同济大学建筑给排水优秀毕业设计--高层建筑给排水设计.doc
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摘要
本次设计为某高层建筑建筑给水排水工程设计，设计的主要任务是对2#住宅楼及地下室（平时）进行给水排水设计。
设计的主要内容：
建筑给水工程设计、建筑排水工程设计、建筑消防工程设计、室外化粪池设计和地下室加压泵房设计。
本工程建筑高度为54m，共18层。
给水系统采取分区给水方式，1～4层市政管网供水，5～18层变频加压泵供水，均采用下行上给方式。
消防系统包括建筑室内的消火栓系统布置、地下室的自动喷淋系统布置、发电机房及储油间的自动水喷雾系统布置。
在2#屋顶设置20m2消防水箱，地下室设360㎡消防水池。
排水系统包括生活污、废水排放，雨水排放和空调冷凝水排放。
室内污水与废水单独排放，室外合流至化粪池。
关键词：
分区给水；消火栓系统；自动喷淋系统；自动水喷雾系统；排水系统
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ABSTRACT
Thedesignofaffordablehousingunitsfortheconstructionofawatersupplyanddrainageengineeringdesign,themaintaskistodesign2#residentialfloorandbasement（usually）forwatersupplyanddrainagedesign.Themaindesignelements:
buildingwatersupplyengineering,constructiondrainageengineeringdesign,buildingfireprotectionengineeringdesign,outdoorandundergroundseptictankdesignpressurepumpdesign.
Theengineeringandconstructionheightof54m,atotalof18layers.Approachtoregionalwatersupplysystem,from1to4layersofmunicipalwatersupplypipenetwork,from5to18layersfrequencypressurepumpwater,areusedtothewaydownon.Firehydrantsystem,includingsystemarchitecturelayoutoftheroom,thebasementsprinklersystemlayout,generatorroomandstorageroomsoftheautomaticwaterspraysystemarrangement.2#20squaremetersroofsetfirewatertank,located360mundergroundfirepool.Sewagedrainagesystem,includinglife,wastewaterdischarge,stormwaterdrainageandairconditioningcondensatedischarge.Dischargeofsewageandwastewaterseparateindoorandoutdoorconvergencetotheseptictank.
Keywords:
districtwatersupply;firehydrantsystem;automaticsprinklersystem;automaticwaterspraysystem;drainagesystem
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目录
1.绪论 1
1.1工程概况及设计资料 1
1.1.1建筑设计资料 1
1.1.2给水排水设计资料 1
1.2设计任务及内容 1
1.3设计要求 1
1.4设计说明书和计算书的编写 2
1.5毕业设计成果提交 2
1.6设计依据 2
2.设计方案说明 3
2.1建筑内给水系统 3
2.1.1系统的选择 3
2.1.2分区给水的划分 3
2.1.3给水方式的选择 3
2.1.4系统组成 4
2.1.5给水管道及设备安装 4
2.2建筑内消防系统 4
2.2.1系统的选择 4
2.2.2消防管道及设备安装要求 6
2.3建筑内排水工程 7
2.3.1系统的选择 7
2.3.2系统的组成 8
2.3.3排水管道安装要求 8
3.设计计算书 11
3.1建筑给水系统的设计计算 11
3.1.1设计方案 11
3.1.2给水管网水力计算 11
3.2消火栓系统的设计计算 19
