某办公楼建筑给水排水工程课程设计说明书

建筑给水排水工程课程设计说明书1.工程概况及设计原始资料1.1.工程概况本工程为某办公楼建筑，建筑层高约为 3.5m，共六层，建筑面积约为 3907.7m2，建筑平面见 图纸。该办公楼由市政管网供水，供水压力约为 0.1MPa30MPa。办公楼每层卫生间均设置蹲式大 便器 6 套，小便器 3 套，拖布盆一个，以及洗手盆 4 套。1.2.设计内容（1）建筑给水系统的设计：包括最高日用水量，用水时间的确定，平均小时用水量，给水方 式的确定，以及管路的水力计算等。（2）建筑消防给水的设计：包括确定消防用水量标准，系统的水力计算以及消防水泵、水箱的选型计算。（3）建筑排水系统的设计：包括确定排水量和排水管路的水力计算。1.3.设计依据建筑给排水设计规范 （GB500152003）给排水制图标准（GB/T 50162001）建筑设计防火规范（GB500162006）2.建筑给水系统设计2.1.用水量及用水定额办公楼底层有 5 间办公室，26 层为每层 6 间办公室。由建筑给排水设计规范 （GB500152003）可知，办公楼人数一般由甲方或建筑专业提供，当无法获得确切人数时，可按照 57m2（有效面积）/人计算。此处有效面积为：3907.70.6=2344.6m2，则可以计算出总人数约为：2344.67=335 人。由规范查得办公楼生活用水定额为：3050（L）/每人每班（取 40L)，小时变化系数为：1.51.2（取 1.3），每日使用时间为 810h（取 9h）。（1）最高日用水量根据用水定额、小时变化系数和用水单位数等按下式计算：Qd mqd（2-1）则可计算出最高日用水量为：33540=13440L。（2）最高日平均小时用水量：Q pQd（2-2）TKQh（2-3）Qph则可得最高日平均小时用水量：Qp=134409=1493.3（L/h），Kh=1.3，则 Qh=1941.3（L/h）上各式中：Qd最高日用水量（L/d）；m用水单位数、人或床位数等；qd最高日生活用水定额（L/（人班）；Qp平均小时用水量（L/h）；T建筑物生活用水时间，工业企业建筑为每班人数；Kh小时变化系数；Qh最大小时用水量（L/h）。2.2.给水方式的选择本工程为办公楼建筑，层高 3.5m，总建筑高度为 22m，高度小于 24m，按照国家建设部管网 供水服务规范要求，城市供水服务压力为 0.14MPa，目前城市供水压力一般为 0.10.3MPa。在方案设计阶段，建筑生活给水系统能否采用直接给水方式，可按建筑层数用水压估算法进行 判断。采用直接给水方式，室外给水管网（自地面算起）的水压应不小于表 2-1 中的数值。按建筑物层数估算给水系统所需要的最小压力值表 2-1建筑物层数123456最小压力值（kpa）100120160200240280由六层建筑估算给水系统最小水压为 0.28Mpa，可知室外给水管网水压不能满足此建筑的供水 压力需求，故不可以采用直接给水的方式。对于办公建筑，其室外给水管网供水压力可能存在周期 性不足，并考虑到单独设置高位水箱时，屋顶的荷载问题，为此，本次设计采用水箱水泵联合 供水的给水方式。使得当室外管网水压偏高或不稳定时，由水箱向建筑物内水系统供水，水泵与市政管线相接，向水箱补水。2.3.设计秒流量及管段的水力计算（1）设计秒流量由于此建筑为办公楼，故此类分散型建筑生活给水管道的设计秒流量采用平方根法，其公式为：qg 0.2Ng（2-4）式中：qg计算管段的设计秒流量（L/s）；根据建筑物用途确定的系数值，办公楼取 1.5；Ng计算管段的卫生器具给水当量总数。本工程，各种卫生器具的给水当量值见表 2-2.卫生器具的给水额定流量、当量、连接管公称管径和最低工作压力表 2-2给水配件名称额定流量（L/s）当量连接管公称管径（mm）最低工作压力（MPa）拖布盆0.201.00150.050洗手盆0.100.50150.050大便器0.100.50150.020小便器0.100.50150.050（2）给水支管的水力计算 办公楼卫生间的给水支管水力计算示意图如下：生活给水管道的流速范围表 2-3公称直径（mm）15202540507080流速（m/s）1.01.21.51.8则办公楼卫生间的给水支管的水力计算如下：办公楼卫生间给水支管水力计算结果表 2-4计算当量设计秒管径流速管长沿程阻力损局部阻力总阻力流量失损失损失管段（L/s）（mm） （m/s） （m）（mH2O）（mH2O）（mH2O）10.500.100150.570.50.0315.0005.03121.000.200200.640.50.0280.0070.03532.000.400250.810.70.0480.0360.08443.000.520251.061.00.1110.0780.18954.000.600300.851.00.0590.0410.10065.000.671300.953.00.2190.1530.37277.500.822301.160.30.0430.0310.07481.000.200150.641.50.0845.0005.08491.500.300200.950.60.0710.0210.105102.000.400250.810.60.0410.0280.069112.500.474250.970.40.0370.0260.063从示意图可知，最不利支路为 1-2-3-4-5-6-7 ，故其阻力损失为：5.885mH2O 。