毕业设计（论文）-某20层综合大厦给水排水设计

第一章设计任务及设计资料1.1设计任务根据杭州市建委及有关部门批准的设计任务书，拟在市区建造一幢商务综合大厦。本工程为地下一层，地上20层建筑物，屋面标高74.4米。要求设计该建筑内给水排水工程，具体设计项目为：①室内给水系统设计；②室内消防系统（包括消火栓系统，自动喷淋系统）设计；③室内排水系统设计；④水泵房设计。1.2设计资料 1、建筑设计资料该建筑是一幢商务综合大厦，地下设有一层，地上设有20层。工程为框架剪力墙结构。首层室内地面标高为±0.000米，该建筑74.4米为高层建筑。根据建筑的性质、用途，室内设有完善的给排水卫生设备；该建筑要求消防给水安全可靠，设置独立的消火栓系统及自动喷水灭火系统，每个消火栓箱内设消防泵启动按钮，消防时可直接启动消防泵。生活水泵要求自动启闭。所有管道采用暗装敷设方式。 2、城市给水排水管道资料 （1）给水水源：本建筑以城市给水管网为水源，从市政管道东侧取水，管径DN300。常年提供的资用水头为18m。要求不允许从管网直接抽水。 （2）排水条件：该城市排水为合流制排水。第二章设计说明2.1建筑给水工程2.1.1给水方式选择市政外网可提供的常年资用水头为18m，远不能满足建筑内部用水要求，故考虑二次加压。由于不允许从管网直接抽水，现提出两种给水方式：设水池、水泵和水箱的给水方式和下层由外网直接供水上层设水池、水泵或水箱部分加压的给水方式。经技术经济比较，后者可利用室外管网的资用水头，能源消耗相对较少，故采用。该方式下层与外网直连，利用外网水压直接供水，上层利用水泵提升，水箱调节水量供水。水箱、水池储备一定水量，停水停电时，上层可延时供水，供水较可靠。2.1.2给水系统分区由《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)第1.0.3条知：建筑高度小于24m的公共建筑或小于10层的住宅称为低层建筑；建筑高度高于或等于24m的公共建筑或高于或等于10层的住宅称为高层建筑。对于高层建筑而言，生活给水系统由于其层数多、竖向高度大，为避免建筑低层配水点静水压力过大，需要进行竖向分区。合理的确定高层建筑给水系统的竖向分区，关系到给水系统的运行、使用、维护、管理、投资节能等情况的效果，是高层建筑给水系统的首要环节。目前，国内外在高层建筑给水设计中，普遍都是以给水分区最低层配水点处最大允许静水压力值为依据，进行竖向分区的。我国《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)第3.3.5规定：各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa，特殊情况下不宜大于0.55MPa。根据规范要求，并结合该大厦层数、功能及室外供水压力，将该建筑竖向分为3个供水区，分区结果如表2-1所示表2-1给水系统竖向分区表分区名分区范围静水压力（m）静压校核备注低区-1层～2层[4.2－(-4.2)]×1.2+313.08＜18，符合规范要求低区所计算的是该区所需的最小工作压力，沿程水损取20%静压，3m为自由水头中区3层～13层44.4－4.240.2＜45，符合规范要求高区14层～机房层74.4－44.430＜45，符合规范要求 对于分区三个以上的高层建筑，给水系统的供水方式应进行方案比较，方案比较可遵循供水技术可靠、经济合理的原则，从中选出两个可行性方案进行比较优缺点。该建筑给水系统竖向分为3区，其中低区由市政管网直接供水，中区和高区给水需进行二次加压，中区和高区给水方案比较如表2-2所示。表2-2中区、高区给水方案比较表供水方案供水方式说明优缺点使用范围备注变频调速水泵给水方式采用离心式水泵配以变频调速控制装置，通过改变电机定子的供电频率来改变电机的转速，从而使水泵的转速发生变化高效节能，比一般设备节能10%-40%；设备占地面积小，不设高位水箱，减少了建筑负荷，节省水箱占地面积，又可有效的避免水质的二次污染适用于水量随机变化的的用户为避免系统在小流量或微流量用水情况下，水泵工作效率低，宜为该系统配备小型气压罐高位水箱-减压给水方式屋顶设置高位水箱，水泵统一加压，利用减压阀减压，上区供下区用水供水较可靠，设备与管道较简单，投资较节省，设备布置较集中，维护管道较方便，下区供水受上区的限制，能源消耗较大允许设置高位水箱，电力供应比较充足，电价较低的各类高层建筑变频调速并联给水方式图如图2-1所示，高位水箱-减压给水方式图如图2-2所示。高位水箱-减压给水方式各区独立运行，互不干扰，能源消耗合理。但由于采用水箱的给水方式时地层水压较大，容易对卫生器具造成损坏，并且水箱会产生二次污染；另一方面，管材消耗较多，水泵型号较多，投资较多，水箱占用较大的设备层面积。而变频调速并联给水方式高效节能、占地面积小，省去屋顶水箱，不会产生二次污染，对建筑荷载要求降低，且屋顶未允许设置高位生活水箱；水泵型号及台数较多，投资较大，水泵控制及调节较麻烦。综合考虑，本设计确定中、高区选择变频调速水泵供水方式。图2-1变频调速并联给水方式图1－进水管；2－水表井；3－水池；4－中区水泵；5－高区水泵；6－气压罐图2-2高位水箱-减压给水方式图1－进水管；2－水表井；3－水池；4－水泵；5－高位水箱；6－减压阀2.1.3给水系统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、水泵和水箱设备组成。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，管材均采用给水塑料管，采用承插式接口，用弹性密封圈连接。 （2）管道外壁距墙面不小于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、柱净距为20～25mm。 （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。给水管与热水管道平行时，给水管设在热水管下面100mm。 （4）立管通过楼板时应预埋套管，且高出地面10～20mm。 （5）在立管横支管上设阀门，管径DN＞50mm时设闸阀，DN≤50mm时设截止阀。 （6）引入管穿地下室外墙设套管。 （7）给水横干管设0.03的坡度，坡向泄水装置。 （8）贮水池采用钢筋混凝土，贮水池上部设人孔，基础底部设水泵吸水坑，生活水泵吸水管在消防水位面上设小孔，保证消防储备水量不动用。为保证水质不被污染，水池底板做放水处理，水池内设导流墙。 （9）生活泵设于地下一层。所有水泵出水管均设缓闭止回阀，除消防泵外其他水泵均设减震基础，并在吸水管和出水管上设可曲挠橡胶接头。 给水管道与其他管道和建筑结构的最小净距如表2-3所示。表2-3给水管与其他管道和建筑结构之间的最小净距表给水管道名称室内地面(mm)地沟壁和其它管道(mm)梁、柱、设备(mm)排水管备注水平净距(mm)垂直净距(mm)引入管≥1000≥150在排水管上方横干管≥100≥100≥50且此处无接头≥500≥150在排水管上方立管管径≥25<3232～50≥3575～100≥50125～150≥602.2建筑消防工程2.2.1建筑物类别和火灾危险等级的确定根据《高层民用建筑设计防火规范》(CB50045-95)(2005年版)第1.0.3知，该大厦属于高层建筑。根据设计资料，参照《高层民用建筑设计防火规范》(CB50045-95)(2005年版)第3.0.1及《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2001)(2005年版)附录A，确定该建筑物类别为一类，火灾危险等级为中危险级Ⅰ级。