十五层商住楼给水排水工程设计.doc

毕业设计1 设计任务及设计资料1.1 设计任务根据有关部门的批准，新乡某置业有限公司拟建一幢十五层商住楼，该建筑属一类高层建筑，地上一至三层为商场，四层以上为住宅；地下二层为设备用房，地下一层为车库，顶层设有水箱间。室内外高差为0.60m。要求完成该高层住宅楼的建筑给水排水工程设计，并与土建工程配套。具体内容包括三部分：（1） 建筑给水系统设计：生活给水；（2） 建筑消防系统设计：包括消火栓给水系统、自动喷水灭火系统、灭火器的布置；（3） 建筑排水系统设计：生活排水。1.2 设计依据（1） 建筑设计资料 包括建筑各层平面图、电梯机房平面图、水箱间给排水放大图。（2） 设计规范高层民用建筑设计防火规范GB 5004595、建筑给水排水设计规范GB 500152003、自动喷水灭火系统设计规范GB 500842001等、建筑灭火器配置设计规范GB J14090等。1.3 市政给水排水资料及设计过程1.3.1 给水水源及给水设计采用两路市政给水供给，市政自来水接管管径为DN200，接管标高为地面下1.0m，供水压力为0.27MPa，市政管网不允许直接抽水。建筑内采用独立的生活给水系统。根据设计资料,已知室外给水管网常年水头为27米,不能满足该建筑的用水要求,故室内给水系统采用分区给水方式,分为高低两区。 低区地下23层由城市管网直接供水，采用下行上给供水方式；高区415层由水泵水箱联合供水，采用上行下给供水方式。但高区最下层（即4层）静水压力超过了0.45MPa, 故在这三层的横支管上设减压阀。高区管道路径为：城市管网-地下贮水池-水泵-层顶水箱-高区各层用水点。为供水安全，高区与低区连通，见图11。贮水池图11 给水系统分区图由于市政给水管网不允许生活水泵直接抽水，在地下室内设贮水池和泵房，屋顶阁楼内设水箱，水箱内设水位继电器自动控制水泵运行。整个系统包括引入管，水表节点，给水管网及附件，此外尚包括高区所需地下贮水池，加压泵和屋顶水箱。1.3.2 排水设计室内排水系统采用合流制排水，分两个区进行排放。低区满足不通气的要求，不设通气管；高区4-15层满足伸顶通气的要求，设伸顶通气管。 该系统由卫生洁具、排水管道、检查口、清扫口、室外排水管道、检查井、潜污泵、集水井等组成。1.3.3 卫生设施商场设公共卫生间，内有蹲式大便器、洗手盆、污水盆等。住房的餐厅内有洗涤盆；自带卫生间，内设浴盆、洗脸盆、洗衣机及坐式大便器；主卧室内设有单独卫生间，内有坐式大便器、洗手盆以及淋浴。要求有完善的给水排水设施。1.3.4 消火栓系统该建筑属一类建筑，查规范得,室内外消火栓用水量均为30L/S。室内每根立管最小流量为15L/S，每支水枪最小流量为5L/S。最低层消火栓所承受的静压小于0.08MPa,可不分区，采用水箱和水泵联合供水的临时高压给水系统。栓口动压大于0.5MPa的采用减压稳压消火栓。 消火栓布置在比较明显, 且经常有人出入使用方便的地方,消火栓箱内均设有远距离启动消防泵的按钮,以便在使用消火栓灭火的同时启动消防泵。采用单栓口消火栓，栓口口径为65mm,水枪喷嘴口径为19mm，充实水柱为12m。采用麻质水带，水带直径为65mm，长25m。室外消火栓系统共设两套地上水泵接合器，分设在建筑北、南面，以便消防车向室内消防管网供水。屋顶水箱贮存有10分钟的消防水量(与生活给水箱合用)。火灾延续时间以2小时计。该系统由水枪、水带、消火栓、消防管道、消防水池、高位水箱、水泵接合器及消火栓泵等组成。1.3.5 自动喷淋系统该建筑采用湿式自动喷水灭火系统,各层均设自动喷水灭火系统,喷头动作温度为68,一般为长方形布置,距墙不小于0.5米,不大于1.8米。卫生间、配电间、值班室和大厅不布置喷头，但配电间和值班室采用固定灭火设施，商场大厅用防火卷帘隔开。自动喷水灭火系统由水源、加压储水设备、喷头、管网、报警装置等组成。1.3.6 管道的平面布置及管材室内给水排水管道及自动喷淋管道的平面布置见平面图,所有立管均设于墙角或管井内,水平干管均设于吊顶之中。给水管的室外部分采用铸铁管，室内部分采用优质UPVC白色塑料给水管。排水管的室外部分用混凝土管,室内部分采用低噪音型白色UPVC排水管。消火栓管道采用铸铁管。自动喷淋管道采用镀锌钢管。2 建筑给水系统设计与计算2.1 设计说明2.1.1 给水方式选择市政外网可提供的常年资用水头为0.27Mpa，远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泵箱结合的给水方式，分两区：低区由市政供水，高区由水箱直接供水。