另一支路8-9-10-11-7，其阻力损失为：5.395mH2O。所以卫生间给水支管所需要的最低压力为 5.885mH2O。（3）给水立管的水力计算由于此办公楼建筑采用的是水箱水泵的给水方式，可知给水系统中最不利支路为顶层的卫 生间的给水支路。由于前面所计算出卫生间支管所需的最低给水压力为 5.885mH2O，则从水箱到支路的始端的高差应不小于 5.885m。考虑到水平干管的阻力损失，可以将水箱的位置设置在距离顶层卫生间支路始端 6m 的屋顶处。办公楼的给水系统图如下图所示：办公楼给水立管的水力计算结果表 2-5计算当量设计秒流量管径流速管长沿程阻力损失管段（L/s）（mm）（m/s）（m）（mH2O）A7.50.822301.163.50.372B15.01.162400.923.50.174C22.51.423401.133.50.253D30.01.643500.843.50.112E37.51.837500.943.00.137F45.02.012501.029.00.4182.4.水箱与水泵选型计算（1）水箱的容积及高度由于此次设计采用水箱水泵联合供水方式，其生活用水调节容积不小于最大用水时水量的50%。而对于高位水箱设置高度应满足最不利点的工作压力，即：hH1+H2（2-5）式中：h水箱最低水位至最不利配水点位置高度所需的静水压力；H1水箱出水口至最不利配水点计算管路的总水头损失；H2最不利配水点的流出水头。由前文计算可知，h5.885+0.416=6.393mH2O。其水箱的调节容积为：V=1941.30.5=970.65(L)。（2）水泵的选型计算当采用水泵水箱的给水方式时，通常由水泵直接向水箱输水，水泵的出水量及扬程基本不 变。而此种给水方式水泵的流量可按最大小时用水量确定。其扬程则为引入管至水箱进水管口间的 高差。则水泵的流量为：1941.3（L/h），其扬程至少为 26m。3.建筑排水系统的设计3.1.排水系统的设计说明本次设计的排水系统为污废水合流制排水系统。生活污废水均采用重力自流的方式排入室外污废水检查井，经化粪池处理后排向市政管网。室内排水管采用聚乙烯塑料排水管，坡度除了文字或图片说明外，均采用标准坡度，i=0.026。另外，本设计采用有伸顶通气管的普通单立管排水系统。3.2.排水管道设计及水力计算（1）排水设计秒流量为保证最大排水量能迅速、安全地排放，建筑内部排水管道的排水设计流量应为该管段的瞬时 最大排水流量。对于办公楼建筑，用水时间不集中、用水时间长、同时排水百分数随卫生器具数量 增加而减少，应按下式计算：qp 0.12qmaxN p（3-1）式中：qp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；qmzx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，办公楼建筑取 2.0。（2）排水横管的水力计算 计算公式如下：q=wv（3-2）121vR 3I 2（3-3）n式中： q排水设计流量（m/s）；w水流断面积（m2）；V流速（m/s）。卫生间排水管道示意图：卫生器具排水的流量、当量和排水管经表 3-1序号卫生器具名称排水流量（L/s）排水当量排水管管径（mm）1盥洗槽0.331.0050752洗手盆0.100.3032503大便器1.504.501004小便器0.100.304050办公楼排水横支管 1 水力计算结果表 3-2计算管段当量设计秒流量（L/s） 管径（mm）流速（m/s）坡度充满度（%）1-20.300.10500.100.026502-30.600.20700.120.026503-40.900.30700.130.026604-51.000.33700.130.02660办公楼排水横支管 2、3 水力计算结果表 3-3计算管段当量设计秒流量（L/s） 管径（mm）流速（m/s）坡度充满度（%）6-70.300.10500.100.026607-80.600.20600.120.026608-95.101.701500.200.026509-109.602.241500.220.0266010-1114.102.401500.220.02660（3）排水立管的水力计算排水立管的通水能力与管径、通气与否、通气方式和管材有关，立管管径不得小于所连接的横支管管径。立管 1、2、3 的排水设计秒流量为：qp1 0.12 2 1.9 6 0.33 1.14（L / s） qp2 0.12 2 14.1 6 1.5 3.71（L / s） qp3 0.12 2 14.1 6 1.5 3.71（L / s）可知，立管 1 管径为 70mm，立管 2、3 管径为 150mm。