根据《高层民用建筑设计防火规范》(CB50045-95)(2005年版)，该建筑需要设置室内消火栓给水系统、室外消火栓给水系统和自动喷水灭火系统。由于建筑内的人口数不超过25000人，所以该建筑同一时间的灭火次数按1次计。火灾延续时间按3.00h计算，自动喷水灭火系统延续时间按1.00h计算。该建筑室内消火栓用水量为40L/s，室外消火栓用水量为30L/s。该建筑自动喷水系统喷水强度为6L/min·m2，作用面积为160m2。2.2.2室外消火栓给水系统 室外消火栓系统为低压制，消防用水由街道上的消火栓提供。消防水池与生活水池分别独立设置。2.2.3室内消火栓系统 室内消火栓系统可以分为独立、区域集中的室内消防给水系统，高压、临时高压消防给水系统，分区、不分区室内消防给水系统等，如表2-4所示。表2-4室内消火栓系统形式表分类依据系统分类系统说明优缺点适用范围按消防给水系统的服务范围分独立的室内消防给水系统每栋高层建筑设置一套室内消防给水系统系统安全性较高，但管理比较分散，投资大适用于地震去人防要求较高的建筑物以及重要的建筑物区域集中的室内消防给水系统数栋或数十栋高层建筑物形成的建筑群，共用一个消防加压泵房系统便于集中管理，在某些情况下可节省投资，但在地震区其安全性较低适用于有合理规划的高层建筑区按消防给水系统压力分高压消防给水系统管网内经常保持灭火所需水量、水压，消防时，直接使用灭火设备灭火系统简单，供水安全。不需设置水箱临时高压消防给水系统设有消防泵房，平时水压不满足消防要求，火灾时需启动消防泵才能满足水压要求需设置水箱按建筑高度分不分区室内消防给水系统不需设置水箱，消防用水由室外高压管网直接供给系统简单，设备少。但对管材管件及用水设备等的耐压要求高建筑高度不超过50m的工业与民用建筑分区室内消防给水系统通常设置高位水箱，用来贮存火灾初期消防用水建筑高度超过50m的工业与民用建筑 根据该建筑的实际情况，结合《高层民用建筑设计防火规范》(CB50045-95)(2005年版)第7.4.6.5规定：消火栓栓口的静水压力不应大于1.00MPa，当大于1.00MPa时，应采取分区给水系统。消火栓栓口的出水压力大于0.50MPa时，应采取减压措施。确定该建筑的室内消防给水系统形式为：独立、临时高压、不分区室内消防给水系统。室内消火栓为临时高压制，系统由蓄水池、消防水泵、屋顶水箱联合供水。管网竖向成环状，设置2组水泵结合器。屋顶设高位水箱1个，贮存不少于18m3的消防用水量。系统设消火栓泵3台（其中1台备用）。消防水泵可由消火栓处启泵按钮直接启动同时向消防中心报警，水泵现场及消防中心均可控制启泵。消火栓处设有消防卷盘。主泵停止工作时，备用泵直接投入工作。 消火栓布置范围包括全部各楼层、消防电梯前室和屋顶检验用。 火灾初期10min消防用水量由屋顶水箱供应，火灾10min后消防用水量由地下室消防泵供应。 消火栓箱内均设有远距离启动消火栓的按钮，以便在使用消火栓灭火的同时启动消防泵。 在屋顶水箱间设气压给水罐1台和增压泵3台（1台备用），气压给水罐的调节容积为1.0m3，增压泵按两股消火栓水枪出水量考虑，罐内压力变化通过压力继电器自动控制水泵的停启。消火栓启动后，增压泵自动停止工作。2.2.4自动喷水灭火系统 自动喷水灭火系统是一种在火灾发生时，能自动打开喷头喷水并同时发出火警信号的消防灭火设施。自动喷水灭火系统具有安全可靠、经济实用、成功灭火率高的优点。根据我国国民经济发展情况，目前要求安装自动喷水灭火系统的建筑均为性质重要、火灾危险性大；人员集中、不易疏散、外部增援较困难的建筑或场所。我国《高层民用建筑设计防火规范》(CB50045-95)(2005年版)第7.6条规定，高层建筑下列部位均应设置自动喷水灭火系统：①建筑高度不超过100m的一类高层建筑及其裙房的下列部位(普通住宅和高层建筑中不宜用水扑救的部位除外)：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。②建筑高度超过100m的高层建筑，除面积小于5.00m2的卫生间、厕所和不宜用水扑救的部位外，均应设置自动喷水灭火系统。③二类高层建筑中的商业营业厅，展览厅等公共活动用房和建筑面积超过200m2的可燃物品库房。④高层建筑中经常有人停留或可燃物较多的地下室房间、歌舞娱乐、放映游艺场所等。以下是几种自动喷水灭火系统类型的比较：表2-5自动喷水灭火系统类型表系统类型系统特点适用范围湿式自动喷水灭火系统系统管道内始终充满有压水，灭火速度快、控火效率高适用于环境温度大于4度且小于70度的场所干式喷水灭火系统在干式报警阀前的管道内充有压力水，报警阀后的管道内充以压力气体适用于环境温度小于4度或大于70度的场所预作用喷水灭火系统系统的管道中平时无水，呈干式，充以低压压缩空气适用于建筑装饰要求高，灭火要求及时的建筑物水幕系统喷出的水形成水帘状，与防火卷帘、防火幕配合使用适用于防火隔断、防火分区及局部降温喷雾系统使用范围广，不仅可提高扑灭固体火灾的灭火效率，而且不会造成液体火飞溅，电器绝缘性好适用于扑灭可燃液体火灾、电器火灾 该设计采用湿式自动喷淋灭火系统。该系统由闭式喷头、报警装置(水力警铃、压力开关)、湿式报警阀、管网及供水设施等组成。设3组湿式报警阀，报警阀后管网为枝状网，每层防火分区均设水流指示器。管网均接水泵结合器2组。设自动喷水加压泵3台，两用一备；气压罐1个；增压泵3台，二用一备；系统由贮水池-自动喷淋系统-屋顶水箱联合供水。 自动喷淋喷头均采用闭式68℃级的玻璃球喷头，地下室采用直立型喷头，其余均采用吊顶型喷头。喷头的布置范围包括库房、办公室、公共部分的走廊。每个喷头的保护面积不超过12.5m2。 各层均设末端试压装置，废水排入污水或雨水管道。 火灾初期10min消防用水量由屋顶水箱供应，火灾10min后消防用水量由湿式报警阀延时器后的压力开关自动启动消防水泵供应。2.2.5气体消防系统 在消防控制中心、变配电房等采用气溶胶自动灭火装置并设有感温、感烟装置，在发出声光报警后，才启动EBM灭火装置。2.2.6消防排水 在消防电梯下设集水坑，消防废水经污水提升泵提升后排入室外管网。水泵由集水坑处浮球开关自动控制停启，也可手动停启。2.2.7消防灭火器的配置 根据建筑内部各部位的使用功能，相应配置手提式干粉灭火器，以配合消防给水灭火系统。2.2.8消防管道安装与布置 1、消火栓系统 （1）消火栓给水管道的安装与生活给水管道基本相同。 （2）管材采用热浸镀锌钢管，沟槽式机械接头。 （3）消火栓立管管径为125mm，消火栓口径为65mm；水枪喷口直径为19mm；水龙带为麻织，直径65mm，长25m。 （4）为了使每层消火栓出水流量接近设计值，在栓口静压超过0.5Mpa时设置减压稳压消火栓。 （5）消火栓口离地面高度为1.1m。 2、自动喷水灭火系统 （1）管道均采用内外壁热浸镀锌钢管，采用沟槽式连接件（卡箍）或丝扣链接。 （2）设置吊架和支架位置以不妨碍喷头喷水的原则，吊架距喷头的距离应大于0.3m，距末端喷头的距离应小于0.7m。 （3）报警阀应设在距地面1m左右。 （4）供水干管在便于维修的地方设分隔阀门，阀门经常处于开启状态。 （5）装置喷头的场所，注意防止腐蚀气体的侵蚀，不受外力的撞击，要定期清除喷头上的尘土。2.3建筑排水工程2.3.1排水方式选择 在确定建筑内部排水体制和设置建筑内部排水系统时，应根据污、废水性质、污染程度、室外排水体制和城市污水处理设施完善程度以及污水有无回用要求等因素，通过经济技术比较确定。 