该方式具有供水可靠；设备及管材较少，投资省；设备布置集中，便于维护管理等优点。2.1.2 给水系统分区本建筑为商住楼，共15层，所选卫生器具给水配件处的最大静水压力为300350kPa，故该建筑供水分两区，地下23层为低区，415层为高区。低区由室外市政管网直接供水，给水管网采用下行上给的方式。为了保证供水安全，高区供水干管成环，给水管网采用上行下给的方式。高区供水干管设在第十五层，供水引自屋顶水箱，高区由水箱直接供水。屋顶水箱间设有一座3.2m水箱。2.1.3 给水系统的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、水泵与水箱等组成。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，商场管材用给水镀锌钢管，住宅管材均采用给水塑料管（埋地引入管采用给水铸铁管），采用承插式接口，用弹性密封套连接。（2）管道外壁距墙面不小于150 mm,离梁、柱及设备之间的距离为50mm，立管外壁距墙、梁、柱净距为20-25mm。（3）给水管与排水管平行、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，DN H2+ H4 （2.2.8）水箱安装高度满足要求。图22 高区给水系统计算草图2.2.2.4 住宅水表选择及计算（1）水表1 设计秒流量qg=0.974L/s=3.51m3/h，选旋翼式LXS32C水表，公称直径32mm，过载流量12m3/h，常用流量6m3/h。 Kb= =1.44 （2.2.9） hd=8.56KPa （2.2.10） 水表水头损失hd=8.56Kpa24.5Kpa，满足要求。（2）水表2 设计秒流量qg=1.16L/s=4.48m3/h，选旋翼式LXS32C水表，公称直径32mm，过载流量12m3/h，常用流量6m3/h。Kb= = =1.44hd= =13.94kPa 水表水头损失hd=13.94Kpa24.5Kpa，满足要求。（3）水表3 设计秒流量qg=0.67L/s=2.41m3/h，选旋翼式LXS20C水表，公称直径20mm，过载流量5m3/h，常用流量2.5m3/h。Kb= = =0.25hd= =23.23kPa水表水头损失hd=23.23kPa24.5kPa，满足要求。住宅每户均选用IC卡式水表。2.2.2.5 室外管网水力计算室外网流量由生活水量及消防水量组成，Qd=212.756 m3/d；Qh=22.326 m3/h，选用DN80塑料管，流速v=1.08m/s，i=0.143。2.2.2.6 引入管及水表选择（1）生活给水流量 Qh=22.326 m3/h（2）消防流量 补水时间按48h计，Q=12.15 m3/h。则该建筑总的设计秒流量为Qmax=22.326+12.15=34.476 m3/h该楼的给水引入管拟采用两条，每条引入管承担的设计流量Q=2/3Qmax=23.00 m3/h,选用管径为DN80的塑料管，设计流速为V=1.12m/s，i=0.150。水表按Q=23.00 m3/h，选LXL80N螺翼式水表，公称口径为80mm，最大流量为80 m3/h，常用流量为40 m3/h。Kb= = =640hd= =2.99Kpa水表水头损失hd=2.99Kpa12.8Kpa，满足要求。2.2.2.7 低区水压校核低区所需水压 H=H1=H2+H3+H4=90+1.3*40.512+2.99+50=195.65kPa （2.2.11）市政给水管压力为0.27MPa，能满足低区供水压力。2.2.2.8 屋顶水箱容积本商住楼供水系统水泵自动启动供水。据规范，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，为保证供水安全，取C=2.0。415层的生活冷水由水箱供给，13层的生活冷水由水箱供给，但考虑到市政给水事故停水，水箱仍应短时间供下区用水（上下区设连通管），故水箱容积应按115层全部用水确定。又因为泵向水箱供水不与配水管网连接，故选水泵出水量与最高时日最大时用水量相同，即qb=22.326 m3/h水泵自动启动装置安全可靠，屋顶水箱的有效容积为： V=Cqb/(4kb)=2.0*22.326/(4*6)=1.86 m3 （2.2.12）屋顶水箱钢制，尺寸为2.0m*2.0m*0.8m，有效水深为0.6m，有效容积为2.4 m3。