建筑给排水工程课程设计.docx

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建筑给排水工程课程设计

目录

1、前言

1.1设计准备

1.2设计概况

1.2.1设计题目

1.2.2设计任务及内容

1.3工程概括

1.3.1设计原始资料——图纸资料

1.3.2设计原始资料——文字资料

1.4确定设计方案

1.4.1生活给水系统

1.4.2消防给水系统

1.4.3排水设计方案生活排水系统

1.4.4雨水排水系统

1.4.5管网布置

二、设计计算

2.1生活给水系统的计算

2.1.1用水量计算

2.1.2屋顶水箱容积计算

2.1.3贮水池容积计算

2.1.4设计秒流量计算

2.1.5压力校核及水泵的选择

2.2排水系统计算

2.2.1排水定额

2.2.2设计秒流量计算

2.2.3化粪池的选择

2.3消火栓系统计算

2.3.1消火栓给水系统计算

2.3.2消火栓的布置

2.3.3充实水柱的计算

2.3.4消火栓保护半径的确定

2.3.5水枪栓口所需的水压

2.3.6管路总水头损失

2.3.7消火栓给水系统所需总水压

2.3.8消防泵的确定

2.3.9水泵接合器和室外消火栓的选定

2.4雨水排水设计计算

三、小结

四、参考文献

1、前言

1.1设计准备

1、明确设计目的、内容和要求；

2、熟悉设计原始资料；（原始资料是设计工作的基础和依据，一般由设计单位和有关单位提供，本设计所需资料已给出，设计中可依此进行）

3、熟悉有关设计规范；（设计规范是工程设计的指导性准则，工程设计必须依据相关规范进行设计，因此，在设计前应熟悉有关规范）

1.2设计概况

1.2.1设计题目

某住宅建筑给水排水工程设计

1.2.2设计任务及内容

1、建筑内部给水系统设计；

2、建筑内部排水系统设计；

3、建筑内部消防系统设计；

4、雨水排水系统设计；

1.3工程概括

1.3.1设计原始资料——图纸资料

1、建筑平面图1：

100；

2、建筑立面图1：

100；

3、建筑屋顶平面图，1：

100；

4、卫生间大样图。

1：

50。

1.3.2设计原始资料——文字资料

1、建筑位于华北地区；

2、建筑性质住宅楼；

3、城市给水管网管径300mm，管顶埋深1.2m，城市可靠供水压力300Kpa。

位于建筑南侧，距外墙80米；

4、城市排水管网管径400mm，管底埋深2.5m，位于建筑西侧，距外墙80米；

5、冰冻线深度0.50m；

6、地下水埋深30m。

1.4确定设计方案

1.4.1生活给水系统

1、给水方式

根据设计资料，层高不超过3.5m的民用建筑，给水系统所需压力，可用1层10m，2层12m，三层以上每增加1层则增加4m水柱。

室外管网水压可以满足底层楼层的水压和水量要求，因此，采用分区给水方式，1—6层由室外市政给水管网直接供水，采用下行上给的方式进行供给，7—11层由高压变频水泵屋顶水箱共同供给。

2、平面布置

根据有关设计原始资料、建筑物的性质、用途、高度及设计要求，结合室外城市给水管道能提供的水压，供水的可靠性，确定给水系统的组成，并初步进行给水系统平面布置。

3、管材的选用、布置和敷设

1）、管材选用塑料管。

2）、给水立管设在水井中，JL-1为1-6层供水，JL-2为7-11层供水。

3）、给水管埋地-1.2m。

4）、管道布置基本要求：

一、确保供水安全和良好的水利条件，力求经济合理。

二、保护管道不受损坏。

三、不影响生产安全和建筑物的使用。

四、便于安装维修。

5）、布置形式：

该建筑选用枝状的由下向上的下行上给式布置形式。

单向供水，节省管材，造价低。

水平干管设在中间技术层内。

6）、敷设形式：

给水立管采用明装形式，安装维修方便，造价低。

给水支管选用暗装形式，不影响室内的美观、整洁。

1.4.2消防给水系统

室外消火栓给水系统由室外消火栓、室外消防给水管网和消防水池组成。

扑救火灾时，可向消防车等室外消防用水设备供水。

室内消火栓给水系统，本工程的消防对象为住宅，按照我国《建筑设计防火规范》，超过6层的塔式住宅，通廊式建筑，底层设用商业网点的单元式住宅和超过7层以上的单元式住宅都应设置室内消火栓。

