某教学楼建筑给水排水工程设计书

1、某教学楼建筑给水排水工程设计书1 课程设计目的及主要内容1.1 课程设计目的1）熟练掌握一般民用建筑给排水工程的设计要点、方法和步骤；2）学会使用有关标准图集和设计规范；3）能完成一般民用建筑给排水施工图设计。1.2 主要内容1）建筑内部生活和消防给水系统。2）建筑内部生活污废水排水系统。3）室内开水供应系统。4）室内消防供应系统。2 原始资料2.1 图纸资料建筑首层平面图；建筑标准层平面图、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。2.2 文字资料（1）本建筑建筑所在地区徐州市，建筑物层数为 4 层。（2）城市给水管网管径 150mm，管顶埋深 1m。城市可靠供水压

2、力 18mH O。2（3）城市排水管网管径 500mm，管底埋深 2m，冰冻线深度 24cm。3 建筑给水系统3.1 用水量的计算用水定额取 40L/（人d；小时变化系数 Kh 取 1.5；使用时数为 8h。人数计算：小办公室按 2 人/间计，大办公室按 4 人/间计，教研室按 4人/间计，计算机房按 100 人计，多功能厅按 200 人计。总人数：764+412=1176 人。最高日用水量：Qmax=117640/1000=47.04 m3/d.最高日最高时用水量：Qh=1176401.5/8=8.82m3/h。3.2 室内所需压力市政管网供水压力为 18mH O，由市政管网可供到 3 层，

3、第 4 层设水箱水泵2联合供水，上行下给式供水。3.2.1 低区 13 层室内所需压力根据计算用图 3-1，低区 13 层管网水力计算成果见表 3-1。3247.8007.8003.90015893.9003.900690.0000.0007-1.50011 接贮水池100.00010120图 3-1 13 层室内给水管网水力计算用图表 3-1 低区 13 层室内给水管网计算表管 段卫生器具名称当量设计DN（mm）v(m/s)1000i管 长沿 程水编号大便器小便池洗手盆拖布总数秒流（m）头损失蹲式6坐式0.50.50.75池1.5量(L/s)（kpa0-15/301/0.530.53.205

4、01.410.9985.15.093-26/4.54.50.76251.412.462-46/4.52/37.50.99321.050.9574-111/661/0.56/4.52/3744.30502.122.246.24145-18/440.72320.740.4955.12.51-616/962/18/46/4.52/3108.54.95701.420.7233.92.826-732/1924/216/812/94/62176.50701.841.223.94.87-1148/2886/324/1218/13.56/9325.57.69801.510.6572717.748-910/60

5、1/0.53/1.52/1.52/366.54.14701.130.4683.91.89-1020/1202/13/1.54/34/6131.55.33701.560.8753.93.410-1128/1684/25/2.56/4.56/91866.12801.210.4214217.711-1276/45610/529/14.524/1812/18511.59.341001.100.2454016.32hy=86.17kPa1H =7.8+0.8-（-1.5）=10.1mH O=101kPa（其中 0.8 为配水嘴距室内地坪的2安装高度）。H2=1.3hy=1.186.17kPa=95kPa

6、H4=50kPa（即最不利点水嘴的最低工作压力）。bd选择 LXL-100N 型螺翼式水表，其最大流量qmax=120m3/h, 性能系数为K =q 2/10=1202/10=1440。则水表的水头损失 h =8.822/1440=0.05kPa，满足正max常用水时12.8kPa 的要求，即 H3=0.05kPa。室内所需总压力： H=101+95+0.05+50=246.05kPa室内所需的压力大于市政给水管网工作压力，不能满足 13 层供水要求， 需要进行调整计算。调整为 12 层由市政管网供水，34 层由水泵水箱联合供水。3.2.2 调整计算调整后，12 为低区，根据计算用图 3-2，

7、低区 12 层管网水力计算成果见表 3-2。3243.9003.9001570.0000.000680.000-1.50089接贮水池100图 3-2 低区 12 层室内给水管网水力计算用图H1=3.9+0.8-（-1.5）=6.2mH2O=62kPa（其中 0.8 为配水嘴距室内地坪的安装高度）。H2=1.1hy=1.148.194kPa=53kPa H4=50kPa选择 LXL-100N 型螺翼式水表，其最大流量qmax=120 m3/h,性能系数为maxdKb=q2/10=1202/10=1440。则水表的水头损失h =8.822/1440=0.05kPa，满足正常用水时H2+H4水箱安

8、装高度满足要求。3.3 屋顶水箱容积本教学楼供水系统水泵自动启动供水。据式 V=Cqb/（4kb，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。水泵自动启动装置安全可靠，屋顶水箱有效容积为：V=Cqb/（4kb =28.82/（46）=0.735m 3屋顶水箱钢制，尺寸为 2.0m1.0m1.0m，有效水深 0.4m，有效容积 0.8m3。3.4 贮水池容积本设计上区设水泵、水箱的给水方式，因为市政给水管不允许水泵直接从管网抽水，故需设贮水池。据建筑给水排水设计规范 GB50015-2003（2009 版）3.