（4）排水横干管的水力计算办公楼排水示意图：排水横干管的水力计算表 3-4计算管段当量设计秒流量（L/s） 管径（mm）流速（m/s）坡度充满度（%）AB84.63.701500.420.01350BC169.24.621500.520.01750CD180.64.721500.530.018504. 消防系统设计计算4.1.室内外消防用水量（1）室外消防用水量由于此办公楼建筑的体积约为 14328m3，依据规范可知，此建筑耐火等级为 2 级，室外消火栓用水量为 20L/s。（2）室内消防用水量多层建筑的室内消火栓用水量应根据水枪充实水柱长度和同时使用水枪数量经计算确定，且不应小于表 4-1 的规定值。多层建筑的室内消火栓给水系统用水量表 4-1建筑物名称层数、体积消火栓用水量（L/s）同时使用水枪数量（支）每根竖管最小流量（L/s）办公楼层数6153104.2.室内消火栓的间距（1）水枪充实水柱长度水枪充实水柱长度应经计算确定，且办公楼建筑的水枪充实长度应不小于 7m。水枪充实水柱长度计算公式：Hm H层高sin式中：Hm水枪的充实水柱长度（m）；H 层高保护建筑物层高，此处取 3.5m；水枪的上倾角，一般取 45。经计算， Hm sin453.5 =5.07，则水枪充实水柱长度取 7m。（2）消火栓保护半径消火栓保护半径公式：R C Ld h（4-1）（4-2）式中：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水带的长度（m）；h水枪充实水柱倾斜 45时的水平投影距离（m），h=Hmcos45，对于一般建筑， 由于两楼板间的限制，可取 h=3m。则可计算出消火栓保护半径 R=250.8+3=23m。（3）室内消火栓间距消火栓的布置应保证同层每个防火分区内相邻两个消火栓的水枪的充实长度同时到达被保护范围内的任何区域。而消火栓的间距应根据水枪的充实水柱长度、消火栓保护半径以及建筑物形态、尺寸经计算确定：保证有 2 支水枪的充实水柱到达同层内任何部位，则其布置间距按下公式计算：S2 R2 b2（4-3）式中：S1要求两股水柱到达同层任何部位时对应的消火栓间距（m）；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）。4.3.消火栓栓口所需的水压消火栓栓口所需的水压按下式计算：H xh Hq hd Hk式中：Hxh消火栓口的水压（mH2O）；Hq水枪喷嘴处的水压（mH2O）；hd水带的水头损失（mH2O）；Hk消火栓栓口水头损失，一般为 2 mH2O。水带的水头损失 hd 为：hd Az Ld qxh2（4-4）（4-5）式中：Ld水带的长度（m）；Az水带阻力系数，取 0.0043；qxh水枪射流量（L/s）。水枪射流量 qxh 与水枪喷嘴压力 Hq 之间，可认为符合孔口出流公式：qxhBHq（4-6）式中：B水枪水流特性系数，与水枪喷嘴口径有关，取 1.577。Hqf Hm（4-7）1 f Hm式中：Hm 取值为 7m， f 取值为 1.19， 取值为 0.097，代入上式可得 Hq 为 9.06mH2O。通过计算可得：qxh 1.577 9.06 3.78 （L/s）；因为单个水枪的设计秒流量不应小于 5（L/s），所以最不利水枪的出流量应以 5（L/s）计算。则 Hqq252xh=15.85mH2O。B1.577h 0.0043 25 522.68 mH2O；d则 H xh Hq hd Hk 15.85 2.68 2 20.53mH2O。4.4.室内消火栓系统水力计算在火灾初期消防给水管网由高位水箱供水，后期由消防水泵供水，在进行消防管网水力计算时，首先选定不同工况下的供水最不利点，以此确定计算管路，并将室内的消防用水量进行合理的流量分配。水力计算应满足：1 消防管内流速不超过 2.5m/s； 2 消防竖管宜采用统一的管径、消火栓栓口直径，统一规格的水带直径及水枪； 3 管网压力损失宜按室内消防用水量达到最大时计算； 4 消防竖管管径不应小于 100mm。 消防立管出水枪数表 4-1室内消防计算流量 L/s1015202530最不利消防立管水枪数22233相邻消防立管出水枪数1223次相邻立管水枪数由之前计算结果可知，本设计室内消防用水量取 15L/s，计算时同时使用水枪数按最不利消火栓立管 15L/s，次不利消火栓立管 10L/s，每层布置 4 个消火栓，室内消火栓水力计算示意图如下：由上图可知，1 处为最不利点消火栓，其流量为 5.0L/s，最不利点消火栓口压力为 20.53mH2O，室内消防给水水力计算结果表 4-2管段编号流量（L/s）管径（mm）流速（m/s）管长（m）沿程水头损失（mH2O）0151000.583.50.241210.521001.223.50.72310.521001.223.50.73410.521001.223.50.74510.521001.223.50.756