某民用建筑给水排水工程设计

某民用建筑给水排水工程设计

摘要：对普通住宅楼的给水、排水设计、消防设计，并根据建筑的初始的无管

网状态的图纸，进行管道布置与敷设，并选取适合的管道管径和管材。在符合国

家对于住宅楼建设设计规范的条件下，设计相应的设备、给水、排水、消防的水

力计算，能够安全、便捷、节约的供给与排出居民生活用水。给水系统设计：采

用水泵-水箱联合供水；排水系统设计：采用普通外排式系统；消防给水系统没计:

采用水泵水箱联合供水。设计完全符合《建筑给排水设计规范》GB50015-2019的

规范要求。采用规范的计算方法以及专业性的设计软件进行设计计算，准确的设

计对于居民生活起到了非常重要的作用，在保障居民的生命安全、财产安全等方

面也起到了至关重要的作用。该设计兼具安全性、节约能源、安装与维护简单、

投资较省等等优点。

关键词：给水系统设计；排水系统设计；消防给水系统设计

目录

1给水排水设计资料....................................3

1.1工程概况.................................................3

L2设计内容..................................................3

L3城市给排水资料............................................3

1.4完成工作量................................................3

2总设计说明书.........................................4

2.1室内给水工程.............................................4

2.1.1给水系统选择.......................................4

2.1.2给水系统组成.......................................4

2.1.3加压设备与构筑物...................................4

2.2室内排水工程.............................................4

2.2.1排水系统选择.......................................4

2.2.2排水系统组成.......................................5

2.3室内消防工程..............................................5

2.3.1消防给水系统选择...................................5

2.3.2消防系统组成........................................5

3设计计算书..........................................6

3.1住宅楼给水系统............................................6

3.1.1给水定额与时变化系数...............................6

3.1.2住宅最高日用水量...................................6

3.1.3住宅最高日最大时的用水量...........................6

3.1.4设计秒流量计算.....................................6

3.1.5室内所需压力........................................6

3.1.6屋顶水箱容积计算...................................9

3.1.7贮水池..............................................9

3.1.8升压水泵选择.......................................10

3.2住宅楼内部排水系统............................................11

3.2.1排水系统选择与管道布置敷设........................11

3.2.2排水定额...........................................12

3.2.3设计秒流量.........................................12

3.2.4排水管水力计算.....................................12

3.2.5出户管管径计算.....................................13

3.2.6化粪池.............................................14

3.3雨水排水系统.............................................14

3.3.1雨水排水系统组成..................................14

3.3.2雨水排水系统水力计算..............................15

3.4住宅消防系统.............................................17

3.4.1室内消火栓给水系统...............................17