9、7.3，为了方便设计，贮水池的调节容积可按最高日生活用水量的 20%25%确定。如按最高日用水量的 20%计，则 V=47.0420%=9.408m3，取 9.5m3。生活贮水池钢制，尺寸为 3.0m3.0m1.3m，有效水深 1.1m，有效容积9.9m3。3.5 加压水泵的选择本设计的加压水泵是将水加压至水箱，由水箱供给 34 层给水管网，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 14 层全部用水确定。水泵向水箱供水不与配水管网相连，水泵出水量按最大时用水量 8.82m3/h（2.45L/s）计。由钢管水力计算表可查得：当水泵出水管侧 Q=2.45L/

10、s 时，选用 DN80 的钢管，v=0.48m/s,i=0.0779kPa/m；水泵吸水管侧选用 DN100 的钢管，同样可查得，v=0.28m/s,i=0.02kPa/m。压水管长度 29.3m，其沿程水头损失 h =0.077929.3=2.29kPa。吸水管长y度 1.5m，其沿程水头损失 h =0.021.5=0.03kPa。则水泵的管路总水头损失为y（2.29+0.03）1.1=2.6kPa。水箱最高水位与底层贮水池最低水位之差为：21.9-0.1=21.8mH O=218kPa。2取水箱进水浮球阀的流出水头为 20kPa。水泵扬程为Hp=218+2.6+20=240.6kPa=24

11、.06mH2O；水泵出水量为 8.82m3/h（2.45L/s）。据此选得水泵 IS100-80-160A 两台，其中一台备用。4 建筑消防系统4.1 消火栓设计基本数据该教学楼属于二类建筑，建筑高度为 18 m，采用独立的消防给水系统，根据高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95 2005 年版）规定，室内消火栓用水量为 15L/s，同时使用水枪数为 3 只，每支水枪最小流量为 5L/s，最不利情况下，同一立管上同时出水 2 只水枪，立管最小流量为 10L/s。当室内消火栓个数多余 10 个且消防水量大于 15L/s 时，室内消防给水管道应布置成环状，且至少应有两条进水管与室外管道或消

12、防水泵相连。当其中一条进水管发生事故时， 其余的进水管应仍能供应全部的消防水量。栓口直径为 65mm，水带长度 20m，水枪喷嘴口径 19mm，消火栓的充实水柱为 10mH O。24.2 消火栓的布置该建筑总长 54.3m，宽度 34.5m，高度 18m。根据高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95 2005 年版）规定，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，可按下式确定。R 2 - b 2S （4-1）式中：S消火栓间距，m；R = C L + h（4-2）dmh=0.71H（4-3）dR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

13、.9； L 水带长度，m；h水枪充实水柱倾斜 45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 ；mH 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的宽度，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；建筑高度超过 100m 的高层建筑不应小于 13m。由于该建筑的建筑高度小于 100m，根据规范要求，其水枪充实水柱长度不应小于 10m，故取为 12m：mh=0.71H =0.7112=8.52水带长度取 20m，展开时的弯曲折减系数取 0.8，消火栓保护半径：dR=CL+

14、h=0.820+8.52=24.52消火栓采用单排布置，其间距为： S（24.522-12.92）1/2=20.85，取 21m。据此应在走道上布置 2 个消火栓（间距小于 21），另外在楼梯出口处布置 1个，才能满足要求，则每层共设 5 个消火栓。设计采用单出口消火栓，消火栓栓口装置距地面 1.1m，栓出口方向与布置消火栓的墙壁垂直。建筑内采用同一规格的消火栓，消火栓口径 DN65mm ，配备水龙带长度 20m， 水枪喷嘴口径 19mm。4.3 消火栓系统水力计算4.3.1 水枪喷嘴处所需的水压枪口所需压力按下式计算：a HH =fmq1 - j a Hfm（4-3）式中： H枪口所需压力，

15、kPa；qj与水枪喷嘴口径有关的阻力系数；a实验系数，见建筑给水排水工程(第五版)表 3.2.4；fH水枪充实水柱长度，m。m查表，水枪喷口直径选 19mm，水枪系数值为 0.0097；充实水柱 要求不小于 7m，选 H =12m，水枪实验系数 值为 1.21。m则水枪喷嘴处所需压力：Hq=f Hm/ （ 1- f Hm ） =1.21 12/ （ 1-0.0097 1.21 12 ）=16.9mH O=169kPa24.3.2 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.qxh=（BHq）1/2=(1.57716.98) 1/2=5.17L/s5.2L/s5.

