建排设计(含给水,排水,消防).doc

第1章 设计任务书1.1课程设计题目黄石三江共和城某住宅楼建筑给排水设计1.2原始资料黄石某住宅楼三个单元，其中，1单元4户，2、3单元各3户。每层共10户，每户4口人。该住宅楼共9层，第一层为车库，车库层高2 m，其他8层层高均为3 m。市政给水管网位于该建筑左侧，距左山墙2 m处，标高-0.700 m，管径100，资用水头30 mH2O；右山墙1.5 m处有排水明沟，明沟宽600，深1000，明沟有水泥盖板。1.3设计任务1.3.1 设计任务内容1) 给水工程设计2) 消防工程设计3) 排水工程设计1.3.2 进度安排1) 2011年11月7日至11月8日熟悉设计任务，准备资料；2) 11月9日至11月12日完成设计3) 11月13日至11月16日绘图4) 11月17日至11月20日完成文字材料的打印装订成册工作，并向老师上交设计资料。1.3.3 基本要求1) 设计说明书1份2) 设计计算书1份3) 平面图1张，1#4) 给水系统图1张，1#或2#5) 消防给水系统图，1#或2#6) 排水系统图1张，1#或2#7) 厨房，卫生间大样图1张，3#1.3.4 参考资料1) 建设给排水工程材料2) 给排水设计手册 第12册3) 建筑给排水设计手册4) 相关建筑给排水，消防设计规范5) 给排水标准图集6) 建筑设备设计手册第2章 设计说明书2.1 建筑给水工程2.1.1系统选择及方案比较根据设计资料已知室外给水管网常年可提供的工作压力为0.30MPa, 故室内给水拟采用上、下分区供水方式。根据给水最小所需压力估算方法：第一层（n=1）为0.1，第二层（n=2）为0.12，第三层（n=3）以上每增加1层，压力增加0.04，（即，其中n2）。又由于市政给水管网接标高-0.700 m，则：第六层所需水压为：第七层所需水压为： 资用水压 0.280.30.32因此可以考虑直接向较低的几层供水。经过方案的比较，室内给水系统采用分区供水方式，分为高、低二个区，底区（1-6层）采取上行下给供水方式，即市政管网地下贮水池水泵屋顶水箱高区各层用水点。高区区（7,8层），采用下行上给供水方式，即市政管网直接供地区各用水点。2.1.2 系统组成该建筑给水系统包括引入管水表节点给水管网和附件，此外，加压泵屋顶高位水箱。2.1.3 泵的扬程，贮水池容积，高位水箱(1) 泵的扬程水泵的出水量等于最高日最高时的用水量。由于水泵是从贮水池抽水，水泵的选取应该满足一下条件： 式中 水泵扬程()； 引入管至最不利配水点位置高度所需要的静水压（） 水泵吸水管和出水管至最不利配水点计算管路的总水头损失（）； 最不利配水点的流出水头（）；（2）贮水池容积贮水池是贮存和调节水量的构筑物，其有效容积应根据生活调节水量确定，贮水池的容积可按下式计算：式中： V贮水池有效容积（m3）；Qb水泵出水量（m3/h）；Qj水池进水量（m3/h）；Tb水泵最长连续运行时间（h）；Vf消防贮备水量（m3）；Vs生产事故备用水量（m3）；为了用户安全供水要求，居住小区的生活调节水量可以不小于建筑日用水量的15%-20计（3）高位水箱采用自动启动供水式中 V水箱的有效容积，。qb水泵的出水量，；Kb水泵一小时启动次数，一般选用4-8次/h；安全系数，可在1.5-2.0内选用。2.1.4 给水管道布置与安装 1) 各层给水管道采用暗装敷设管材均采用聚丙烯PP-R给水管采用热熔连接。2) 管道外壁距离墙面不小于150mm离梁、柱及设备之间的距离为50mm立管外壁距墙梁、柱净距不小于50mm支管距墙、梁、柱净距不小于2025mm。 3) 给水管与排水管道平行、交叉时其距离分别大于0.5m和0.15m交叉给水管在排水管上面。 4) 立管通过楼板时应预埋套管且高出地面1020mm。 5) 在立管横支管上设阀门管径DN50mm时设闸阀DN50mm时设截止阀。 6) 引入管穿基础用黏土和M5水泥砂浆封口 7) 给水横干管设0.003的坡度坡向泄水装置 2.1.5 管材选择 近年来给水塑料管的开发在我国取得很大的发展有硬聚乙烯塑料管UPVC、聚氯乙烯管PP、聚乙烯管PE和聚丁烯管PE等。