由于所在城市采用合流制排水，该建筑采用合流制排水系统，生活污水经过室外化粪池处理后再排入城市下水道，地下室排水经潜水泵提升后再排除。2.3.2排水系统类型的确定 污水排水系统通气的好坏直接影响着排水系统的正常使用，按系统通气方式，建筑内部污废水排水系统分为单立管排水系统、双立管排水系统和三立管排水系统。如表2-6所示。表2-6污废水排水系统类型表系统类型系统说明适用范围单立管排水系统无通气管的单立管排水系统立管顶部不与大气相通适用于立管短，卫生器具少，排水量小，立管顶部不便伸出屋面的情况有通气的普通单立管排水系统排水立管向上延伸，穿出屋顶与大气相通适用于一般多层建筑特制配件在横支管与立管连接处，设置特制配件代替一般的三通；在立管底部与横干管或排出管连接处设置特制配件代替一般的弯头适用于各类多层、高层建筑双立管排水系统系统由一根排水立管和一根专用通气立管组成，利用排水立管与另一根立管之间进行气流交换适用于污废水合流的各类多层和高层建筑三立管排水系统系统由三根立管组成，分别为生活污水立管、生活废水立管和通气立管。适用于生活污水和生活废水分流的各类多层、高层建筑 该建筑属于高层建筑，而且采用的排水体制为合流制。由于各层连接排水立管的卫生器具不多且连接管段较短，故设专用通气立管。考虑到系统的安全性、统一性和施工的方便与美观要求，确定本设计的排水系统类型为双立管排水系统。2.3.3排水系统组成 建筑内部污废水排水系统应能满足以下三个基本要求：首先，系统能迅速畅通地将污废水排到室外；其次，排水管道系统内的气压稳定，有毒有害气体不进入室内，保持室内良好的环境卫生；第三，管线布置合理，间断顺直，工程造价低。 为满足上述要求，建筑内部污废水排水系统的基本组成部分有：卫生器具和生产设备的受水器、排水管道、清通设备和通气管道。在有些建筑物的污废水排水系统中，根据需要还设有污废水提升设备和局部处理构筑物。 排水立管顶端应设置伸顶通气管，其顶端应装设风帽或网罩，避免杂物落入排水立管。伸顶通气管的设置高度与周围环境、该地的气象条件、屋面使用情况有关，一般高出屋面不小于0.3m，本设计中伸顶通气管高出屋面1.0m。当污水通气管立管的长度大于50m时，其管径应与污水立管相同。2.3.4排水管道布置与安装 高层建筑的排水管道的布置应满足良好的水力条件，还需考虑维护的方便，保证管道正常运行以及经济和美观的要求。（1）排水顺畅、水力条件好 为使排水管道系统能够将室内产生的污废水以最短的距离、最短的时间排出室外，应采用水力条件好的管件和连接方法。排水支管不宜太长，尽量少转弯，连接的卫生器具不宜太多；立管宜靠近外墙，靠近排水量大、水中杂质多的卫生器具；排出管以最短的距离排出室外，尽量避免在室内转弯。（2）保证设有排水管道房间或场所的正常使用 在某些房间或场所布置排水管道时，要保证这些房间或场所正常使用。（3）保证排水管道不受损坏 为使排水系统安全可靠的使用，必须保证排水管道不会受到腐蚀、外力、热烤等破坏。如管道不得穿过沉降缝、烟道、风道；管道穿过承重墙和基础是应有预留孔洞；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；排水立管采用柔性接口。（4）室内环境卫生条件好 管道不得穿越卧式、病房等对卫生、安静要求较高的房间，并不宜靠近与卧式相邻的内墙；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管底垂直距离小于表2-7规定的最小距离时，底部支管应单独排出。表2-7最低横支管与立管连接处到立管管底的垂直距离立管连接卫生器具的层数最小垂直距离（m）≦40.455～60.757～121.213～193≧206（5）施工安装、维护管理方便 为便于施工安装，管道距楼板和墙应有一定的距离。为便于日常维护管理，排水立管宜靠近外墙，以减少埋地横干管的长度。 应按规范规定设置检查口或清扫口。如铸铁排水立管上检查口之间的距离不宜大于10m，塑料排水立管宜每6层设置一个检查口。但在建筑物的最底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(楼)面以上1.0m，并应高于该层卫生器具上边缘0.15m。 在连接2个及2个以上的大便器或3个及3个以上卫生器具的铸铁排水横管上，宜设置清扫口。在连接4个及4个以上的大便器的塑料排水横管上宜设置清扫口。清扫口宜设置在楼板或地坪上，且与地面相平。 在水流偏转角大于45°的排水横管上，应设置检查口或清扫口。当排水立管底部或排出管上的清扫口至室外检查井中心的距离大于表2-8的数值时，应在排出管上设置清扫口。表2-8排水立管或排出管上的清扫口至室外检查井的最大允许长度管径(mm)5075100>100最大长度(m)10121520（6）占地面积小，总管线短，工程造价低。2.3.5排水管材 常用的建筑排水管材基本可分为两大类：金属管材与非金属管材，其主要优缺点及使用条件如表2-9所示。表2-9常用排水管材的优缺点及适用条件类别管材名称主要优缺点使用条件金属管材机械离心铸铁管机械强度好，抗腐蚀、抗震(使用柔性接口)性能好，使用寿命长，造价较高适用于高层排水，特别是有抗震要求的场所钢管机械性能好，强度高，耐高压，易腐蚀可用于φ80一下污水提升、雨水排除(需做好内外防腐)以及其他一些有特殊要求的场合衬塑钢管机械性能好，强度高，耐腐蚀，造价高适用于排除有化学腐蚀性液体的场合非金属管材塑料管材重量轻，管件尺寸小，施工安装方便，耐腐蚀，造价低，但强度低，耐寒耐热差，易老化，使用寿命短可用于一般公共建筑的公厕，多层住宅排水等场所，但用于居住建筑时应采取消声措施混凝土管强度较好，造价低，但管体重适用于室外小区排水，室内很少使用钢筋混凝土管机械强度好，造价低适用于室外、市政干线排水带釉缸瓦管质轻，造价低，但脆、易碎室内外排水均较少使用，可用于室外绿地排水 建筑生活排水管道管材的选择，应综合考虑建筑物的使用性质、建筑高度、抗震要求、防火要求及当地的管材供应条件，因地制宜选用。管材选用应符合《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)第4.5.1条要求： 1、居住小区内排水管道，宜采用埋地排水塑料管、承插式混凝土管或钢筋混凝土管。 2、建筑物内排水管道应采用建筑排水塑料管及管件或柔性接口机制排水铸铁管及相应管件。 3、当排水温度大于40度时，应采用金属排水管或耐热塑料排水管。 该建筑为高层办公楼，若选用塑料管材，则必须选用消声管材，如夹心塑料管或带内螺旋线管；且管径≥100mm穿越楼层时，须加设阻火圈以防止火灾蔓延，这样就相应提高了造价，而且管线出屋面及埋地、出户部分都不宜再用塑料管材（防冻脆破裂），带来了施工的不便。 若选用机械离心排水铸铁管，虽造价略显高些，但其强度、防腐、耐热、隔声、抗震性能等都比较理想，并且有使用年限长，施工方便等优点，是高层建筑比较理想的换代产品。因此，本工程首选此类产品，接口采用柔性接口。 由于该办公楼高度大，受风力作用和地震影响均会造成较大的摆动，据有关资料介绍由此引起的屋间变位约为层高的1/200～1/100。因此本设计中排水系统的管道接口形式及连接方式为柔性接口，即与管材配套的橡胶圈、卡箍接口，以避免建筑竖向的变位大时，接口开裂漏水。第三章设计计算3.1给水系统设计计算3.1.1用水量的计算 根据建筑设计料、建筑性质和卫生器具完善程度，查设计手册得相应用水量标准。 （1）办公总面积13680m2，按10m2/人计算，总办公人员1368人，使用时间为10h，生活用水定额40L/(每人每班)，小时变化系数。 （2）未预见水量按日用水量的15%计算。 计算最高日用水量和最大时用水量：（一）最高时用水量 建筑物最高时用水量按下式计算式中，为最高时生活用水量，m3/d；为设计单位数，即为办公人数；为单位用水定额，取值为40L/(每人每班)。（二）最大时生活用水量 最大时用水量应根据最高时生活用水量、使用时间和时变化系数计算。式中，为最大时生活用水量，m3/h；为最高时生活用水量，m3/d；为每日使用时间，h；为时变化系数，取2.0。 总用水量计算见表。表3-1低区用水量计算表序号名称用水单位数用水定额最大日用水量Qd(L/d)Kh最大时用水量Qh(L/h)用水时间T(h)1办公室136人/班40L/(人·班)54402.01088102未预见用水量816163合计62561251表3-2中区用水量计算表序号名称用水单位数用水定额最大日用水量Qd(L/d)Kh最大时用水量Qh(L/h)用水时间T(h)1办公室748人/班40L/(人·班)299202.05948102未预见用水量4488892合计344086840表3-3高区用水量计算表序号名称用水单位数用水定额最大日用水量Qd(L/d)Kh最大时用水量Qh(L/h)用水时间T(h)1办公室476人/班40L/(人·班)190402.03808102未预见用水量2856571合计218964379 综上，建筑生活用水量统计如下：3.1.2水池、水表的计算 1、水池的计算高层建筑的生活给水系统，应能充分、安全、可靠地保证生活用水。为此，在市政供水管网不能满足建筑用水要求，而又不允许直接从室外管网抽水时，应设置贮水池。 贮水池的容积应根据用水对象的要求，结合市政供水的可靠程度确定。可以设置生活及消防共用水池，也可以将生活与消防贮水池分别独立设置。（1）设计计算依据贮水池的生活调节容积可按下式计算：式中Vy贮水池有效容积，m3；Qb水泵的出水量，m3/h；Qg水池的进水量，m3/h；Tb水泵运行时间，h；Tt水泵运行时间间隔，h。工程中，常常会由于资料不足，较难按照理论公式(1-3)确定贮水池生活贮水容积。此时，可以采用建筑日用水量的百分数估算生活贮水量，通常可取日用水量的20%～25%，最大不得大于48h的用水量。（2）水池的计算 为保证生活用水水质，该建筑的生活贮水池独立设置，由于资料不足，且低区由市政供水，故生活贮水池的容积取中、高区日用水量的25%，则生活贮水池的有效容积为： 将生活贮水池设置在地下一层的设备间内，采用不锈钢材料，几何尺寸为：，有效容积为：，总容积为：。 2、引入管设计流量的确定 （1）设计计算依据 建筑物的给水引入管的设计流量，符合下列要求： ①当建筑物内的生活用水全部由室外管网直接供水时，取建筑物内的生活用水设计秒流量； ②当建筑物内的生活用水全部自行加压供给时，引入管的设计流量应为贮水调节池的设计补水量。设计补水量不宜大于建筑物最高日最大时生活用水量，且不得小于建筑物最高日平均时生活用水量； ③当建筑物内的生活用水既有室外管网直接供水，又有自行加压供水时，应按上述第1、2款计算设计流量后，将两者叠加作为引入管的设计流量。 （2）引入管设计流量的确定 本设计符合上述第3条所述的情况，引入管的设计流量应为低区生活用水设计秒流量和中、高区贮水池设计补水量的叠加。 低区设计秒流量按式计算，其中取1.5。经计算得当量总数Ng=14.5，则(注：1.1为大便器延时自闭阀附加流量)。 为保证安全供水，中、高区的贮水池设计补水量取建筑物最高日最大时生活用水量的90%，即。则生活引入管道的设计流量为。 本设计采用室外生活管道和消防管道分用系统，引入管管径设计按建筑生活用水量达到最大时流量时的用水量确定。 最大时生活流量，室内、外消防用水量。 3、水表的选择（1）设计计算依据 水表的选择包括确定水表的类型及口径，水表的类型应根据水表的特性和通过水表的水质、水量、水温、水压等情况选定。水表的口径，在通过的水量较均匀时，应使水表的设计流量不大于水表的公称流量，而在通过水量不均匀时，可按设计流量不大于水表的最大流量确定水表的口径，并应校核水表通过设计流量时，其水头损失应满足表3-4规定。表3-4水表水头损失允许值(kPa)表型正常用水时消防时旋翼式＜24.5＜49.0螺翼式＜12.8＜29.4（2）设计计算 本设计中，由两根DN250mm的连接管将市政给水引入室外环状管网，平时按每条引入管内流速1.0m/s计，估算每根引入管的流量为： 消防时按每条引入管内流速2.0m/s计，估算每根引入管的流量为： 选用LXL-250N水平螺翼式水表，公称直径为250mm，过载流量为800m3/h，常用流量为400m3/h。水流经过水表的水头损失为：平时：，符合设计要求。消防时： 每条引入管分别设置一组LXL-250N水平螺翼式水表，水表组包括水表、表前表后阀门、旁通管路、泄空阀。每条引入管水表前均应装设倒流防止器，以防压力不足时回流污染。3.1.3给水管网水力计算给水管网水力计算的目的在于确定管段的管径和给水系统所需压力。对该建筑采用变频调速并联给水方案来讲，低区给水系统需要复合室外管网提供的水压是否满足低区给水系统所需压力；中、高区给水系统需要确定水泵的流量和扬程，为选择水泵提供依据。1、设计秒流量计算根据建筑性质，设计秒流量按下式计算：式中，为计算管段的生活给水设计秒流量，L/s； 为计算管段的卫生器具给水当量总数； 分别为根据建筑物类别而确定的设计秒流量系数，取1.5，0。 注意，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已0.5计，计算得到附加1.10L/s的流量后，为该管段的给水设计秒流量。2、低区给水系统水力计算低区（地下1层～2层）计算用图如图3-1所示，水力计算表如表3-5所示。图3-1JL-1水力计算简图表3-5JL-1水力计算表计算管段编号卫生器具名称、数量当量总数N设计秒流量q(L/s)管径DN(mm)流速v(m/s)单阻i(m/m)管长L(m)沿程水头损失h(m)小便器脸盆大便器拖布池1-210.750.15DN150.750.0561.560.0882-3111.351.35DN321.300.0581.40.0813-4121.951.50DN400.900.0220.90.0204-5132.551.55DN400.930.0230.750.0175-6153.751.64DN400.990.0257.640.1946-723517.251.88DN401.130.03213.620.4407-84610214.52.20DN500.830.01434.220.479B-A10.61.31DN321.280.0550.90.049A-521.21.40DN400.840.0190.350.007C-D10.750.15DN150.750.0560.70.039D-E21.50.30DN200.790.0421.260.053E-F212.50.47DN250.710.0250.640.016H-G10.50.10DN150.500.0280.750.021G-F210.20DN150.990.0940.350.033F-62213.50.56DN250.850.0343.50.119 低区给水系统压力校核 低区生活给水系统所需压力按下式计算：式中H给水系统所需要的水压，kPa；H1克服几何给水高度所需要的供水压力，kPa；H2管路沿程水头损失和局部水头损失，kPa；H3水流经过水表时的水头损失，kPa；H4配水最不利点所需的流出水头，kPa。 