2.2.2.9 地下室内贮水池容积本设计高区为设水泵水箱的给水方，因为市政管网不允许水泵直接从官网抽水，故地下室设储水池。其容积V(Qb-Qj)Tb+Vs且QjTt(Qb-Qj)Tb。进入水池的进水管径为取DN70的塑料管，按管中流速为1.0m/s估算进水量，则由给水塑料管水力计算表知Qj=3.8L/s=13.68m3/h。因无生产用水，故Vs=0。水泵运行时间应为水泵灌满屋顶水箱的时间，在该时段屋顶水箱仍在向配水管网供水，此供水量即为水箱的出水量，按最高时平均时来计算，为Qp=Qd/24=212.756/24=8.86 m3/h。则Tb=V/(Qb-Qp)=1.86/（22.326-8.86）=0.14h=8.3min取10min贮水池的有效容积为V(Qb-Qj)Tb+Vs=(22.326-13.68)*0.14+0=1.3 m3水泵运行间隔时间应为屋顶水箱向管网配水的时间。仍然以平均时间用水量估算，Tt=V/Qp=1.86/8.86=0.20h，QjTt=13.68*0.20=2.74 m3。满足QjTt(Qb-Qj)Tb的要求。贮水池的调节容积亦可按最高日用水量的20%25%确定。如按最高日用水量的20%计，则V=212.756*20%=42.55 m3。经比较，二者相差太大，考虑停水时贮水池仍能暂时供水，其容积按后者考虑，即贮水池的有效容积V=42.55 m3。生活贮水池钢制，尺寸为6.0m*6.0m*1.4m，有效水深为1.2m，有效容积为43 m3。2.2.2.10 生活水泵的选择本商住楼为水泵水箱联合供水，生活水泵出水量按最大时流量选用，即：Qh=22.326 m3/h。水池最低水位至水箱出口位置高度为：H1=55.55+8.70=64.25m水泵压力上水管长L=13.6+64.25=77.83m，选用DN80的给水钢管，查相应的水力计算表得：V=1.10m/s，i=0.133总水头损失为：H2=0.133*77.80*1.3=13.45Kpa（局部水头损失取30%）取水箱的岀流水头为20kPa水泵扬程为Hp=642.5+13.45+20=675.95kPa水泵出水量如前所述为22.326 m3/h据此选得水泵为65GDL24126多级离心泵（H=720kPa，Q=24 m3/h，N=7.24KW）2台，一用一备。2.2.2.11 高区底层给水支管的减压 根据我国高层给水排水设计规范GBJ15-98 规定：高层建筑生活给水系统应竖向分区，各分区的最低点的卫生器具配水点的静压力，住宅，旅馆，医院易为300500kPa 。按使最低点静压力400kPa=40mH2O 计算， 54.30 40=14.30mH2O，故只需在4层的给水支管在水表节点前设置减压阀。3 建筑消防系统设计与计算3.1 消防给水系统布置原则 （1）管网布置成环状（2）消防泵出水管直接与室内消防管网连接（3）消防立管 相临消防立管的同层水枪充实水柱能同时到达室内任何位置. 建筑物走廊的端头,宜设置消防立管,立管最大间距不宜大于30米. 立管管径依消防用水量计算确定,但最小管径不宜小于30mm. 消火栓系统与自动喷淋系统管网分开设置（4） 消防管网上必需设置一定数量的控制阀,阀门的布置应保证在管道检修时,关闭的立管不超过一根,阀门应处于常开状态,并有明显的标志.（5） 室内消火栓应设在明显易于取用的地点,严禁伪装消火栓.消防电梯前应设消火栓。（6） 消火栓的静水压不宜大于80m水柱,如超过80m水柱,应采取分区给水系统,消火栓口处的压力超过50m水柱时,应在消火栓处设减压设施。3.2 室外消防系统 室外消火栓系统共设两套地上水泵接合器，分设在建筑北、南面，以便消防车向室内消防管网供水，每个接合器的供水流量：1015L/s。3.3 消火栓的设计与计算该建筑总长30.2m，宽度为28.1m，高度为49.8m。按高层民用建筑设计防火规范（GB5004595，2001）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；另外，消防电梯的前室也需设消火栓。水带长度取25m，展开时的折减系数C取0.8消火栓的保护半径为： R=C*Ld+Ls=0.8*25+3.0=23m（Ls取3m） （3.3.1） 消火栓的布置间距为： S= =15.49m，取15.5m （3.3.2）据此，415层住宅每层设置2个消火栓；地下23层每层设置3个消火栓。