另外还开发了兼有钢管和塑料管优点的钢塑复合管和以铝合金为骨架管道内外均为聚乙烯的铝塑复合管。这些管道都具有卫生条件好、强度高、寿命长等优点它们是镀锌钢管的替代管材。 本设计给水管道采用钢管和PP-R塑料水管 。2.2 建筑排水工程2.2.1 系统选择因为该建筑所排出污水的污水性质、污染程度、结合室外排水系统体制，及所处城市市政设施比较完善，污水处理厂运行良好，所以采用污废水合流制排水系统。由于污水立管的水流流速大，而污水排出管的水流流速小，在立管底部管道内产生正压值，这个正压值能使靠近立管底部的卫生器具内的水封遭受迫坏，卫生器具内发生冒泡、满溢现象，严重影响使用。因此本设计采用了排水立管上设置专用通气管，情况大为改观，立管底部负压通过专用通气管而释放、平衡。2.2.2 系统组成卫生器具、排水横支管、排水立管、排水横干管、通气管、排出管、检查井、清扫口。2.2.3 排水管道布置与敷设 1.布置与敷设的原则：(1) 排水畅通，水力条件好；(2) 使用安全可靠，不影响室内环境卫生；(3) 总管线短，工程造价低；2.排水立管的布置与敷设：(1) 立管应靠近排水量大，水中杂质多，最脏的排水点处。(2) 立管不得穿过卧室、病房，也不宜靠近与卧室相邻的内墙。(3) 立管宜靠近外墙，以减少埋地管长度，便于清通和维修。3.排水横支管的布置与敷设：(1) 排水横支管不宜太长，尽量少转弯，一根支管连接的卫生器具不宜太多。(2) 横支管不得穿过沉降缝、烟道、风道。4.排水横干管与排出管的布置与敷设：(1)排出管以最短的距离排出室外，尽量避免在室内转弯。(2)建筑层数为56层，并且排水立管仅设置伸顶通气管时，最低排水横支管与立管连接处距排水立管底垂直距离若小于0.75 m，则底部横管需单独排出。(3)埋地管不得布置在可能受重物压坏处或穿越生产设备基础。5.通气系统的布置与敷设：(1) 生活污水和散发有害气体的生产污水管道应设伸顶通气管。(2) 通气管需高出屋面不小于0.3m，但应大于积雪深度，上人屋面应大于2m。(3) 连接4个及4个以上卫生器具，且长度大于12M的横支管和连接6个及6个以上大便器的横支管上要设环形通气管。2.3 建筑消防工程2.3.1消火栓给水系统的组成与供水方式1. 消火栓给水系统的组成该住宅建筑消火栓给水系统由水枪、水带、消火栓、消防管道、消防水池、高位水箱、水泵接合器及增压水泵等组成。水枪选择直流式，喷嘴口径19mm配备直径65mm水带，水带长度一般为15、20、25、30m，此处选择25m长水带。在建筑消防给水系统中设置水泵接合器。 2. 消火栓给水系统的给水方式 室内消火栓给水系统有下列几种给水方式： （1）由室外给水管网直接供水的消防给水方式（2）设水箱的消火栓给水方式（3）设水泵、水箱的消火栓给水方式 本次设计选取设水泵、水箱的消火栓给水方式2.3.2 消火栓给水系统的布置据建筑设计防火规范8.6.2.3 室内消火栓栓口处的静水压力应不超过80m水柱，如超过80m水柱时，应采取分区给水系统。消火栓栓口处的水压力超过50m水柱时，应设减压设施。屋顶设给水水箱，一旦发生火灾时先由生活水箱供水作为初期灭火之用。设消防水泵，作为后续灭火供水。2.3.3 系统组成消防系统主要由消防泵，消防管网，消火栓，减压阀，水泵接合器组成。2.3.4 消火栓系统管网布置1室内管道布置成环状，环状管网的进水管的引入管成两条，当其中一根发生故障时另一只进水管保证消防用水量和水压的要求。2保证同层相邻两个消火栓的充实水柱同时到达被保护范围内的任何部位，每根消防竖管的管径应按通过的流量计算确定，但不应小于100mm,以保证消防车通过水泵结合器向室内供水的可能性.3高层建筑室内消防给水管网上应采用阀门分成若干独立段,已被检修.阀门的布置2.3.5 消火栓的布置原则消火栓的合理布置，直接关系到扑救火灾的效果。因此，高层建筑的各层包括和主体间相连的附属建筑均应合理设置消火栓。