）坡度i大便器坐式大便器小便器洗手盆污水盆淋浴器洗脸盆Np=3.6Np=4.5Np=0.3Np=0.3Np=1.0Np=0.45Np=0.751211.00.33500.0352322.00.58500.03534222.60.62500.035453223.50.67500.0356713.61.201000.027827.21.681000.0285310.81.791000.02141510.750.25500.0351516115.251.731000.02171610.450.15500.03519-201115.701.881000.02212210.750.25500.0352223115.251.731000.02242310.450.15500.03520-1322211.402.111000.023.3.1.2 立管计算立管接纳的排水当量总数为Np17611.43136.2选用立管管径DN125mm排水塑料管，斜三通45。因设计秒流量5.0L/s小于DN125mm排水塑料管最大允许排水流量5.2L/s，所以不需要设专用通气立管。3.3.1.3 立管底部和排出管计算立管底部和排出管仍采用DN125mm塑料管，采用通用坡度0.010。室外采用DN150mm排水铸铁管。3.3.2 化粪池计算化粪池有效容积的计算公式 式（3.20）式中 V化粪池有效容积，m3； V1污水部分容积，m3； V2物理部分容积，m3； N化粪池服务总人数（或床位数、座位数）； 使用卫生器具人数占总人数的百分比，办公楼取40%； q每人每日污水量，生活污水与生活废水合流排出时，为用水量的0.850.95倍； a每人每日污泥量，生活污水与生活废水合流排放时，取0.7 L/（人d）； t污水在化粪池内停留时间，h，一般取1224h； T污泥清掏周期，d；宜采用90360d； b新鲜污泥含水率，取95%； c污泥发酵浓缩后的含水率，取90%； K污泥发酵后体积缩减系数，取0.8； m清掏污泥后遗留的熟污泥量容积系数，取1.2。将b、c、K、m代入上式，化粪池有效容积的计算公式简化为 式（3.21）则 4 热水系统设计4.1 热水工程本工程需供应热水的只有35层西侧独立卫生间的淋浴器。且每层都有设置电热水器。故只需设管道连接好热水器和淋浴器，不需设置成型的热水系统。管道采用聚丁烯管，管径DN25。5管道的布置与敷设5.1建筑给水管道的布置与敷设5.1.1满足最佳水力条件 （1）给水管道布置应力求短而直。 （2）为充分利用室外给水管网中的水压，给水引入管宣布设在用水量最大处或不允许间断供水处。 （3）室内给水干管宜靠近用水量最大处或不允许间断供水处。5.1.2满足维修及美观要求 （1）管道应尽量沿墙、梁、柱直线敷设。 （2）对美观要求较高的建筑物，给水管道可在管槽、管井、管沟及吊顶内暗设。 （3）为便于检修，管井应每层设检修门。暗设在顶棚或管槽内的管道，在阀门处应留有检修门。 （4）室内管道安装位置应有足够的空间以利拆换附件。 （5）给水引入管应有不小于0003的坡度坡向室外给水管网或坡向阀门井、水表井，以便检修时排放存水。5.2建筑排水管道布置与敷设5.2.1建筑物内排水管道布置应符合要求（1）自卫生器具至排出管的距离应最短，管道转弯应最少；（2）排水立管宜靠近排水量最大的排水点；（3）排水管道不得敷设在对生产工艺或卫生有特殊要求的生产厂房 内,以及食品和贵重商品仓库、通风小室、电气机房和电梯机房内；（4）排水管道不得穿过沉降缝、伸缩缝、变形缝、烟道和风道；当排水管道必须穿过沉降缝、伸缩缝和变形缝时，应采取相应技术措施；（5）排水埋地管道，不得布置在可能受重物压坏处或穿越生产设备基础；（6）排水