3.4.2消火栓布置.........................................17

3.4.3水枪喷嘴处水压.....................................17

3.4.4水枪射流量.........................................18

3.4.5水带水头损失.......................................18

3.4.6消火栓口水压.......................................18

3.4.7消防水箱的消防贮水量..............................18

3.4.8消防管网水力计算..................................18

3.4.9消防水泵...........................................20

4总结.............................................20

参考文献22

1给水排水设计资料

1.1工程概况

某小区的一栋住宅楼位于郑州市区，该建筑是普通住宅，建筑层数为8层，

一〜八层是住宅，由工程图知，每层户型是一样的，建筑总高度为22.8m,占地面积

为556.8nf,小区总人数为2750人。每个户型是两室两厅一厨一卫，屋顶层是电

梯机房，屋顶层上设有屋顶水箱。

根据住宅楼的性质与用途，住宅楼采用三级负荷供电的消防设备。天沟宽高

为500〃〃*各个房间卫生器具都不计算热水系统，均采用冷水供应。

1.2设计内容

此次住宅设计主要是通过已经知道的原始资料，进行建筑给水排水工程设计,

包括：生活给水系统、排水系统以及消防给水系统。

1.3城市给排水资料

给水方式：室外的自来水管道由东向西，DN400,埋深为1.2m,供水压力为

280kPa,管道距离G轴线为3m。

排水方式：市区排水管道系统为污、废水合流制排水系统，

而室内生活的污水需经化粪池的处理达到标准才能排出。室外排水管道DN600,埋

深为2.0m,距G轴线有7m；室外雨水管道为DN600。

1.4完成工作量

住宅设计说明书、计算书各一份，包括：工程概况；设计依据；原始资料；

建筑给水排水系统说明；各系统的水力计算；主要的设备选型与相关参数计算。

设计图纸12张。

2总设计说明书

2.1室内给水工程

2.1.1给水系统选择⑴

室外管道方向为由东向西，管径DV400,室外静水压为280叱服从这里可以

看出市政管网可以满足该住宅楼的用水需求，即可采用市政管网成为供水的水源。

同时，用市政供水，得出室外的市政管网达不到供水所需水压⑵，采用增压设

备以提高供水压力，使用水泵-水箱联合式供水方式，上行下给，在住宅楼的地下

室中设置贮水池⑶。

2.1.2给水系统组成

组成有：水泵、贮存池、水箱、进水管、出水管、通气管等。

2.1.3加压设备与构筑物

经计算以及查阅给排水工程手册，选用加压水泵/S50-32-160型离心泵2台,

一个备用，一个备用,其流量为15〜7.5病/〃，扬程为34.3〜29.6〃?，该泵的配电

机功率是2.2%被。

屋顶的水箱同时贮存生活和消防用水，水泵可自启动供水，故屋顶水箱的有

效容积是0.34〃九

而贮水池需设立在引入管上，包含生活、消防用水，有效容积为187.76/。

2.2室内排水工程

2.2.1排水系统选择

该建筑为普通住宅建筑，外部结构不复杂，根据郑州市的水质指标要求，该

小区无生产污水，故采用污废水合流制系统，污水经过处理达到合格标准后排出叫

雨水流入设置好的检查井中。这种排水方法是在自然重力下，没有压力地重力流

排水系统。

设置3根立管，用于盥洗间和卫生间、厨房、阳台雨水的排水，为安全起见，

立管采用塑料材质，出户管采用铸铁管。

2.2.2排水系统组成

本住宅是普通的外排水系统，主要包括天沟、雨水斗、立管，还有卫生器具、

排水管道、清扫口、检查井以及室外立管等⑸。

2.3室内消防工程

2.3.1消防给水系统选择

根据《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2019)⑹与原始建筑数据：建筑

长48m,宽11.6m,高22.8m,根据住宅卫生器具类型设置标准，判断该住宅楼是II类

建筑。计算室内消火栓给水系统水压知，室外给水管网无法满足供水要求，使用

设水箱的的消火栓给水方式。室内消火栓用水量为5L/s,同时使用的水枪数是2

支，且每支水枪最小流量2.5L/S。用水箱贮存lOmin的消防水量。室内消火栓系

统不分区，每个消火栓处设置可以用于直接启动水泵的按钮，生活系统与消防系

统公用一个水箱，进行临时高压的水泵与水箱的联合供水。

火灾初期时，水箱供水；消防水泵启动后，转为消防水泵供水。

232消防系统组成

组成有：水枪喷嘴、闸门、水带、消防水池、水箱等。

3设计计算书

3.1住宅楼给水系统

3.1.1给水定额与时变化系数

查建筑规范，给水定额为：130〜3()(比,时变化系数K〃=2.5,最高日用水定额

为%=200L/(人*d),每层有3户，每户人数m为4人。

3.1.2住宅最高日用水量

3

Q(l=mxq(/=\2x800x2x8=38.4m/d(3-1)

3.1.3住宅最高日最大时的用水量⑺

Qh=QpxKh=38.4+24x2.5=W/d(3-2)

3.1.4设计秒流量计算⑻

q.=02P・N,(3-3)

其中,

(1+4(、一1严。)