2.3.6 消防水泵接合器水泵结合器是消防车往室内管网供水的接口。水泵结合器一端由室内消火栓给水管网最底层引至室外，另一端进口可供消防车或移动水泵站加压向室内管网供水。第3章 设计计算书3.1 建筑给水设计计算 3.1.1 给水用水定额与时变化系数 查建筑给水排水设计规范GB50015-2003（2009年版），由规范中的表格3.1.9可知，普通住宅类最高日生活用水定额为130300L/(人d),小时变化系数为2.82.3。.根据建筑物的性质，地理位置，卫生器具的完善程度，选取居民的最高日生活用水定额为q=250L/(人d),选用水时变化系数为K=2.5。3.1.2 用水量的计算1)最高日用水量 Qd=mq=8104250=80000L/d=80 式中：Qd-最高日用水量（m3/d） m-用水总人数(人) qd-最高日生活用水定额（L/人d）2)最高日最高时用水量 式中：Qh-最高日最高时用水量（m3/h） Kh-时变化系数 T-用水时间（h）3.1.3 给水管网水力计算 （1）设计秒流量计算 按照公式1)最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率： 式中：U0-5-生活给水管道的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率（%） q0-最高用水日的用水定额 m-每户用水人数 Kh-时变化系数 Ng-每户设置的卫生器具给水当量数 T-用水时间（h） 各户给水当量：Ng=5.45（洗涤盆2个1.02=2.0，洗衣机一个1.2，洗脸盆一个1.0，沐浴器一个0.75,卫生器具均为坐便器1个0.50），出流概率： U0=2)管段卫生器具给水当量同时出流概率： 式中：U-计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率，% ac-对应于不同U0的系数 Ng-计算管段卫生器具给水当量总数(2）屋顶水箱容积 本住宅楼供水系统水泵自动启动供水。每小时最大启动kb为48次，取kb=6次，安全系数C可在1.52.0内采用，为保证安全供水，取C=2.0 79层生活用冷水由水箱供给，16层的生活用冷水虽然不由水箱供给，但考虑到市政给水事故停水，水箱仍应短时供下区用水（上下区设连通管），故水箱容积按照全部楼层全部用水确定： 屋顶水箱的有效容积为： V=屋顶水箱钢制，尺寸为1.0m1.0m1.0m,有效水深为0.85m，有效容积为0.85m3。(3）地下贮水池容积： 式中：V-贮水池有效容积，m3； Qb-水泵出水量，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； Vf-消防贮备水量，m3； Vs-生产事故备用水量，m3。 由于资料不足，此住宅居住小区贮水池仅起调节水量作用，则贮水池有效容积不计Vf 和Vs 。调节水量可以不小于建筑最高日用水量的15%20%，取20%即为： V=8.330.20=1.67m3 尺寸 ： 长宽高=1m1m0.67m(4) 根据给水管道的平面布置和系统图，分区进行水力计算 1）低区16层水力计算在轴侧图上定出最不利配水点均在6层，确定计算管路，以流量变化处为结点，从最不利配水点开始，进行结点编号，如图2-2所示，结合平面系统图： 图3.1 16层给水管网计算草图 图3.2 79层给水管网计算草图给水系统水力计算如下表3.1所示：16层给水管网水力计算表 计算管段编号卫生器具名称当量总数Ng设计秒流量Qg（L/s)管径DN(mm)流速V(m/s)沿程水头损失i(kPa)管段长度L(m)管段沿程水头损失hy=iL沿程水头损失累计hyn/N=数量/当量洗脸盆淋浴器 大便器洗涤盆洗衣机水龙头011.01.00 0.22 200.700.210 2.4 0.504 0.504121.00.751.75 0.26 200.830.353 1.6 0.562 1.069 231.00.750.52.25 0.30200.960.461 5.6 2.582 