3.2.1消火栓管网水力计算的基本数据 19
3.2.2消火栓管网水力计算 19
3.3自动喷水灭火系统的设计计算 24
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3.3.1自动喷水灭火水力计算的基本数据 24
3.3.2管网水力计算 24
3.3.3水泵的选择 26
3.3.4水泵结合器的选择 27
3.4水喷雾系统的设计计算 27
3.5建筑排水系统的设计计算 28
3.5.1排水方式的选择 28
3.5.2排水系统组成 28
3.5.3排水系统的管道计算 28
3.5.4化粪池型号的确定 30
3.5.5集水井及排水泵计算 32
3.6雨水系统的设计与计算 32
3.6.1设计方案 32
3.6.2设计计算 33
4泵房设计 35
4.1泵房平面布置 35
4.2水泵型号 35
5结论 36
致谢 37
参考文献 37
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1.绪论
1.1工程概况及设计资料
1.1.1建筑设计资料
某高层建筑位于我国南方沿海地区，建筑高度54.00米，为高层普通住宅楼。
分1#、2#、3#三栋，每栋均为十八层，每层设2户共计36户，每户1厨2卫（卫生间布置详见平面图），南面阳台设家用洗衣机和盥洗槽，层高3.0米。
地下一层（1#、2#、3#楼连通共用）为停车场及相关设备用房（其功能分配以及建筑室内外高差详见地下室平面图）。
1.1.2给水排水设计资料
（1）给水水源
该建筑以城市给水管网为水源，城市给水网允许从建筑北面接出一条不大于DN150的管道。
常年最低水压为0.24MPa。
（2）排水条件
室内污水需经化粪池处理后方可排入城市下水道，城市排水网允许从建筑西北面接入一条不大于DN300的管道，接口检查井管底相对标高-1.80米。
（3）室外消防
本设计不涉及室外消火栓的设置。
（4）卫生设施
住宅部分每户卫生间，内设淋浴器或淋浴房，洗脸盆及坐式大便器等。
（5）其它
未预见水量:
按日用水量的10%计算。
1.2设计任务及内容
根据建筑的性质、用途和建设单位的要求，对该住宅楼进行给水排水设计。
根据现在的防火消防的实际情况，再基于高层建筑消防应立足于自救的规范要求，该楼的消防要求较高，地下室设置有独立的消火栓系统和自动喷淋系统；而每个消火栓均设有消防按钮，消防时可直接启动消防泵。
生活给水泵要求自动启动。
此外，从美观方面考虑，管道均尽量暗敷设。
本设计说明仅限于屋顶设有高位水箱的2#楼及平时地下室（1#、3#楼及战时地下室的人防设计略）。
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1.3设计要求
（1）根据建筑资料判定建筑的性质、用途，确定所需的系统；
（2）拟定生活给水设计、消防给水设计、排水设计等方案；
（3）确定管道走向及敷设方式，绘制管道平面图和系统图；
（4）对各系统进行设计计算，确定管径、需增设的设备及构筑物；
（5）编制设计说明书和计算书。
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1.4设计说明书和计算书的编写
（1）设计说明书要求内容充实，依据充分，设计正确，并富有实用和创新性；
（2）计算书要求设计参数选择合理，公式选用正确，计算步骤完整清晰，结果准确符合实际生活、生产情况。
1.5毕业设计成果提交
（1）设计、计算说明书一份；
（2）设计成果图一套，要求8张以上设计图纸，即包括首层给排水平面图、标准层给排水平面图、屋顶层给排水平面图、地下室（平时）给排水平面图、地下室自动喷淋平面图、地下室泵房大样、给排水系统展开图、消防系统展开图、喷淋系统展开图等
1.6设计依据
（1）提供的有关市政给水、污水、雨水管网资料；
（2）《给水排水制图标准》GB/T501006-2001
（3）《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003
（4）《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005版）
（5）《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001
（6）《自动水喷雾灭火系统设计规范》GB50219-95
（7）《全国民用建筑工程设计技术措施—给水排水》（2009版）
（8）《建筑给排水设计手册》
（9）《山东双轮集团—生活、消防产品总汇》
（10）《钢筋混泥土化粪池》图集03S702
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2.设计方案说明
2.1建筑内给水系统
2.1.1系统的选择