U=x1OO%

3.1.5室内所需压力⑼

室内所需压力按以下式子计算。

H=H]+H2+Hi+H4(3-4)

由计算用图11，可知，

耳=20.6—(—5.0)=256kRz

局部水头损失：

Z%=30%^/?,.=0.3X1.616=0.308

最不利点给水管段水头损失:

产

H2=£g+%)=0.308+1.616=1.924La

H、=15kPa

综上计算得:

表1.1给水管网水力计算表

沿程水

管径管段

计算当量同时出设计秒流速V沿程水沿程水头损失

DN长

管段总数流概率流量qg(m/s头损失头损失累计

(mm度L

编号NgU(%)(L/s))系数iil

)(m)

hy(kPa)

0-10.50100%0.10200.260.0601.90.1140.114

1-21.00100.00%0.20200.530.20610.2060.320

2-31.5081.65%0.24320.250.0302.30.0690.389

3-42.5063.25%0.32320.310.0452.20.0992.305

4-55.0044.72%0.45320.450.0862.80.2410.729

5-67.5036.51%0.55320.550.1012.80.2831.012

6-710.0031.62%0.63400.390.0502.80.1401.152

7-812.5028.28%0.71400.440.0612.80.1711.322

8-915.0026.30%0.79400.550.092.80.2521.574

9-1017.5024.07%0.84500.330.0272.80.0761.650

10-1920.0022.47%0.90500.360.0314.30.1331.783

11-120.70100.00%0.14150.700.5105.52.8054.588

12-131.4084.55%0.24200.630.2902.80.8125.400

13-142.1069.06%0.29200.790.4202.81.1766.576

14-152.8059.81%0.33250.530.1502.80.4206.996

15-163.5053.45%0.37250.590.1802.80.5040.504

16-174.248.80%0.41250.660.222.80.6161.120

17-184.945.18%0.44250.720.252.80.7001.820

18-195.642.26%0.47250.760.284.31.2043.410

19-2025.619.76%1.01500.570.04261.0404.064

表1.2最不利管段水力计算

沿程水头

计算当皆同时出设计秒管径流速y沿程水管段长沿程水

损失累计

管段总数流概率流量qgDN(m/s)头损失度L(m)头损失

hy(kPa)

编号Ng1(%)(L/s)(mm)系数iil

o'-r0.5100%0.1200.260.061.90.1140.114

r-211100%0.2200.530.2110.210.324

2'-3'1.581.65%0.24320.250.032.30.0690.393

3'-102.563.25%0.32320.310.0451.10.052.256

io-ir2022.36%0.89500.360.0312.40.0740.517

ir-192022.36%0.89500.360.0311.90.0590.576

19-2025.619.76%1.01500.570.04261.041.616

”=M+”2+”3+“4

=256+2+15+50

=323>280kPa

故，需增加提升压力的设备，上行下给。

3.1.6屋顶水箱容积计算

屋顶的水箱兼有贮存消防和生活事故用水量作用，采用水泵自动启动供水，

为确保水泵自动启动装置安全可靠，每小时最大启动勺,取用,=6次，安全系数取

0=2.0。

水箱容积按照一〜八层全部用水确定，又因水泵从水箱供水不与配水管网连

接，故

%=。力=4///?

（1）有效容积V

=0.34〃/

（2）设置高度

先拟水箱的安装的高度6W，水箱的设置高度应满足:

〃之(&+〃4)/10

=(2+50)/10

=5.2m

故，满足条件。

综上,屋顶水箱材料不锈钢板,放在屋顶上方，箱顶、箱底标高为29.8m27.8mo

其尺寸为LX5X4=3.0X3.0X2.0〃2,有效水深为1.5m,有效容积18m3。

3.1.7贮水池

有效容积V：

V＞（Qh-Qj）TfAVf+Vs（37）

QjLQb-Qj）a）

其中，居住小区调节水量（。〃-0珏取不小于住宅最高日用水量

15%〜20%,即

生活用水量乂：

3

乂二(2—Qj)Thx20%=2750x200+1000x20%=llOm

消防贮备水量匕.：

Vf=3.6(Q{-QL)xTx

其中Qf为室内消院用水量与室外消防用水量之和，QL为市政管网可连续补充

的水量，T、为火灾延续时间h。

故，

生产备用水匕：

Vv=O

右效容积V:

V=匕+匕.+K=110+77.76+0=187.76//(3-9)

根据数据选用贮水池为放置在地下的水池，池顶、池底标高为-0.5m、-5m。

而其尺寸为LX8X//=8WX6，〃X45〃。

3.1.8升压水泵选择“例

水泵向水箱供水，且不与配水管网相连，所以水泵出水量按最大时用水量

4面/〃(l.llL/s)计。

查钢管水力计算表，选用钢管。N70。

水泵与室外给水管网间接连接，从贮水池抽水时：

Hb-Hi+H2+H4(3-10)

因间接抽水，采用自吸式充水方式，便于及时启动。

由图可知总进水管按最大估计长度70+23+12.5=106m,其沿程水头损失为

力、=0.0445x106=4.72即。

故水泵的管路总水头损失七•

%=Z人=L3X儿=1.3X4.72=6.14Kpa

贮水池最低水位至最不利配水点位置高度所要求静水压吊：

■=20.6-(-5)=25.6，团?O=2568加

最不利点配水点的流出水头(由于这里是直接把水打入水箱，所以这里的

H4取水箱进水浮球阀的流出水头为20Kpa)

H4=20Kpa

故水泵扬程：

Hb=+=256+6.14+20=282.14^/=28.2w//20

故水泵出水量为4〃，/人。

3.2住宅楼内部排水系统

3.2.1排水系统选择与管道布置敷设

本建筑内卧室、卫生间类型、卫生器具类型均相同。

本住宅设计采用生活污水与生活废水为合流制排放。污水集中收集至化粪池，经

化粪池处理合格后，排入市政污水管。

立管为塑料管(UPVC),出户管为铸铁管，为了安全排水。本建筑设计每户套

房设计3根立管以供排除生活污水废水以及阳台的雨水：

-PL1-：用于盥洗间和卫生间排水

-PL2-：用于厨房排水

-PL3-：用于阳台排水(无排水器具，只有用台飘进的雨水，不进行

计算

3.2.2排水定额।川

排水当量、排水流量:洗脸盆0.75,0.25L/S;洗涤池3.00,l.OOL/s;大便器

4.5,1.201/5

323设计秒流量

其%,公式为

%,=O.12a/77"max(3-11)

其中，。取1.5,即

卷=0・18匹”max(3-12)

3.2.4排水管水力计算

(1)横支管计算

图1-2是排水横支管计算草图，排水管道采用塑料管，横向支管上卫生器具不

多，按规范瓷出管道管径即可，排水横管最大充满度取0.5,均使用标准坡度。

计算图见图1-2：

图1.2排水横支管计算草图

计算结果见表1-2：

表1.2各层横支管水力计算表

设计秒

洗脸盆洗涤池大便器排水当量

管段流量管径

坡度i

编号总数desmin)

N0=0.75Np=l.0N.=4.5%(L/s)

1~21000.750.25500.025

2〜31015.251.911100.012

3〜40101.000.33500.025

(2)立管计算

-PL1.立管：用于盥洗间和卫生间排水立管底部与出户管接连处的设计秒流量:

排水当量Np

=5.25x8=42

设计秒流量q〃

%,=0.18^/^+^=0.18x742+1.5=2.671/5'(3-13)

其中8为层数，4.5为低水箱冲落式大便器排水当量，0.75为洗脸盆排水当量。

查表⑵，2.67L/S小于DE110无专用通气立管的排水量3.2L/S,故采用DN110普通

伸顶通气的单立管。

故立管底部与之相连的横支管取delOO,h/D=0.5,坡度为0.012时，其排水量

Q=3.65L/s,V=0.93m/s,满足要求。

-PL2-立管:用于厨房排水立管底部与出户管接连处的设计秒流量：

排水当量N,

=1.00x8=8.00

设计秒流量qP

qit=0.18^/TV^+^Inax=0.18xV8XX)+0.33=O.84L/.s(314)