其布置图详见附图。3.3.1 水枪喷嘴处水压水枪喷嘴处所需水压计算（水枪喷口直径选19mm）： （3.3.3） 式中 水枪喷嘴处的压力，；试验系数，与有关，此处为12，查表得为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； 水枪充实水柱长度，m；3.3.2 水枪喷嘴的出流量 （3.3.4） 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，查表得B为1.577； 水枪喷嘴处的压力，；3.3.3 水带阻力损失 （3.3.5）式中 水带的水头损失，； 水带长度，m； 水带阻力系数，所选的水带为麻织的直径为65mm，查表得为0.00430。 水枪的射流量，L/s；3.3.4 消火栓口所需压力消火栓口所需的压力计算 （3.3.6）式中 消火栓口的压力，；水枪喷嘴处的压力，； 水带的水头损失，； 消火栓栓口水头损失，按20计算。所以得：3.3.5 校核设置的消防贮水高位水箱最低水位高程55.55m，最不利点消火栓栓口高程47.9m，则最不利点消火栓口的进水压力为55.55-47.90=7.65mH2O=76.5kPa。按高层民用建筑设计防火规范（GB 5004595,2001）第7.4.7.2条规定，大于70kPa可不设增压设施。3.3.6 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A，出水枪数为2支，次不利消防竖管为其相邻消防竖管即B，出水枪数为2支。进行消火栓水力计算时，按图31以枝状管路计算，配管水力计算成果见表31。表31 消火栓给水系统配水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)i*L(kPa)015.23.01000.600.08040.241210.5353.51001.220.30116.102310.5315.01001.220.3014.523410.53+3.87=14.4025.01001.900.77019.25hy=40.11kpa管路总水头损失为Hw=40.11*1.1=44.12kPa消火栓给水系统所需总水压应为 Hx=H1+Hxh+Hw=55.9*10+2.84*10+44.12=631.52kPa （3.3.7）按消火栓灭火总用水量Qx=14.40*3=43.2L/s,选消防泵100D165型两台，一用一备，Qb=1120L/s，Hb=5192mH2O，N=22kPa。根据室内消防用水量，应设置两套水泵接合器。图31 消火栓给水管网计算用图3.3.7 消火栓减压孔板的设计高层民用建筑设计防火规范（GB5004595）7.4.6.5规定：消火栓栓口的压力大于0.50MPa，消火栓应加设减压孔板。仅计算最不利立管的减压孔板，其余立管均按此管加设。减压孔板按式（3.3.8）计算， （3.3.8）式中：Hxh各层消火栓口处所需水压（m）Hb水泵扬程（m），取80m；Z消防水池最高水位至各层消火栓的高度（m），消防水池最高水位标高为-3.9mh由水泵到各层消火栓管路的水头损失（m）根据修正剩余水头值H和消火栓管径D，查相应计算表选择所需孔板孔径，其计算过程见表32。修正剩余水头值 H=。式中,V水流通过孔板后实际流速，m/s; H设计剩余水头。表32 消火栓减压孔板计算表消火栓所在楼层编号各层消火栓标高（m）管长（m）水头损失hy(m)剩余水头值H(m)设计剩余水头值H(m)换算剩余水头值H(m)消火栓支管管径D（mm）孔板孔径d(mm)1547.94.221.16651444.94.20.00525.37651341.94.20.02129.59651238.94.20.02133.81651135.94.2.0.02138.03651032.94.20.02142.2565929.94.20.02146.4765826.94.20.02150.6930.6316.816520723.94.20.02154.9034.8419.126520620.94.20.02159.1239.0621.436519517.94.20.02163.3443.2823.756519414.94.20.02167.5647.5026.066518310.14.20.02171.7851.7228.38651825.34.20.02176.0055.9430.69651811.14.20.02180.2260.1633.016517从上表知：八层及以下设减压孔板，减压孔板孔径见表32。