假定市政给水管网标高为-1.00m，低区最不利点安装高度标高为5.1m，则可知H1=1+5.1=6.1m； 局部水头损失按沿程水头损失的30%计，沿程水头损失由水力计算表1-5可知为1.656m，则有H2=1.3×1.656=2.15m； 由第二节水池、水表的计算可知，水流经过水表的水头损失为H3=4.87kPa=0.487m； 低区最不利配水点为离JL-1最远的脸盆，所需流出水头按H4=50kPa=5m；则低区给水系统所需的水压为H=6.1＋2.15＋0.487＋5=13.737m=137.37kPa； 市政管网供水压力为180kPa＞室内所需供水压力137.37kPa，故可以满足地下1层～2层的供水要求。 3、中区给水系统水力计算中区（3层～13层）计算用图如图3-2所示，水力计算表如表3-6所示。图3-2JL-2水力计算简图表3-6JL-2水力计算表计算管段编号卫生器具名称、数量当量总数N设计秒流量q(L/s)管径DN(mm)流速v(m/s)单阻i(m/m)管长L(m)沿程水头损失h(m)小便器脸盆大便器拖布池1-210.750.15DN150.750.0561.560.0882-3111.251.35DN400.810.0181.400.0253-4121.751.50DN400.900.0220.900.0204-5132.251.55DN400.930.0230.750.0175-6153.251.64DN400.990.0257.040.1796-723516.751.88DN401.130.0326.590.2137-8246181.95DN401.170.0351.260.0438-925719.252.01DN500.760.0125.300.0649-1041014218.52.39DN500.910.0163.600.05910-1161521327.752.68DN501.010.0203.600.07211-12820284372.92DN501.110.0233.600.08412253.14DN501.190.0273.600.09613253.31DN700.860.0123.600.0431453.49DN700.910.0133.600.04715-16163854871.53.64DN700.950.0143.600.05116753.80DN700.990.0153.600.05517-1820586810903.95DN701.030.0163.600.05818-192263751199.254.09DN701.060.0173.600.06119-2024688212108.54.22DN701.100.01830.000.540B-A10.51.20DN321.170.0470.900.042A-5211.40DN400.840.0190.350.007C-D10.750.15DN150.750.0560.700.039D-E21.50.30DN200.790.0421.260.053E-F212.50.47DN250.710.0250.640.016H-G10.50.10DN150.500.0280.750.021G-F210.20DN150.990.0940.350.033F-62213.50.56DN250.850.0343.500.119I-J10.51.20DN321.170.0472.560.120J-7111.251.35DN400.810.0183.380.061L-M10.750.15DN150.750.0562.310.129K-M10.51.20DN400.720.0150.300.004M-8111.251.35DN400.810.01823.150.417中区生活给水系统所需压力为： =48＋1.3×3.74＋0.487＋5=58.35m。4、高区给水系统水力计算 高区（14层～20层）计算用图如图3-3所示，水力计算表如表3-7所示。图3-3JL-3水力计算简图表3-7JL-1水力计算表计算管段编号卫生器具名称、数量当量总数N设计秒流量q(L/s)管径DN(mm)流速v(m/s)单阻i(m/m)管长L(m)沿程水头损失h(m)小便器脸盆大便器拖布池1-210.750.15DN150.750.0561.560.0882-3111.251.35DN400.810.0181.400.0253-4121.751.50DN400.900.0220.900.0204-5132.251.55DN400.930.0230.750.0175-6153.251.64DN400.990.0257.040.1796-723516.751.88DN401.130.0327.320.2367-8246181.95DN401.170.0355.500.1908-94913217.252.35DN500.890.0163.600.0579-1061420326.52.64DN501.000.0203.600.07010-1181927435.752.89DN501.090.0233.600.08311-12102333543.753.08DN501.170.0263.600.09312-131228406533.28DN700.850.0123.600.04213253.47DN700.900.01370.000.910B-A10.51.20DN321.170.0470.900.042A-5211.40DN400.840.0190.350.007C-D10.750.15DN150.750.0560.700.039D-E21.50.30DN200.790.0421.260.053E-F212.50.47DN250.710.0250.640.016H-G10.50.10DN150.500.0280.750.021G-F210.20DN150.990.0940.350.033F-62213.50.56DN250.850.0343.500.119L-M10.750.15DN150.750.0562.310.129K-M10.51.20DN400.720.0150.300.004M-7111.251.35DN400.810.01823.150.417高区生活给水系统所需压力为： =71＋1.3×3.76＋0.487＋5=81.38m。3.1.4生活加压泵的选择 生活水池及加压水泵设于地下，水泵从地下贮水池提升供水，水泵出水量按最大时用水量的1.2倍计。 扬程计算：式中 Hb--水泵扬程，m；HS--扬水高度，贮水池最低水位至最不利配水点处的几何高差；Hy--最不利配水点要求的流出水头，m；HC--水泵吸水管和压水管至最不利配水点处的总水头损失。 （1）高区水泵选型 高区水泵扬程H=81.38m，最大时用水量为4.379m3/h，水泵出水量为1.2×4.379=5.25m3/h，选用HLS—12型变频给水设备，配套水泵型号为50SFL12—90为三区供水，一用一备，供水流量为12m3/h，扬程为90m，功率7.5kW，详见图集05S2。 （2）中区水泵选型 高区水泵扬程H=58.35m，最大时用水量为6.84m3/h，水泵出水量为1.2×4.379=8.21m3/h，选用HLS—9型变频给水设备，配套水泵型号为40SFL9—60为三区供水，一用一备，供水流量为9m3/h，扬程为60m，功率4.0kW，详见图集05S2。3.2消火栓系统设计计算 该建筑室内消火栓给水系统采用独立的消防给水系统。