16、0L/s4.3.3 水带阻力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：hd=AzLdqxh2=0.00172205.22=0.93m4.3.4 消火栓口所需的水压2Hxh=Hq+hd+Hk=16.9+0.93+2=19.83mH O=198.3kPa4.3.5 校核设置的消防贮水高位水箱最低水位高程 21.30m，最不利点消火栓栓口高程12.80m，则最不利点消火栓口的静水压力为 21.30-12.80=8.5mH O=85kPa70kPa,2可不设增压措施。4.

17、3.6 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 1 支，相邻消防竖管即 x2，出水枪数为 1 支。2Hxh0=Hq+hd+Hk=16.9+0.93+2=19.83mH O=198.3kPaHxh1=Hxh0+H（0 和 1 点的消火栓间距）+h（01 管段的水头损失）=19.83+3.9+0.3479=24.08mH O21 点的水枪射流量qlqxh1=(BH )1/2Hxh1=q2/B+A L q2+2xh1zqxh1=6.00L/sdxh1进行消火栓给水系统水力计算时，按图 4-1 以枝状管路计算，配管水力计算成果见表 4-1。1图 4-1

18、消火栓给水管网计算用图表 4-1 消火栓给水系统配管水力计算表计算管段设计秒流量管长DNVi沿程水头损失015.23.91000.630.08920.34791210.48.91001.210.2952.62552310.416.51001.210.2954.86753415.60.31001.850.6850.2055=8.0464管路总水头损失为 Hw=8.04641.1=8.85kPa 消火栓给水系统所需总水压 Hx 应为：Hx=H1+Hxh+Hw=12.810110+198.3+8.85=325.15kPa2按消火栓灭火总用水量 Qxrf=45L/s，选消防泵 IS125-100-20

19、0B 型 2 台，1 用 1 备。Qb=48.06L/s，Hb=38mH 0（380）kPa，N=3.12kW。4.3.7 消防水箱消防贮水量按贮存 10min 的室内消防水量计算。Vf=qxfTx60/1000=0.6qx=0.645=27 m。选用方形给水箱，尺寸为 3500mm3500mm3000mm。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。4.3.8 消防贮水池消防贮水池按满足火灾延续时间内的室内消防用水量来计算，即 Vf=4523600/1000=324m3。5 建筑内部热水系统计算本工程热水供应采用太阳能热水供应系统。5.1 热水量按要求取每日热水供应时间为

20、8h，取计算用的热水供应温度为 60，冷水温度为 10。设计小时耗热量按公式 Qh=qh（tr-tl）rN0bC（5-1）设计小时热水量 Qr=Qh/（tr-tl）Cr（5-2）式中：qh卫生器具热水的小时用水定额；N0同类型卫生器具数； b卫生器具同时使用百分数,学校按 100计。则设计小时热水量 Qr=qhN0b=5030100=1500L/h=1.5m3/h=0.42L/s 设计每日用水量 qrd=Qrh=1.58=12m3d=12000Ld。5.2 集热器总面积集热器总面积日用水量和水温、当地年平均日太阳辐照量和集热器集热效率等因素计算。5.2.1 局部热水供应系统选择铜铝复合管板集热

21、器，qs 为 90120，取 100kg（m2d 集热器总面积 As= qrd/qs=19200100=192m2。5.2.2 贮热水箱容积太阳能集热系统贮热水箱容积 Vr=qrjdAs=70192=13400 L=13.4m2，尺寸为3m3m2m5.2.3 循环泵强制循环的太阳能即热系统应设循环泵循环泵流量qs= qgzAj=0.02192=3.84L/s循环泵的扬程Hx=hp+hj+hz+hf即 H=1.124.5+50=8mH O。25.3 热水配水管网计算热水系统根据计算用图 4-1 计算，配水管网的计算成果见表 4-1。冷水热水配水管1729831041151312冷水回水管 60图