其中8为层数，1为洗涤池排水当量。查表，0.84L/S小于DN75仅伸顶通气

管的排水量1.3L/S,故采用DN75普通伸顶通气管的单立管。

为排水畅通，立管底部与之相连的横支管取de75,h/D=0.5坡度为0.025时。，

其排水量Q=1.90L/s,V=0.86m/s,满足要求。

3.2.5出户管管径计算

本设计中-PL1-、-PL2-、・PL3-共用一根出户管引至化粪池处。贝U，

q〃=0.12Q7^7+办皿

=0.12x1.5x78x(1+4.5+0.75)+1.5

=2.71L/s

其中8为层数，0.75为洗脸盆排水当量；4.5为低水箱冲落式大便器；1为洗

涤池排水当量。

因此出户管的管径选用de125排水铸铁管，h/D=0.5,坡度0.015时，其排水

量Q=5.86,V=0.93m/s,满足要求。

3.2.6化粪池

化粪池有效容积V的计算公式为：

..aN-q-raN«T(l-b)・Km/3、

V=-------+-----------------------------Cm3)(3-15)

24x1000(l-c)xlOOO

其中b=95%、c=90%、％=0.8、6=1.2,将b、c、k、m值代入上式，化粪

池有效容积计算公式简化为

v=0.7x(4x3x8x2)0.85X200X24+048X()7X1

100024

=28.27//

当日污水量：200x0.85x192人/100()=32.64〉10m3,所以采用3格化粪池。

在无理下水的情况下，选用9号化粪池，其有效容积为30m3

采用：5000mmx3000mmx2000mm(LxBxH)»

本设计中化粪池位于住宅楼北面，距离7m,离地下取水构筑物大于30m,

符合要求。

3.3雨水排水系统

331雨水排水系统组成

本建筑为普通住宅楼，由于楼顶面积不是很大，屋顶构造相对简单，宜采用

普通外排水系统。降落到屋面的雨水沿屋面集流至天沟，然后流入隔一定距离设

置的立管排至地面的检查井。

该设计系统采用重力无压流普通天沟外排水系统。雨水沿屋面集流至天沟，

然后流入隔一定距离设置的立管排至室外地面。排水立管间距约为5〜10m。天沟：

宽500mm,高500mm0

3.3.2雨水排水系统水力计算

1、暴雨强度

郑州降雨强度有关资料:

表1.3降雨强度

;重现期2345

暴雨强度331364387405

(Z/y-104m2)

每根立管的泄水量:

(3-16)

Q吗

其中，径流系数°取0.9,%为历时5min的暴雨强度。

在本设计中重现期P取3年，降雨历时t采用5min。根据本住宅楼的屋顶情况,

布置立管，立管间隔8〜12m,如图1.3。

图1.3屋顶排水立管布置图

每根立管的汇水面积计算，如表1.4

表1.4各管段汇水面积计算表

雨水立管

就

汇水面现雨水量

蹄

FQ管径

量

(m2)(L/s)de(mm)

(L/s)

YL-111.6x6.8+5.4x3+2=86.98毋4.26907.4

YL-29.5xll.6+5,1x0.9+9.5x3v2=129W6.32907.4

22

YL-37,7X11.6+A/1.5+3X2X-=92.674.54907.4

2

YL-47.7xll.6+71.52+32x2/2=92.674.54907.4

YL-59.5x11.6+5.1x0.9+9.5x3+2=129.04/6.32907.4

YL-611.6x6.8+5.4x3+2=86.98川34.26907.4

①de75排水塑料管的壁厚为3.2mm;②电梯机房顶的水分别向雨斗2,5排;③屋面渲泄

系数1.5o

2、立管的最大泄流量

查规范表1.5叫

表1.5重力流屋面雨水排水立管的泄流量

铸铁首塑料菅钢管

公称外径X公称外径X

公称直径最大泄流量最大泄流量最大泄流量

壁厚壁厚

(mm)(L/s)(mm)(L/s)(mm)(L/s)