根据《高规》规定，其室内消火栓用水量为40L/s，同时使用水枪数为8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3只水枪，立管最小流量为15L/s。消火栓的栓口直径为65mm，水带长度25m，水枪喷嘴口径19mm，消火栓的充实水柱为12mH2O。3.2.1室内消火栓管网布置 根据《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045—95)(2005年版)第7.4.1条规定，该建筑室内消防给水系统设置成与生活给水系统分开的独立给水系统。 室内消火栓管道竖向布置成环状。环状管网的横干管分别布置在20层和地下1层的吊顶中。消防水箱出来一条出水管，与20层横干管相连接。 本设计中室内消火栓给水管网设地上式消防水泵结合器。水泵结合器的设置数量按室内消防用水量确定，该建筑室内消火栓用水量为40L/s，每个水泵结合器的流量按10L/s计，故设置4个消火栓水泵结合器，型号为SQ100。3.1.2室内消火栓的布置 室内消火栓的合理布置，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建筑相连的附属建筑均应合理设置消火栓。（1）消火栓的间距，应保证同层相邻两个消火栓的充实水柱同时到达室内任何部位，可按式(3-1)确定，且高层建筑不应大于30m，裙房不应大于50m。 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，本设计中 取b=13.2m。消火栓保护半径按下式计算：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0.8～0.9；h水枪充实水柱倾斜45°时的水平投影，m；h=0.71Hm，对一般建筑（层 高为3～3.5m）由于两楼板间的限制，一般取h=3.0m；Hm水枪充实水柱长度，m。水枪充实水柱长度应根据建筑物的层高和选定水枪的设计流量通过水力计算确定。《高规》第7.4.6.2条要求对建筑高度不超过100m的高层建筑，充实水柱长度不应小于10m；建筑高度超过100m的高层建筑，其充实水柱长度不应小于13m。该建筑消火栓充实水柱Hm=10m，C=0.9，Ld=25m，则消火栓的保护半径为R=0.8×25＋8.52=28.5m。在消火栓平面布置时，结合建筑平面图，建筑防火分区，以28.5m为消火栓保护半径，消火栓布置间距为25m，将消火栓分散布置在楼层走到、楼梯、大厅出入口附近等明显、经常有人走动、易于取用的地方。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25m，水枪喷嘴口径19mm。3.1.3消防水箱设计计算按照我国建筑防火规范规定，水箱消防贮水量应按建筑物的室内消防用水总量的10min用水量进行计算。消防水箱容积按下式计算：式中Vx消防水箱容积，m3；qx室内消防用水总量，L/s；Tx火灾初期时间，按10min计。为避免水箱容积过大，《高规》第7.4.7.1规定，消防水箱的最小贮水量应符合下列要求：一类公共建筑不应小于18m3；二类公共建筑和一类居住建筑不应小于12m3；二类居住建筑不应小于6m3。该建筑室内消火栓用水量为40L/s，自动喷水灭火系统用水量为16L/s，室内消防用水总量为56L/s，按式(3-3)计算消防水箱贮水量为： 根据计算和规范要求，本设计消防水箱容积按18m3设计。高、低区消防水箱合用，设在屋顶水箱间内，尺寸为4.0m(长)×3.0m(宽)×1.8m(高)，有效容积为4.0×3.0×1.5=18m3。3.1.4消防水池设计计算 根据《高规》第7.3.2条规定，该建筑应设置消防水池。 1、设计计算依据 消防水池的消防贮水量应按下式确定：式中Vf消防水池贮存消防水量，m3；Qf室内消防用水量与室外给水管网不能保证的室外消防用水量之和；QL市政管网可连续补充的水量，L/s；Tx火灾延续时间，h，详见《建筑给水排水工程》(第五版)附录3.1。2、设计计算该建筑室内消防用水量为40L/s，室外消火栓用水量为30L/s，自动喷水灭火系统用水量为16L/s，其中消火栓灭火延续时间为3h，自喷灭火时间为1h。市政给水管网管径为300mm，水压为0.18MPa，室外环状给水管网与市政给水管网之间通过两根连接管连接，连接管的管径为200mm。室外消火栓用水量全部有室外管网提供，水池进水管管径为DN80，则补水量为：室内所需的消防用水量为：则消防水池的有效容积为：，取440m3。3.1.5最不利点消火栓相关计算根据规范要求，该建筑发生火灾时，室内需8支水枪同时工作，如图3-4所示。图3-4消火栓计算简图 图中立管1上的20、19、18层消火栓离泵房最远，处于系统最不利位置，因此1为最不利管段，发生火灾时立管Ⅰ上的三支水枪同时工作。立管2为相邻立管，三支水枪同时工作。立管3为次相邻管，两支水枪同时工作。 1、水枪喷嘴处的压力按下式计算：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。 查表得=0.0097，=1.21，则消防立管1的20层消火栓的水枪造成10m充实水柱所需的压力为： 2、水枪喷嘴射流量按下式计算：式中水枪的射流量，L/s；B水枪水流特性系数，查《建筑给水排水工程》(第五版)表3.2.5；Hq水枪喷嘴处压力，kPa。 查表得，B=1.577，枪口压力Hq=16.9mH2O，则水枪射流量为： 3、水带水头损失按下式计算：式中hd水带水头损失，mH2O；Ld水带长度，m；Az水带阻力系数，建《建筑给水排水工程》(第五版)表3.2.6。 查表得Az=0.00172，水带长度为25m，射流量为5.16L/s，则水带水头损失为： 4、最不利消火栓口所需压力 最不利点为20层消火栓处，在满足消防流量4.63L/s时，该消火栓口所需的压力为（Hk为消火栓栓口水头损失，按20kPa计）：3.1.6消火栓管网水力计算 消火栓管网为环状管网，在进行水力计算时，加设环状管网某段断开，并确定最不利计算管路，按枝状管路进行水力计算。管网水力计算分两种工况，水力计算简图如图3-4所示。 1、水泵供水工况 由消火栓泵向管网供水，水流自下向上流动。计算出消防流量由消火栓泵至最不利消火栓处的水头损失，为选择消火栓泵提供依据。最不利消防管的消防流量为立管1上的20、19、18层消火栓流量之和。 由前面计算知，立管1上20层消火栓口的压力为H20=20.04mH2O，消防流量为q20=5.16L/s。 19层消火栓处的压力为H20＋(层高3.6m)＋(19～20层消防立管的水头损失)，即。 19层消火栓的消防出水量由计算，得 18层消火栓处的压力为H19＋(层高3.6m)＋(18～19层消防立管的水头损失)，即。 18层消火栓的消防出水量由计算，得 消防立管按3股水柱同时作用，立管1的流量为5.16＋5.44＋5.94=16.54L/s，采用DN100mm管径，v=1.91m/s，i=73.1mm/m。 从理论上来说，消防立管2上的18、19、20层消火栓离消防水泵近，其消防出水量应比立管1上的稍大，但相差很少，为了简化计算，消防立管2采用与立管1相同的流量。同理，消防立管3采上两支消火栓出水，其流量近似计为同立管1上19、20层消火栓流量之和。根据规范，该建筑室内消火栓同时使用水枪为8支，消火栓系统用水量为43.68L/s，横干管采用DN175mm，v=1.86m/s，i=36.2mm/m。 