22、 5-1.热水系统水力计算图）hy=24.50kPa表 5-1.热水排水管网水力计算表序管 段卫生器具当量总qDNV单阻 i管 长 h号编号洗 手 盆数(L/s)(mm)(m/s)(mm/m)yl(m)（mH O（N=0.3）（N）210-110.30.20201.460.1821-261.80.48252.310.3132-3123.60.68321.980.173.90.66743-4185.40.84322.410.253.90.97554-5247.20.97322.830.333.91.28767-810.30.20201.460.1878-910.30.20201.460.1889

23、-1020.60.28202.190.373.91.44910-1141.20.39202.920.623.92.421011-1261.80.48252.310.313.91.211112-133091.08323.120.3942.316.497热水配水管网水力计算中，设计秒流量公式与给水管网计算相同，查热水水力计算表进行配管和计算水头损失。5.4 选择循环泵选取型号为 IS50-32-125 型循环泵，两台，一用一备。6 建筑排水系统本建筑采用生活污水与生活废水合流制排放，采用两根排水立管。6.1 设计秒流量qp=0.12Np1/2+qmax（6-1） 式中：qp 计算管段排水设计秒流量

24、，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，本建筑物取 2.5。6.1.1 立管计算立管 1 接纳的排水当量总数为:Np=(3.616+4.52+0.38+0.756+12) 4=302设计秒流量 qp1 =0.122.5（302）1/2+3=8.2L/s立管 2 接纳的排水当量总数为:Np=3.610+4.51+0.33+0.752+12+103.6+4.51+0.752+12+3.68+4.52+0.32+0.752+12=130.8设计秒流量 qp2 =0.122.5（130.8）1/2+3=6.

25、4L/s查表知，两立管均选用管径为 De160mm 的塑料管，斜三通 45。因立管 1 设计秒流量 8.2L/s 大于表中 De160mm 排水塑料管的最大允许排水流量 7.4L/s， 所以需设专用通气立管，管径为 110mm；立管 2 设计秒流量 6.4L/s 小于表中De160mm 排水塑料管的最大允许排水流量 7.4L/s，所以不需设专用通气立管。立管底部和排出管仍采用 De160mm 的管材,采用通用坡度 0.010。6.1.2 横支管计算6.1.2.1 连接立管 1 的横支管连接立管 1 的横支管根据计算用图 6-1 计算，连接立管 1 的横支管管网水力计算成果见表 6-1。9188

26、1724151623674 5314131221202221011191图 6-1 室内接排水立管 1 的排水横管网水力计算用图表 6-1 接排水立管 1 的排水横管的水力计算表管段编号大便器卫生器具名称小便洗手拖布当量总数设计秒流De（mm）坡度 i蹲式坐式池盆池量3.64.50.30.31.0(m/s)1-21/0.30.30.1500.0252-32/0.60.60.2500.0253-43/0.90.90.3750.0154-54/1.21.20.4750.0155-65/1.51.50.5750.0156-76/1.81.80.6750.0157-87/2.12.10.7750.01

27、58-98/2.42.40.8750.01510-116/1.81.80.6750.01511-126/1.82/23.80.86750.01512-131/3.61/4.56/1.82/211.92.51100.01213-143/10.81/4.56/1.82/219.12.81100.01214-155/181/4.56/1.82/226.33.041100.01215-167/25.21/4.56/1.82/233.53.241100.01216-179/32.41/4.56/1.82/240.73.41100.01217-1811/39.61/4.56/1.82/247.93.611

28、00.01219-201/4.54.51.51100.01220-211/3.61/4.58.12.41100.01221-222/7.21/4.511.72.531100.01222-233/10.81/4.515.32.71100.01223-244/14.41/4.518.92.81100.01224-185/181/4.522.52.91100.01218-916/57.62/96/1.82/270.44.021250.0156.1.2.2 连接立管 2 的横支管连接立管 2 的横支管根据计算用图 6-2，连接立管 2 的横支管管网水力计算成果见表 6-2。51098164715361

29、4121312011191718202122图 6-2 室内接排水立管 2 的排水横管网水力计算用图表 6-2 接排水立管 2 的排水横管的水力计算表管段编号大便器卫生器具名称小便洗手拖布当量总数设计秒流De（mm）坡度 i蹲式坐式池盆池量3.64.50.30.31.0(L/s)0-11/110.33500.0251-21/0.31/11.30.43750.0152-31/3.61/0.31/14.91.631100.0123-42/7.21/0.31/18.52.071100.0124-52/7.21/4.51/0.31/1132.581100.0126-71/3.63.61.21100.0