根据室外市政管网所提供的水压和工作状况，建筑性质，建筑高度，室内各用水点的分布情况及卫生器具所需的压力等综合考虑加以选择。
本建筑为高层普通住宅楼，根据市政管网常年可资用水头为0.24MPa能满足四层及以下的水压要求。
故决定采用分区给水方式。
2.1.2分区给水的划分
本建筑建筑高度为54.00m，采用竖向分区给水。
如果分区过小将增加给水设备、管道及相应的土建投资和维修管理费用，造成经济浪费；如果分区过大将带来以下不良影响：
（1）当配水龙头开启时，水压过大，下部用水点造成喷溅。
（2）当配水龙头及阀门关闭时容易产生水锤，不但会引起噪音还会损坏管道及附件，造成漏水。
（3）由于压力过大，龙头、阀门等给水配件容易损坏，缩短使用年限，同时增加维修费用及工作量。
（4）流速过大，会产生噪音，影响室内安静。
为了防止和避免上述情况，使其运行正常和稳定，进行合理的竖向分区给水是完全必要的。
在外部管网不能满足整个建筑用水需求时，建筑下部应尽量利用外部管网水压直接供水，上部通过设增压和流量调节装置供水。
结合我国目前水暖产品的具体使用情况，给水配件的静水压力值应控制在以下范围内：
住宅、宾馆、医院等居住性建筑一般为0.30～0.35Mpa；其他建筑一般为0.35～0.40Mpa。
2.1.3给水方式的选择
根据设计资料及建筑特性可供选择的供水方式如下：
（1）方案一：
建筑给水系统竖向分两个区，高区为5～18层，其中9～18由高位生活水箱直接供水，5～8由高位生活水箱结合减压阀供水。
优点：
供水可靠，设备布置集中，便于维护管理，不占用建筑上层使用面积。
水池、水箱储备一定的水量，停水停电时上层可延时供水。
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缺点：
运行费用高，安装维护麻烦，增加建筑荷载，减压阀有能量损耗，只能用于允许设置高位水箱的建筑，且高位生活需定期清洗，水质在一定程度上有所下降。
（2）方案二：
分区无水箱供水方式，低区为1～4层，采用外网直接供水；高区为5～18层，采用变频加压水泵供水。
优点：
供水可靠，设备布置集中，便于维护管理，不占用建筑上层使用面积，能耗少。
屋顶不设生活水箱，可减少建筑荷载。
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缺点：
水泵频繁启闭，对水泵的质量及调节控制要求高，维护费用较高。
综上所述，结合本建筑特性，选用方案二供水方式。
即1～4层为低区，外网直接供水，采用下行上给式；5～18层为高区，由地下室水泵房变频加压供水，给水立管接至水泵房，采用下行上给式。
2.1.4系统组成
整个系统包括引入管、水表节点、给水管网和附件，此外尚包括地下室下生活水箱、加压水泵等。
2.1.5给水管道及设备安装
（1）管道布置和敷设的一般原则
①给水管道的布置应保证建筑物的使用要求，方便和安全。
不得妨碍交通和操作，不得构成对建筑物和设备可能造成损坏的危险。
②满足系统的最佳水力条件，保证给水质量。
减少阻力损失，节省能源。
缩短管道长度，节省材料。
③保证管道安全不受损坏。
④避免管道受到腐蚀和污染。
⑤管道敷设应力求美观和维护检修的方便。
充分利用地下室的空间，吊顶空间，管道竖井等位置。
（2）管道敷设
①本建筑采用水表分户供水，给水管道均采用钢塑复合管，压力等级为1.0MPa。
②管道外壁距墙面（或沟壁）的最小净距，应不小于0.1m，距柱、梁可减少至0.05m。
③给水横管宜有0.002～0.005的坡度坡向泄水装置。
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④给水管穿过建筑物的墙或楼板时，应采取防护措施，穿过地下室外墙或地下构筑物的外壁时，应加设防水套管，在给水管穿过承重墙或基础处，应预留洞口，管顶上部净空不得小于建筑物的沉降量且不小于0.1m。
⑤给水管与排水管平行,交叉时,其距离分别大于0.5m和0.15m,交叉处给水管在上。
⑥管道穿越墙壁时,需预留孔洞,孔洞尺寸采用d+50mm～d+100mm,管道穿过楼板时应预埋金属套管。
⑦在立管和横管上应设闸阀,当直径小于等于50mm时,采用截止阀工作压力1.0MPa；当直径大于50mm时,采用优质闸阀，工作压力1.0MPa。
2.2建筑内消防系统
2.2.1系统的选择
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（1）消火栓系统
该建筑为高层普通住宅楼，按照高层民用建筑防火规范，室内消火栓系统的流量为20L/s，室外消火栓系统的流量为15L/s，每根竖管最小流量10L/s，消火栓每支水枪最小流量为5L/s。
根据规范消火栓系统的最低点的静水压力不宜超过1.00MPa，当超过1.00MPa应采用分区给水系统，消火栓栓口的出水压力大于0.50MPa时，应采用减压措施。