地下室设置口径为17mm的减压孔板。消火栓栓口的出水压力大于0.5Mpa时，连接消火栓的支管应设减压孔板减压。3.3.8 消防水箱消防贮水量按存储10min的室内消防水量。 Vf=0.6Qx=0.6*16.40=9.84m3 （3.3.9）选用标准图S3：S151(一)15m3方形给水箱，尺寸为3600mm*2400mm*2000mm。满足高层民用建筑设计防火规范（GB5004595，2001）第7.4.7.1条规定。消防水箱内的贮水由生活用水提升泵从生活用水贮水池提升充满备用。3.3.9 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Vf1=43.2*2*3600/1000=311m3，而自喷所需Q=303600/10001=108m3故Vf=311+108=419m3，贮水池容积为419 m3。3.4 自动喷淋灭火系统设计与计算3.4.1 自动喷水灭火系统的设计3.4.1.1 自动喷水灭水系统选择高层民用设计防火规范（GB50045-95）规定：“建筑物超过100m的高层建筑及其裙房。除游泳池、建筑面积小于5.00m2的卫生间、不设集中空调且户门为甲级防火门的住宅的用户和不宜用水扑救的部位外均应设自动喷水灭火系统；建筑物建筑高度不超过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。”所以本设计用自动喷水灭火系统的部位有：地下室到十五层。自动喷水灭火系统具有安全可靠、控火灭火成功率高、经济实用、适用广泛、使用长期等优点。该建筑采用湿式自动喷水灭火系统。湿式报警阀设于泵房内，且各层均设水流指示器和信号阀，其信号均送入消防控制中心进行处理。该建筑各层均设自动喷水系统。在选择喷头时，喷头的公称动作温度应比环境最高温度高30，选择公称动作温度为68的玻璃球喷头，喷头类型为下垂型喷头。自动喷水灭火系统管网内的工作压力不应大于1.2MPa，但适当降低管网的工作压力可减少维修工作量和避免发生渗漏。系统设两个湿式报警阀，系统设水泵接合器二个。末端试水装置分别装在三层和十五层。鉴于最高层在发生火灾时喷头的工作压力不够，在屋顶水箱设置加压泵和气压罐。火灾初期10min消防用水量由屋顶水箱供应，火灾10min后消防用水有湿式报警法延时器后的压力开关自动启动消防水泵供应。本建筑物的火灾危险等级为中危险级级，喷水强度为8L/（minm2），作用面积为160 m2，喷头的工作压力为0.10MPa，系统最不利点处喷头最低工作压力不应小于0.05MPa，喷头布置成正方形或矩形，喷头布置间距一般为3.13.1 m2，距墙不大于1.7m，但由于作用面积内的墙体较多，所以喷头的布置较为密集。3.4.1.2 自动喷水灭火系统组成自动喷洒系统由自动喷水灭火泵、自动喷水灭火管网、报警装置、水流指示器、喷头、水泵接合器、高位水箱、加压贮水设备等组成。3.4.1.3 自动喷水灭火系统的主要设备与构筑物本设计采用作用温度为68的闭式玻璃球喷头，查自动喷水灭火系统设计规范（GB50084-2001）7.1.1,喷头应布置在顶板或吊顶下易于接触到火灾热流并有利于均匀布水的位置。查建筑给水排水工程表3.3.2各种类型喷头适用场所，可选用吊顶型喷头。选用2台DA11253分段式多级离心消防泵，一用一备，水泵性能参数：Q= 108m3/h，H =60m，n = 2950 r/min，效率=76%。3.4.1.4 自动喷水系统管道布置与安装（1）自动喷水系统管道布置原则 自动配水灭火系统的配水管网，由直接安装喷头的配水支管，向配水支管供水的配水管，向配水管供水的配水干管以及总控制阀向上（或向下）的垂直立管组成。 当自动喷水系统中设有两个及两个以上报警阀组时，报警阀组前宜设环状供水管道。当其中一条发生故障时，其余进水管应仍能保证全部用水量和水压。 自动喷水灭火系统一般设计成独立系统，在自动喷水灭火系统报警阀后的管网与室内消火栓系统分开设置。报警阀后的管道不许设置其它用水设备，稳压供水管必须在报警阀前与系统相连。系统的每个竖向分区都宜单独设置报警阀组。