3.650 341.00.750.52.01.25.45 0.49 251.000.262 3.2 0.838 4.489 452.01.501.04.02.410.90 0.73320.910.182 3.0 0.546 5.035 563.02.251.56.03.616.35 0.88321.090.265 3.0 0.795 5.830 674.03.02.08.04.821.80 1.03400.820.111 3.0 0.333 6.163 785.03.752.510.06.027.25 1.18400.940.137 3.0 0.411 6.574 896.03.753.010.07.228.75 1.23400.980.145 19.0 2.755 9.329 91012.07.56.020.012.057.50 1.79 401.430.293 20.0 5.860 15.189 101130.018.7515.050.030.0143.75 2.95501.500.246 30.0 7.380 22.569 计算局部水头损失hj： hj=30%hi=0.322.569=6.7707kPa计算管路的水头损失为： H2=(hi+hj)=22.569+6.7707=29.3397kPa29.34Kpa计算水表的水头损失： 因住宅建筑用水量较小，水表选用LXS-50C型旋翼式水表，其最大流量为30m3/h,性能系数为 kb=qmax2/100=9, 则水表的水头损失hd=qg2/kb=(2.933.6)2/9=12.36kPa,即H3=12.36KPa 。 室内所需的压力 H=H1+H2+H3+H4=185+29.34+12.36+50=276.70kPa室内所需的压力与市政给水管网工作压力300kPa接近，可满足16层用户正常供水要求，不再进行调整计算。 2）79层室内所需压力 上区管网水力计算如表所示： 表3.2计算管段编号卫生器具名称当量总数Ng设计秒流量qg（L/s)管径DN(mm)流速V(m/s)沿程水头损失i(kPa)管段长度L(m)管段沿程水头损失hy=iL沿程水头损失累计hyn/N=数量/当量洗脸盆淋浴器 大便器洗涤盆洗衣机水龙头011.01.00 0.22 200.70 0.210 2.4 0.5040.504121.00.751.75 0.26 200.82 0.353 1.6 0.5651.069231.00.750.52.25 0.30 200.96 0.461 5.6 2.5823.650341.00.750.52.01.25.45 0.48 250.98 0.263 3.2 0.8424.492452.01.501.04.02.410.90 0.70 320.87 0.182 3.0 0.5465.0385610.07.505.020.01254.50 1.66 401.32 0.265 3.0 0.7955.833由表2-2计算结果可知H2=1.3hy=1.35.833=7.58kPa H4=50kPa 即H2+H4=7.58+50=57.58kPa水箱安装高度的确定：hH2+H4=57.50kPa （取水箱的安装高度为3.5m即水箱底的标高为29.5m）（5）加压水泵的选择与确定本次设计加压水泵是为79层给水管网加压，水泵向水箱供水不与配水管网相连，故水泵出水量按照最大时用水量8.33m3/h (即2.3L/s)计。由钢管水力计算表可查得：当水泵出水管侧Q=2.3L/s时，选用DN50的钢管，v=1.10m/s,i=0.600kPa/m。水泵吸水管侧选用DN80的钢管，v=0.85m/s,i=0.22kPa/m。 压水管路的长度为35m，其沿程水头损失hy=0.635=21.0kPa。吸水管的长度为1.5m，其沿程水头损失hy=0.221.5=0.33kPa。故水泵的管路总水头损失为（21.0+0.33）1.3=27.73kPa。水箱最高水位与底层贮水池最低水位之差： 30.7m。