根据建筑物的性质、用途高度对消防给水的要求，按照“建筑设计防火规范”规定进行消防给水系统的设计。

根据规范要求，本建筑仅需设消火栓给水系统。

室内消火栓系统不分区，采用带消防水泵的消防水箱和环状给水管网联合供水的临时高压给水系统，每个消火栓处设置直接启动消防水泵的按钮。

消防水箱贮存10min消防用水，其进水管由生活水箱的进水箱引分支进水，出水管道接消防泵。

每个消火栓口径为65mm,单栓口水枪喷嘴，口径19mm,充实水柱为12m水柱，采用衬胶水带，直径65mm，长度25m。

设计应确定消防给水同时作用股数，充实水柱长度，消火栓直径，水枪喷嘴口径，水龙带直径及长度，确定消火栓设置位置，并初步进行消防给水管网平面布置。

1、消火栓给水系统的给水方式

选择设水箱的消火栓给水方式。

宜在室外管网一天之内有一定时间能保证消防水量、水压时（或是由生活泵向水箱补水）采用。

由水箱贮存10min的消防水量，灭火初期由水箱供水。

2、消火栓布置

1）、保护半径R>=（（12^2+3^2）^（1/2））/2=6.18m,取R=6.18m

2）、保证每一个防火分区同层有3支水枪的充实水柱同时达到任何部位，其布置间距按下列公式计算：

S2<=（R^2-b^2）S2-------消火栓间距（3股水柱达到同层任何位置）。

3）、消火栓口距地面安装高度为1.1m

4）、消火栓应设置在位置明显且操作方便的走到内，应靠近疏散方便的通道口处、楼梯间内。

建筑物设有消防电梯时，其室应设消火栓。

3、消防给水管道的布置

1）、管材材料：

钢管。

2）、室内消防竖管管径DN100.

3）、消火栓给水管网应与自动喷水灭火管网分开设置。

若布置有困难时，可共用给水干管，在自动喷水灭火系统报警阀后不允许设消火栓。

4）、闸门的设置应便于管网维修和使用安全。

1.4.3排水设计方案生活排水系统

本综合楼采用生活污水和生活废水合流排放，经收集后直接排至城市排水管网。

排水管皆设伸顶通气管。

根据设计规范，1层污水与2-11层污水分别排放。

根据排水排放条件，建筑物卫生设备情况，建筑高度及有关要求，确定室内排水系统体制，排水系统的组成，排水通气系统的设置，并初步进行排水系统平面布置。

1、管材的选用、布置与敷设

1）、管段材料：

塑料管。

2）、选用三根立管。

PL-1为洗涤池排水，PL-2为大便池、地漏和洗脸盆排水，PL-3为洗衣机排水。

3）、给水管道敷设有明装和暗装两种形式，该设计立管采用明装形式，便于安装，造价低。

支管采用暗装形式，美观、整洁。

4）、室内排水管道的布置和敷设在保证排水畅通，安全可靠的前提下，还应兼顾经济、施工、管理、美观等因素。

2、、卫生器具的布置和敷设

卫生间内的地漏应设在地面最低处，易于溅水的卫生器具附近。

地漏不应设在排水支管顶端，以防止卫生器具排放的固形杂物在最远卫生器具和地漏之间的横支管内沉淀。

3、通气管的作用

1）、保护存水弯水封，使水系统内的压力与大气取得平衡。

2）、使水管内排水畅通，形成良好的水流条件。

3）、将新鲜空气补入排水管内，试管内进行换气（预防因室外管道系统积聚有害气体而损伤养护人员、发生火灾和腐蚀管道等隐患）

4）、降低排水系统噪音。

4、建筑底层单独排放

由于底层横管在立管来水量较大时，将产生强烈的冲击流，形成回流现象，又是会将存水弯中的水喷溅至卫生器具中甚至于喷出卫生器具的事故，故需设一层单独排水。

1.4.4雨水排水系统

本建筑长46.46m，宽13.58m设计天沟宽B=0.5m积水深H=0.1m天沟表面豆石n=0.025i=0.006屋面径流系数Ψ=0.9重现期为两年5分钟暴雨强度250L/（s*104m2）

1.4.5管网布置

1、根据确定的设计方案，结合室内卫生洁具和设备布置情况，按照管道布置敷设原则，进行各楼层给水、排水、消防官网的平面布置。

2、根据平面布置图，分别绘制给水、排水、消防系统草图。

3、进行室外管网总体布置。

4、室内给水管道设置在管井内，排水及消防管道靠在墙壁，角落里。

下区给水的水平干管、消防给水的水平干管和排水横干管均设置在地面以下，屋顶水箱的进水横管和水箱消防出水横干管均设在屋顶上，上区给水立管和消防立管在屋顶横管连接。

二、设计计算

2.1生活给水系统的计算

2.1.1用水量计算

1、确定用水定额及时变化系数

查阅《新编建筑给水排水工程师手册》普通住宅中二类建筑的最高日生活用水定额在130L/（p·d）~300L/（p·d）之间，时变化系数Kh为2.8~2.3，使用小时T为24h。