水泵供水工况计算结果如表3-8所示，由表3-8知，管路沿程水头损失为：∑h=6.396mH2O，管路总水头损失为：Hg1=1.1∑h=7.036mH2O。表3-8水泵供水工况计算表管段流量(L/s)管径(mm)流速(m/s)单阻(mH2O/m)管长(m)沿程水头损失(mH2O)20-195.161000.60.00793.60.02819-1810.61001.220.033.60.10818-A16.541001.910.0731644.678A-B16.541001.910.07317.30.534B-C33.081501.950.049213.190.649C-D43.681751.860.0362110.398∑h=6.396 2、水箱供水工况 火灾初期由水箱供水，水流自上向下流动，计算出消防流量由消防水箱至最不利点消火栓处的水头损失，为校核水箱安装高度是否满足消防压力提供依据。 由前面计算知，立管1上20层消火栓口的压力为H20=20.04mH2O，消防流量为q20=5.16L/s。 水箱供水工况计算结果如表3-9所示，由表3-9知，管路沿程水头损失∑h=0.736mH2O，管路总水头损失为：Hg2=1.1∑h=0.81mH2O。表3-9水箱供水工况计算表管段流量(L/s)管径(mm)流速(m/s)单阻(mH2O/m)管长(m)水头损失(mH2O)20--Ⅰ16.541001.910.07317.30.534Ⅰ--Ⅱ33.081501.950.04924.10.202∑h=0.7363.1.7高位水箱设置高度的校核 高位水箱的设置高度应满足下式要求式中Hx高位水箱最低液位与最不利消火栓之间的垂直压力差，kPa；Hxh最不利点消火栓所需水压，kPa；Hg管路的总水头损失，kPa。 已知Hxh=H20=20.04mH2O，Hg=Hg2=0.81mH2O，Hxh+Hg=20.85mH2O。 高位水箱最低液位74.1m，与最不利点消火栓70.7m之间的垂直高差为Hx=74.1－70.7=3.40mH2O。Hx<Hxh+Hg，即水箱的设置高度不能满足最不利消火栓处所需的水压要求，应设置增压设施。 本设计采用稳压泵带小型气压罐的增压方式，稳压泵的扬程按下式计算：式中Hzb稳压泵所需扬程，mH2O；其它同式(3-8)。 由前面计算结果知：Hxh=20.04mH2O，Hg=0.81mH2O，Hx=3.40mH2O，则=14.53mH2O。 气压罐的调节容积采用300L(消火栓与自喷加压系统分开独立设置，消火栓系统考虑2支水枪在30s中的水量)，稳压泵流量Qzb=5L/s，需要补充压力为Hzb=14.53mH2O。3.1.8消防泵的计算与选择 消防水泵的流量，应按满足火灾发生时建筑内消火栓使用总数的每个消火栓的设计流量之和计算。 消防泵的扬程按下式计算：式中Hb消防水泵的压力，kPa；Hxh最不利消火栓所需水压，kPa；Hg管网的水头损失，kPa；Hz消防水池最低水位与最不利消火栓的压力差，kPa。 由前面计算已知，该综合楼消火栓系统消防水量为Qx=43.64L/s，最不利点消火栓所需的压力为20.04mH2O，消防水池的最低水位为-4.80m，最不利消火栓的标高为70.7m，两者之间的高差为75.5m。 由消火栓口至最不利消火栓的管道水头损失为Hg1=6.396mH2O。则消火栓泵的扬程为：。 根据Qx=43.64L/s，Hb=101.94mH2O，选择山东双轮集团生产的型号为100DL100-20*6立式多级消防泵三台，两用一备。水泵性能参数为：Q=16.67～33.33L/s，H=144～102m，N=55kw。3.1.9消火栓的减压措施 根据《高规》7.4.6.5规定：当消火栓栓口的出水压力超过50mH2O，应在消火栓处设减压装置。其目的的减少消火栓前的剩余水头，使消防水量合理分配，系统供水均匀；避免高位水箱的贮水在短时间内用完；利于消防人员安全操作。 13层消火栓处的压力为，12层消火栓处的压力为，从第12层至地下一层的消火栓栓口的出水压力超过了50mH2O，可采用减压稳压消火栓。3.3自动喷水灭火系统设计计算 自动喷水灭火系统水力计算的目的在于确定管网各管段的管径，计算系统所需供水压力，确定高位水箱的安装高度和选择消防泵。目前我国关于自动喷水灭火系统管道水力计算的方法有两种，即作用面积法和特性系数法。根据实际情况，本设计中全部楼层按作用面积法进行计算。一个报警阀所控制的喷头数不宜超过800个，由此该建筑自动喷水灭火系统分为3个区：低区（地下一层～7层）、中区（8层～14层）、高区（15层～20层）。3.3.1高区自喷系统水力计算（1）确定自动喷水系统的设计参数 查相关规范，该建筑自动喷水系统设计参数如表3-10所示。表3-10该综合楼自动喷水系统设计参数表火灾危险等级喷水强度(L/min·m2)作用面积(m2)喷头工作压力(MPa)中危险级Ⅰ61600.1（2）绘制喷头作用面积平面图，如图3-5所示。图3-5高区作用面积法计算简图（3）最不利作用面积位于20层，面积为160m2，形状为长方形，长边，短边为10.5m，实际作用面积159.6m2作用面积内共设22个喷头。（4）从系统最不利点开始进行编号，直至自动喷水泵处。（5）中危险级假定作用面积内各喷头处的水压和喷水量相等，即按节点1的水压0.1MPa，喷头流量特性系数为80，每个喷头的喷水量。作用面积内的设计秒流量为：；理论秒流量为：。即，符合要求。作用面积内的平均喷水强度为：，此值大于规定要求的。喷头的保护半径按下式计算：则作用面积内任意4个喷头所组成的保护面积为30,每个喷头的保护面积为5.7，其平均喷水强度＞设计喷水强度。从节点1开始进行水力计算，直到作用面积内最后一个喷头为止。管段累计流量为22×1.33=29.26L/s，以后管段流量不再增加，仅按29.26L/s计算管路沿程、局部水头损失，计算结果如表3-11所示。表3-11高区自动喷淋给水管道水力计算表管段编号设计秒流量（L/s）管长（m）管径（mm）流速（m/s）单阻i沿程水头损失（m）1-21.331.4DN252.510.7721.082-32.663.45DN322.810.6642.293-45.323.1DN404.231.263.914-59.311.85DN504.380.961.785-613.31.6DN703.770.5110.826-717.290.8DN704.90.8640.697-821.282.07DN804.290.5291.108-927.930.6DN1253.230.2080.129-水泵29.2691.2DN1253.380.22820.79∑h=32.57m 经校核，管内流速均满足小于5m/s的要求，不需要进行管径调整。 低区自喷系统所需的水压，按下式计算：式中——系统所需水压或水泵扬程，；——管道的沿程和局部水头损失的累计值，局部损失取沿程损失的 20%，；湿式报警阀、水流指示器取值0.02Mpa；——最不利点处喷头的工作压力，m；——最不利点处喷头与消防水池的最低水位或系统入口管水平中心线 之间的高程差，，给水管网中心线标高以-2.0m计。 经计算，高区自喷系统所需水压为根据流量29.26L/s,水泵扬程133.18,选用D型单吸多级节段式离心泵100D-16，9级，Q=15L/s，H=139.5m，r=1950r/min，轴功率P=37kW,配套电动机功率37.0kW，三台，两用一备。（6）水箱安装高度校核 自动喷水灭火系统火灾初期10min用水由高位水箱供给，系统高位水箱的设置高度按下式计算：式中Hx高位水箱最低液位与最不利点喷头之间的垂直压差；H0最不利点喷头的工作压力；∑h--计算管路沿程损失与局部损失之和；Hk报警阀的压力损失。