30、127-82/7.21/0.37.52.021100.0128-93/10.82/0.611.42.211100.0129-104/14.43/0.915.32.371100.01211-121/110.33500.02512-131/0.31/11.30.43750.01513-141/3.61/0.31/14.91.631100.01214-152/7.21/0.31/18.52.071100.01215-163/10.81/0.31/112.12.21100.01216-104/14.41/0.31/115.72.41100.01210-58/28.83/0.91/0.31/1312.8

31、71100.01218-174/14.41/0.31/115.72.41100.01217-198/28.81/0.31/130.12.851100.01222-212/7.21/4.51/0.31/1132.581100.01221-206/21.61/4.52/0.61/0.31/1283.11100.0126.2 检查口的设置塑料排水立管宜每六层设置一个检查口，但是在建筑物最低层和设有卫生器具的二层以上建筑物的最高层，应设置检查口，检查口应在地面（楼板）以上1.0m，并应高于该层卫生器具上边缘 0.15m，即在底层和立管 1 和立管 2 的最高层设置检查口。6.3 化粪池的计算和选型化粪

32、池有效容积的计算公式：aN q tV =+24 1000aN a T (1 - b) K m(1 - b)1000（6-2）式中：V化粪池有效容积， m 3； N设计总人数（或床位数）； 使用卫生器具人数与总人数的百分比，取 40%；q每人每日污水量，生活污水与生活废水合流排放，取 36L/capd；a每人每日污泥量，生活污水与生活废水合流排放，取 0.7 L/capd；t污水在化粪池内停留时间，h，取 12 h；T污泥清掏周期，d；取 180 d； b新鲜污泥含水率，取 b = 95%； c化粪池内发酵浓缩后污泥的含水率，取 c = 90%； K污泥发酵后体积缩减系数，取 0.8； m清掏污

33、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：=aN q tV+ 0.48a T 1000 24V=0.41176(3612/24+0.480.7180)/1000=37m3（6-3）日处理水量大于 10 m3，采用矩形 3 格化粪池，第一格占总容积的 60%，其余两格各占 20%。7 建筑雨水工程7.1 设计降雨强度降雨强度的计算公式为：167 A(1 + c lg P)(q =(t + b)n（7-1）式中：q设计降雨强度， L P设计重现期，a； t降雨历时，min；s 100m 2 )；Ab、c、n 为当地降雨参数。查苏北淮安的降

34、雨强度公式为：5030.04(1 + 0.887 lg P)q =(t + 23.2)0.88（7-2）本设计设计重现期取 2 年，降雨历时取 5min，则5030.04(1 + 0.887 lg P)q =( + 23.2)=5030.04(1 + 0.887 lg 2)(5 + 23.2)= 3.37 L s 100m 2t0.880.88降雨厚度 H=121mm/h。7.2 立管汇水面积本设计采用普通外排水雨水系统，屋面划为九个汇水区，1、2、3、4、5 区汇水区面积分别为 75.3 m 2 ，6 区汇水区面积为 124.9 m 2 ，7、8 区汇水区面积为126 m 2 ，9 区汇水区

35、面积为 91.53 m 2 ，屋顶布置檐沟。7.3 立管泄水量雨水量可按下式计算：Q = y Fq10000式中：y 径流系数，屋面取 0.9；F屋面设计汇水面积， m 2 ；Q屋面雨水设计流量，(L s ；)（7-3）q当地的降雨强度， L s 10000m 2九根排水立管，1、2、3、4、5 号立管 Q=2.28 Ls ，6 号立管 Q=3.79 Ls ， 7、8 号立管 Q=3.82 Ls ，9 号立管 Q=2.78 Ls7.4 立管管径按堰流式斗雨水系统查表得：选用管径 100mm 立管，满足泄水要求。8 管道的布置与敷设8.1 建筑给水管道的布置与敷设1 满足最佳水力条件：（1）给水

36、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，给水引入管宜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。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。8.2 建筑排水管道布置与敷设8.2.1 建筑物内排水管道布置应

37、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）排水管道不得穿越住宅客厅、餐厅，并不宜靠近与卧室相邻的内墙；7）排水管道不宜穿越橱窗、壁柜；8）塑料排水立管应避免布置在易受机械撞击处；当不能避免时，应采取保护措施；9）塑料排水管应避免布置在热源附近；当不能避免，并导致管道表面受热温度大于60 时，应采取隔热措施。塑料排水立管与家用灶具边净距不得小于0.4m ；10）当排水管道外表面可能结露时，应根据建筑物性质和使用要求，采取防结露措施。