取水箱进水球阀的流出水头为20kPa 故水泵的扬程HP=30.7+2+2.76=35.46m（取36m）。水泵流量为8.33m3/h查给水排水设计手册11册常用设备，可查得，水泵50DL123(H=39.96m，Q=9m3/h,N=3kW)，（一用一备）。3.2 建筑排水设计计算3.2.1 设计秒流量的确定 qu=0.12 式中：qu计算管段排水设计秒流量，L/S； Np计算管段卫生器具排水当量总数； qmax计算管段上排水量最大的一个卫生器具的排水流量，L/S； 根据建筑物用途而定的系数，取=1.5。坐便器，浴盆，洗脸盆，洗衣机、地漏，洗菜池等连接的横支管管径均为50mm，与大便器连接的横支管管径均为110mm，坡度采用i=0.026。排水横干管坡度采用i=0.008。3.2.2 污水管水力计算（1）建筑污水排水立管底部与出户连接处的设计秒流量，依公式计算如下： qu=0.12aNp1/2+qmax=0.121.5(815.25)1/2+1.5=2.6665L/S，取2.67L/s依题层数为8，洗脸盆与坐便器和的排水量为5.25L/s，每根立管每层接纳坐便器和洗脸盆的个数。小于DN90无专用通气立管的排水量，故采用DN90普通伸顶通气的单立管排水系统。（2）当污水立管承接浴盆的排水量时qu=0.121.5(818.25)1/2+1.5=2.9579 L/S，取2.96L/s小于DN90伸顶通气管立管的排水量，满足。出户管为管径DN110排水塑料管，h/D=0.5。坡度为0.004时 ，其排水量为2.60L/s,流速为0.62m/s,满足要求。（3）建筑废水排水立管底部与出户管相连处的设计秒流量qu=0.12aNp1/2+qmax=0.121.5（842）1/2+1.0=2.44L/S层数为8，洗涤盆的总排水当量为2，立管每层接纳卫生器具的个数为4。此值小于DN90无专用通气立管的排水量，故可采用DN90普通伸顶通气的单位立管排水系统。出户管的管径选DN90排水塑料管，h/D=0.5,坡度为0.05时，其排水量为3.75L/s,流速为1.70m/s,满足要求。3.2.3 化粪池和隔油池的设计计算(1)所有生活污水集中后排入化粪池，容积计算如下 Vf=上式中 Nx化粪池实际使用人数，按总人数的70%计; qrp每人每天污水量，按60L/（人.d）; ts污水在池内停留时间，取12h； an每人每天污泥量，取0.7L/（人.d）; Tn污泥清淘周期，取90d；Bn,Cn新鲜污泥、发酵污泥含水率，即为95%和90%； Kn,MS-系数，取0.8和1.2； 入数值后计算得 =21.42+21.60=43.02m尺寸为LBH =4.5m4.0m2.5m(2)隔油池的计算建筑中含油的来自于厨房，尺寸为2.0m 1.0m，选择隔油器，流量计算为6.10m3/h=1.70L/s3.2.4 通气管安装原则举过层顶的通气管须伸出层顶300mm以上，并大于积雪厚度。屋顶作为活动场所时，通气关伸出屋顶2m以上，通气管口必须设耐腐防罩。通气管的顶端附近有门、窗、换气口时，通气管必须伸出高于这些门、窗、换气口上端至少600mm以上，否则必须离开门、窗、换气口水平距离至少3m以上。伸顶通气管的顶端有冻结闭锁可能时，可放大管径解决，管径变化点应设在建筑物内部，离屋顶不小于300mm处。3.2.5 地下室排水泵房内的集水坑及选用水泵应稍大，须考虑地下层储水池的溢水量及水处理设备的冲洗水量。益设大小泵搭配，考虑两台同时使用，高低水位分别启动。一台80WQ20和一台Qx510潜水泵。地下室厕所的贮水池排水，泵应自动起闭。 集水坑容积一般不小于5min的水量，泵选用两台As162CB潜水泵。备用房内集水坑内排水选用一台Qx1011泵。污水潜水泵的安装益采用轨道式自动耦合机构，便于检修。