＜，故水箱的设置高度不能满足最不利点处所需压力的要求，应采取增压措施。（7）增压设施计算 增压泵的扬程按下式计算：式中H’增压泵的扬程，kPa；H0最不利点喷头的工作压力，kPa；∑h计算管路沿程损失与局部损失之和，kPa；Hx高位水箱最低液位与最不利点喷头之间的垂直压差，kPa； 经计算，增压泵的扬程：。 根据《高规》规定：气压给水设备的气压水罐其调节水量为5个喷头30s的用水量，即气压罐的调节容积采用150L（消火栓与自喷加压系统分开独立设置），稳压泵流量Qzb=1L/s，需要补充压力为Hzb=54mH2O。（8）系统最大工作压力 根据《建筑给水排水设计手册》：ZSZ系列湿式报警阀最大工作压力不超过1.2MPa，ZSS系列湿式报警阀最大工作压力不超过1.6MPa，自动喷水湿式系统管网工作压力不应大于1.2MPa。 报警阀处： 式中Hb水泵出水口压力，mH2O；H1报警阀与水泵最低液位之间的垂直压差，mH2O；∑h水泵出水口至报警阀处的沿程和局部水头损失之和，mH2O；则故选用ZSS系列湿式报警阀，最低层配水管网： 式中Hb水泵出水口压力，mH2O；H1最低层配水管网与水池最低液位之间的垂直压差，mH2O；∑h水泵出水口至最低层配水管网的沿程与局部损失之和，mH2O；Hk报警阀的压力损失，mH2O。则，系统最大工作压力不超过管网允许压力值。（9）低层减压孔板计算 为使配水管入口压力平衡，在各配水管入口的压力大于0.4MPa处设置减压孔板。减压孔板设置应符合以下要求(摘自《建筑给水排水设计手册》)： 1）应设置在直径为50mm及50mm以上的水平管道上； 2）孔口孔径应不小于安装管段直径的30%。 3.3.2中区自喷系统水力计算计算过程同高区自喷系统计算，喷头作用面积平面图如图3-6所示。计算结果如表3-12所示。图3-6中区作用面积法计算简图表3-12低区自动喷淋给水管道水力计算表管段编号设计秒流量（L/s）管长（m）管径（mm）流速（m/s）单阻i沿程水头损失（m）1-21.331.4DN252.510.7721.082-32.663.45DN322.810.6642.293-45.323.1DN404.231.263.914-59.311.85DN504.380.961.785-613.31.6DN703.770.5110.826-717.290.8DN704.90.8640.697-821.282.07DN804.290.5291.108-927.930.6DN1253.230.2080.129-水泵29.2666DN1253.380.22815.05∑h=26.83m经计算，中区自喷系统所需水压为3.3.3低区自喷系统水力计算计算过程同高区自喷系统计算，喷头作用面积平面图如图3-7所示。计算结果如表3-13所示。图3-7低区作用面积法计算简图表3-13自动喷淋给水管道水力计算表管段编号设计秒流量（L/s）管长（m）管径（mm）流速（m/s）单阻i沿程水头损失（m）1-21.331.4DN252.510.7721.082-32.663.45DN322.810.6642.293-45.323.1DN404.231.263.914-59.311.85DN504.380.961.785-613.31.6DN703.770.5110.826-717.290.8DN704.90.8640.697-821.282.07DN804.290.5291.108-927.930.6DN1253.230.2080.129-水泵29.26116.4DN1253.380.22826.54∑h=38.32m 经计算，低区自喷系统所需水压为 。3.4排水系统设计计算 高层建筑排水管道的设计基本参数、设计公式、计算方法与多层建筑的设计计算基本上是相同的。计算是在进行排水管线布置，绘出管道轴测图后进行的。计算的目的是确定排水管网各管段的直径、横向坡道的坡度、通气管的管径，确定各控制点的标高。3.4.1设计秒流量公式的选用 依据《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)第4.4.5条要求，该建筑为办公楼，设计秒流量均采用下式计算：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；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，住宅、宾馆、疗养院、幼儿园、养老 院卫生间的值取1.5；集体宿舍、旅馆和其他公共建筑公共盥洗室 和厕所的值取2.0～2.5。 注：如计算所得流量值大于该管段上按卫生器具排水流量累加值时，应按卫生器具排水流量累加值计。3.4.2室内排水系统水力计算 WL-3、WL-4的计算简图如图3-8，计算结果见下表。图3-8WL-3、WL-4水力计算简图（1）WL-3计算结果如下：表3-14WL-3横支管水力计算表管路编号卫生器具数量排水当量总数Np设计秒流量qp(L/s)管径DN(mm)坡度i备注洗脸盆Np=0.75大便器Np=4.5A-B100.750.25500.035B-C115.251.751000.020表3-15WL-3立管水力计算表管路编号卫生器具数量排水当量总数Np设计秒流量qp(L/s)管径DN(mm)备注洗脸盆Np=0.75大便器Np=4.5C-D115.251.91100D-E2210.52.08E-F3315.752.21F-G44212.32G-H5526.252.42H-I6631.52.51I-J7736.752.59J-K88422.67K-L9947.252.74L-M101052.52.80M-N111157.752.87N-O1212632.93O-P131368.252.99P-Q141473.53.04（2）WL-4计算结果如下：表3-16WL-4横支管水力计算表管路编号卫生器具数量排水当量总数Np设计秒流量qp(L/s)管径DN(mm)坡度i备注洗脸盆Np=0.75大便器Np=4.51-2100.750.25500.0352-3115.251.751000.020表3-17WL-4立管水力计算表管路编号卫生器具数量排水当量总数Np设计秒流量qp(L/s)管径DN(mm)备注洗脸盆Np=0.75大便器Np=4.53-4115.251.911004-52210.52.085-63315.752.216-744212.327-85526.252.428-96631.52.519-107736.752.5910-1188422.6711-129947.252.7412-13101052.52.8013-14111157.752.8714-151212632.9315-16131368.252.9916-17141473.53753.1018-191616843.1519-20171789.253.2020-21181894.53.25 WL-1、WL-2的计算简图如图3-9，计算结果见下表。图3-9WL-1、WL-2水力计算简图（3）WL-1计算结果如下：表3-18WL-1横支管水力计算表管路编号卫生器具数量排水当量总数Np设计秒流量qp(L/s)管径DN(mm)坡度i备注洗脸盆Np=0.75大便器Np=4.5A-B014.51.51000.020B-C115.251.751000.020C-D129.752.061000.020D-E1314.252.181000.020E-F1418.752.281000.02