90X3.27.4

1009.5133X417.1

110X3.212.8

125X3.218.3159X4.527.8

12517

125X3.718168X630.8

160X4.035.5

15027.8219X665.5

160X4.734.7

200X4.964.6

20060245X689.8

200X5.962.8

250X6.2117

250108273X7119.1

250X7.3114.1

315X7.7217

300176325X7194

315X9.2211

查规范手册⑻，选取加75〃〃入87型雨水斗，考虑安全方面，采用最大泄流量

7.40L/s,管径de90，im的立管。

综上所述，雨水系统设置6根外排水立管，通过连接地面检查井进行排水。

3.4住宅消防系统

3.4.1室内消火栓给水系统

根据设计原始资料:建筑总长48m,宽度11.6m,高度22.80m,该楼设室

内消火栓给水系统，设水箱的消火栓给水方式。

根据规范“4住宅楼为低层建筑且为n类建筑，设消火栓给水系统。室内消

火栓用水量为5L/S,同时使用的水枪数量为2支，每支水枪最小流量为2.5L/S,每

根竖管最小流量为5L/so室内消火栓系统不分区，采用水箱和水泵联合供水的临

时高压给水系统，每个消火栓处设直接启动消防水泵的按钮，消防系统与生活给

水系统共用一个屋顶水箱。屋顶水箱设计储存发生火灾10分钟的消火栓用水量。

消防立管下接消防水泵，水泵从贮水池中取水，贮水池提供火灾发生后2小时的

消防用水。消防泵及管道单独设置。

采用双出口消火栓，每个消火栓口径为65mm栓口，水枪喷嘴直径为19mm,

充实水柱为12m,采用衬胶水带直径为65mm，长度为20m。

根据防火规范口刃要求，消火栓的间距应保证同层的任何部位有2支水枪的充

实水柱同时到达。

3.4.2消火栓布置

布置间距：

R=C•Ld+h(3-17)

其中，。取0.8,乙取20m,〃取3.0m,则

/?=0.8x20+3.0=19m

3.4.3水枪喷嘴处水压

水枪喷嘴处压力

(3-18)

经查规范表।⑶得，=1.21,=12/77,^=0.0097

故，

Ht/=(1.21x12)/(1-0.0097x1.21x12)

=\6.9mH2O=\69kPa

3.4.4水枪射流量

查表⑵知，19/次〃的水枪对应水流特性系数B是1.577。

外力=亚^=71.577x16.9=5.16>5.0L/s(3-19)

3.4.5水带水头损失

水带水头损失心：

%=儿/4/10(3-20)

用衬胶材料，儿=0.00172,则

砥=0.00172x20x5.162x10=9.3%尸a

346消火栓口水压

(3-21)

消火栓栓口水头损失七取2()kPa,则

Hxh=16.9+9.3+20=46.2哂。=462Kpa

347消防水箱的消防贮水量

按防火规定【⑶，消防水箱贮存lOmin消防走总水量，计算公式为：

Vv=0.6Qv(3-22)

其中，室内消防用水总量。J

Q、=/f.7；.60/1000=10.8x10x60/1000=6.48加//?=i.80L/$

故，

匕=0.6。、=0.6x6.48=3.89〃/

348消防管网水力计算

选择最不利立管和最不利消火栓，绘制管路图1.4

生活供水管水箱

X

I

X

I

7

X

X

X

图1.4最不利点消火栓管道图

最不利立管为右侧立管，2支出水枪，本设计采用双出口消火栓，即在0点满

足两支水枪同时出流即可。

“"=/+砥+々=16.9+9.3+2。

=46.2mH2O=462Kpa

0〜Id的水