3.3 消火栓给水系统3.3.1 消火栓的布置本次设计消火栓采用单排布置，其间距为： 式中 S消火栓间距（2股水柱达到同层任何部位）；Ld水带长度R消火栓保护半径C水带展开时的弯曲折减系数，一般取0.80.9b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h水枪充实水柱倾斜45时的水平投影长度,m；h=0.71Hm，对一般建筑（层高为3.03.5m）由于两楼板间的限制，一般取h=3.0mR=CLd+h=0.825+3.0=23.0m 取21.0m因此应该在走道上布置2个消防栓3.3.2 消火栓设计按规范要求，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。该建筑总长约90 m，宽约16 m，高度26 m，故可选择不分区的供水方式。（1）消火栓保护半径应为： 式中 ： R消火栓保护半径，m; Ld水带长度，每条水带的长度不应大于25m C水带展开时的弯曲折减系数，一般取0.80.9； h水枪充实水柱倾斜 时的水平投影距离，m，对一般建筑（层高为33.5m）由于两楼板间的限制，一般取h=3.0m；对于公业厂房和层高大于3.5m的民用建筑应该按计算（2）消火栓间距的确定 式中：S消火栓间距，m； R消火栓保护半径，m; b消火栓最大保护宽度，应为一个房间的长度加走廊的宽度，m。 因此在走道上布置消火栓（间距20m）才能满足要求。另外，消防电梯的前室也要设消火栓。（3）消火栓口所需的压力计算 HXh = Hq + hd + Hk 式中 HXh消火栓口的水压，kPa；Hq水枪喷嘴处的压力，kPa； hd水带的水头损失，kPa； Hk消火栓栓口水头损失，取20 kPa4）水枪喷嘴处所需水压计算 式中Hq水枪喷嘴处的压力，kPa；试验系数，与Hm有关，此处Hm为12mH2O，查表6-1，得为1.21； 与水枪喷嘴口径有关的阻力系数，该处水枪喷嘴口径为19mm，对应的为0.0097； Hm水枪充实水柱长度，m；2）水枪喷嘴的射流量计算 ，满足要求 式中 B 水枪水流特性系数，与水枪嘴口径有关，该处水枪喷嘴口径为19mm，查表6-2，得B为1.577； Hq水枪喷嘴处的压力，kPa； 水带水头损失计算 即 11.63kpa 式中： Ld水带长度，m；hd水带的水头损失，kPa； qxh水枪的射流量，L/s； Az水带阻力系数，所选的衬胶水带的直径为65mm，查表6-3，得Az为0.00172。 消火栓水压 ：=169.1+11.63+20=200.73kPa4）校核最不利消火栓静水压力为水箱底标高减去最不利消火栓标高3.3.3 水力计算按照最不利点消火栓竖管和消火栓的流量分配要求，最不利消防竖管即x1，出水枪数为2支，次不利消防竖管为其相邻消防竖管即x2，出水枪数为2支。 =169+11.6+20=200.6kPa，即20.06 200.6+30+2.41=233.01kPa，即23.30进行消火栓水力计算时，按图3.1以枝状管路计算，配管水力计算成果下表6-4。 消火栓给水系统配水管水力计算表计算管段设计秒流量管长L(m)管径DN (mm)流速v (m/s)坡降i(/m)水头损失iL ()015.203.01000.6620.0810.2451210.8024.01001.3760.3127.4322310.80221001.3760.3126.8013421.6401002.7521.25250.00245 32.4201501.8340.3937.823合计72.303管路点总水头损失为：Hw=72.3031.1= 79.53kPa 。消火栓给水系统所需总水压（Hx）应为：Hx =H1+Hxh+Hw = 24.1+0.7+ 20.06+8.76 = 53.62 mHO 即536.2kpa按消火栓灭火总用水量： Qx= 33.3L/S选消防泵XA65/26A型2台水泵，（流量38.61L/S，扬程77m，轴功率40.48kw，电动机型号Y225M-2，功率45KW，效率72%）一用一备。3.3.4 消防水箱贮水容积计算 水箱尺寸为 有效容积符合要求。 消防水箱内的贮水由生活用水提升泵从地下贮水池提升充满备用。3.3.5 建筑消防池设计本设计上区为设水泵的给水方式,因为市政给水管不允许水泵从管网抽水,故地