所以由于该建筑的高度为54.00m，可不分区。
按照规范消火栓宜布置在明显、经常有人出入且使用方便的地方，其间距不大于30m，因而在该建筑的电梯的前室以及地下室中均布有消火栓；整个建筑均同时有2股水柱到达任一点。
本建筑的消火栓系统布置方案如下：
系统采用DN65×16的水枪，25m长DN65的衬胶水带，水枪充实水柱为13m，单个水枪的流量为5L/s；在建筑的顶层设有试验消火栓；室内消火栓均设有远距离启动消防泵的按钮，以便在使用消火栓的同时启动消防泵。
在顶层的水箱中均贮存有10min的消火栓用水量。
（2）自动喷淋系统
本建筑地下室属于中危险Ⅱ级建筑，三个基本数据为：
设计喷水强度为8L/min·m2、作用面积为160m2、喷头工作压力0.10MPa、本系统采用湿式自动喷水灭火系统。
根据本建筑的情况，地下室除配电间、消防水池、生活水泵房、人防滤毒室、扩散室、集气室、排风口部等外布置自动喷淋系统，另外,柴油发电机房及储油间布置水喷雾系统。
其他地区无需布置自动喷淋系统。
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由湿式报警装置，水力警铃，水流指示器，闭式喷头和管道等组成。
其基本工作原理如下：
火灾发生时，火灾处周围温度升高致使喷头玻璃珠破裂，喷头喷水灭火，管道中水流动，水流指示器将信号传至消防值班室，同时报警阀组发出水力警铃报警。
值班室值班人员通过监控室的监控录像判断是哪个区发生火灾，并向当地消防控制中心报警（若并未发生火灾，只是喷头损坏等其他因素导致发出报警信号，值班人员关闭水力警铃，停止报警）。
中危险Ⅱ级建筑物,配水管每侧的支管上设置的喷头数不多于8个。
闭式自动喷水灭火系统喷头的工作压力不小于0.10MPa,最不利点处喷头的工作压力不小于0.10MPa。
管道内的流速不超过5m/s,配水管流速在个别情况下不大于10m/s。
当管内流速超过规定值时应进行调整。
适用温度范围：
室温不大于70度。
地下室喷头向上安装。
根据建筑防火分区划分，系统分为三区，该系统设一个湿式报警装置和水力警铃，设三个水流指示器分别反馈各防火分区火灾情况。
本系统采用临时高压给水系统，设消防水池，立式泵，高位水箱，报警阀，水流指示器.出户管在出户附近设置水泵接合器。
系统管道的管材在报警阀后应采用无缝镀锌钢管。
报警阀安装在明显而易操作的地点,水力警铃宜安装在报警阀附近,该地面有排水措施。
管道变径连接时,在直管段上和弯头处采用异径管件连接。
系统末端设置检验装置。
末端检验装置包括截止阀、压力表、放水阀、
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放水管等。
（3）水喷雾灭火系统
本建筑地下室设有柴油发电机房及储油间，需设自动水喷雾系统。
由水源、供水设备、管道、雨淋阀组、过滤器和水喷雾等组成，向保护对象喷射水雾灭火或防护冷却的灭火系统。
设计喷雾强度20L/min﹒m2，持续喷雾时间0.5h。
水雾喷头的工作压力，当用于灭火时不应小于0.35MPa；用于防护冷却时不应小于0.2MPa。
根据水喷雾灭火系统设计规范GB50219-95（3.1.6可燃气体和甲、乙、丙类液体的罐装间、装卸台、泵房、压缩机房等的保护面积应按使用面积确定。
）可知，本建筑水喷雾灭火系统的保护面积为发电机房和储油间的平面面积之和。
2.2.2消防管道及设备安装要求
（1）消火栓的安装
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①本工程消火栓给水管接自消防加压泵房的消火栓加压泵，管道的安装与生活给水管基本相同。
②采用内外热浸镀锌钢管,管径小于DN100采用丝扣连接，管径大于DN100采用沟槽<卡箍>管接头及配件连接。
③消火栓立管采用DN100mm,单栓消火栓栓前消防支管管径为65mm,栓口距地面为1.1m。
水枪喷嘴口径为19mm,水龙带为麻质衬胶水带长度25m。
④地下室消火栓均为减压稳压消火栓。
⑤所有消火栓系统安装完毕后，均应做管道试压试验，室内消火栓系统试压水压值不低于0.90MPa。
⑥管道安装完毕后，均应做好防腐处理。
即刷红丹漆两遍，埋地镀锌钢管刷沥清两遍防腐。
⑦消火栓系统管均应刷成红色，系统阀门均为常开阀门，且有明显的启闭标志。
（2）自动喷淋系统布置
①喷头的布置喷头的平面布置形式采用正方形、矩形和菱形，喷头之间的水平距离是根据每个标准喷头的保护面积和平均喷水强度确定的。
按火灾危险等级的喷头布置,按照规范选定，闭式喷头在吊顶下布置时，喷头向上。
喷头溅水盘与吊顶、椽板、屋面板的距离,不应小于75mm，也不应大于150mm。
喷头布置在梁侧附近时喷头与梁边的距离应按不影响喷洒面积要求确定。
当在梁或其他障碍物底面下方的平面上布置喷头时，溅水盘与顶板的距离不应小于25mm，不应大于100mm。
在门窗洞口设置喷头时,喷头距洞口上缘不应大于150mm，距墙面不宜小于75mm并不大于160mm。
在仓库中设置的喷头与其下方被保护物的垂直距离,应符合距难燃物品的堆垛,不应小于450mm；距可燃物品的堆垛,不应小于900mm；在难燃物品和可燃物品的堆垛之间应设一排喷头
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且堆垛边与喷头垂直线水平距离不应小于300mm。
②供水干管宜构成环状,系统的进水管不宜少于两条,每条进水管的管径应系统按设计负荷计算。
当一条进水管发生故障时,另一条进水管仍能保证全部用水量和水压。
系统管网上应设置水泵接合器。
环状供水干管应设分隔阀门,阀门应经常处于开启状态且有明显的启闭标志,一般应采用明杆阀门。
报警阀后的配水管道上不宜安装阀门。
系统的每个竖向分区都宜单独设置报警控制阀,湿式和预作用喷水灭火系统，每个报警控制阀控制的喷头数不应超过800个。
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③配水管网宜按竖向分区和水平分区并考虑建筑的功能分区,在分区内划分为若干计算单元,每个计算单元的喷头数不宜超过100个喷头数，并不是一个绝对的要求,主要是为了计算时使各计算分区易于平衡。
例如对于中危险级建筑设计作用面积为200m2,计算喷头数为16～20个,每根支管有5个喷头时,计算支管只有4根,在最不利作用面积以外的支管的实际喷水强度比设计喷水强度大,每个计算单元内的喷头数越多,这种差别也就越大。
④轻危险级和中危险级建筑物,配水管每侧的支管上设置的喷头数不应多于8个,同一配水支管在吊顶上下都布置有喷头时,其上或下侧的喷头各不多于8个;对于严重危险级建筑物,支管上设置的喷头不应多于6个。
配水支管宜在配水管的两侧均匀分布,每根支管的管径不应小于25mm。
也不宜大于50mm。
配水支管和配水管的管径分配：
按照喷头数估算管径时,支管管径呈25、32、40、50等沿途逐渐增大,能有效的减小水损，但异径管件较多,安装也不方便。
设计及施工实践中可考虑采用支管同一直径的作法（需选好适当的管径）,计算和安装都比较方便。
⑤设置吊架和支架位置以不妨碍喷头喷水为原则,吊架距离喷头的距离应大于0.3m,距末端喷头的距离应小于0.7m。
设喷头的场所,应注意防止腐蚀气体的侵蚀,不得受外力碰击,定期消除尘土。
（3）水喷雾系统布置
①保护对象的水雾喷头数量应根据设计喷雾强度、保护面积和水雾喷头特性确定，其布置应使水雾直接喷射和覆盖保护对象，当不能满足要求时应增加水雾喷头数量。
②水雾喷头、管道与电气设备带电（裸露）部分的安全净距应复合国家现行有关标准的规定。
③水雾喷头与保护对象之间的距离不得大于水雾喷头的有效射程。
④水雾喷头的平面布置方式可为矩形或菱形。
本设计按矩形布置，水雾喷头之间的距离不应大于1.4倍水雾喷头的水雾锥底园半径。
⑤水雾喷头与储罐外壁之间的距离不应大于与0.7m。
⑥水雾喷头均向下布置。
该系统的管道布置与喷淋系统基本相似，但在雨淋阀组前必须设置过滤器。
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2.3建筑内排水工程
2.3.1系统的选择
本建筑采用室内分流制室外合流排水系统，即粪便污水、洗涤废水室内采用分别排放的方式；室外污、废水合流至化粪池，处理后排放到市政管网。
雨水采用独立的排水系统，设专门的雨水立管排入市政雨水管道。
（1）污、废水排水系统
该建筑上部住宅部分主要为生活污、废水排放。
根据排水立管和横干管内压力变化原理，在底层易形成跳水区，为防止对底层用户造成回流污染及减少上层排水对下层造成的冲击，采取底层单独排放。
由于该建筑的地下室为人防地下室排水管不穿地下室顶板，一律从预留的覆土层引出。
地下室在消防电梯、发电机房及其他适当位置设集水井（坑），由潜污泵将水排至室外雨水井。
（2）雨水排水系统
屋面雨水排水系统应迅速、及时地将屋面雨水排至室外雨水管渠或地面。
屋面雨水排水管道的排水设计重现期应根据建筑的重要程度、汇水区域性质、地形特点、气象特征等因素确定。
雨水汇水面积应按地面、屋面水平投影面积计算。
高出屋面的侧墙，应附加其最大受雨面正投影的一半作为有效汇水面积计算。
窗井、贴近高层建筑外面的地下汽车库出入口坡道和高层建筑裙房屋面的雨水汇水面积，应附加其高出部分侧墙面积的二分之一。
高层建筑屋面雨水宜按重力流设计，裙房屋面的雨水单独排放。
阳台排水系统应单独设置，且立管底部应间接排水。
（3）空调冷凝水排水
空调冷凝水排水应根据建筑专业设计空调类型设计预留空调孔。
当为挂式空调时，KD为80空调孔，中心距地2.20m，
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