在本设计中，根据本建筑的性质和室内卫生设备的完善程度，选用最高日生活用水定额为200L/（p·d），时变化系数Kh=2.5，用水时间T=24h。

设该户型每户人口为3.5人，用水总人数为m=3.5*6*11=231。

2、最高日用水量

最高日用水量Qd=m·qd

式中：

Qd-----最高日用水量，L/d;

m-----用水单位数，人或床位数等，住宅一般为3.5人；

Qd----最高日生活用水的定额，L/（人·d）、L/（床·d）

根据所选用水定额，经计算得：

Qd=3.5×200×66=46200L/d=46.2m3/d

3、最高日平均时用水量

最高日平均时用水量Qp=∑Qd/T

式中：

Qp---最高日平均时用水量，L/d

Qd---最高日用水量，L/d

T----建筑物的用水时间，h，住宅取24h

代入数据计算得：

Qp=Qd/T=46200/24=1925L/h

4、最高日最大时用水量

最高日最高时用水量Qh=Kh·Qd/T

式中：

Qh---最高日最高时用水量，L/h；

Kh---小时变化系数；

Qd---最高日用水量，L/d；

T----建筑物的用水时间，h，住宅取24h。

代入数据计算得：

Qh=46200÷24×2.5=4812.5L/h=4.81m3/h

2.1.2屋顶水箱容积计算

本住宅生活高位水箱与消防高位为水箱合用，供水系统采用水泵自动启动供水，为了使水箱中的水经常保持流动更新，又要保证消防用水不被动用，生活出水管采用虹吸管钻孔措施。

生活部分，据规范，水泵一小时最大启动次数Kb为4到8次，取Kb=4；安全系数C可在1.5到2内选取，为保证供水安全取C=2。

1~7层生活用冷水虽然不用水箱供水，但考虑市政给水事故停水，水箱仍应短时供应低区用水（高低区设联通管），故水泵容积应按供1~11层全部用水确定，并且水泵向水箱供水不与配水管网连接，故水泵出水量与最高日最大是用水量相同，即

=Qh=4812.5L/s。

水泵自动启动装置安全可靠，屋顶水箱的有效容积为：

式中

──水箱的有效容积，m3；

──水泵出水量,m3/h；

──水泵1h内最大启动次数，一般选用4~8次/h；

──安全系数，可在1.5~2.0内采用。

代入数据得：

=2*4.8/（4*4）=0.6m3，取

=1m3。

消防部分，根据《建筑设计防火规范》（GB50016—2006）的有关规定，消防水箱应贮存10min的室内消防用水总量，以供扑救初期火灾之用。

室内消火栓用水量20L/s，室外为15L/s屋顶消防水箱的储水量Vx=0.6Qx=0.6*20=12m3。

最终确定高位水箱的有效容积为V=

+Vx=13m3。

水箱为钢制，尺寸为3.0m×2.5m×2.0m，有效水深1.5m,有效容积13.1m3。

2.1.3贮水池容积计算

按消防贮水容积和安全用水容积之和，安全用水可以按最高日用水量的20%-25%计算，最高日用水量为46.2m3，则可得，用于生活的贮水池容积为46.2*25%=11.55m3，取12m3。

贮水池设于泵房内有效水深1.0ｍ，有效容积12ｍ。

市政给水管网停水时，有贮水池可以供水。

消防水池Vc=3.6（Qx-Qp）t

式中：

Qx——室内外消防用水量之和m3

Qp——火灾延续时间内可连续补充的水量L/s

t——火灾延续时间h本次按2h算

Vc=3.6*（20+15-12）*2=165.6m3

Vx=Vc+Vb=11.55+165.6=177.15m3

2.1.4、设计秒流量计算

1）计算最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率：

2）计算卫生器具给水当量的同时出流概率：

3）计算管段的设计秒流量

查《规范》得普通住宅二类型的平均出流概率参考值为2.0~3.5。

每户的卫生器具有脸盆、大便器、沐浴器、洗涤盆和洗衣机五种，它们的当量依次为0.75、0.5、0.75、1.0、1.0，故管段卫生器具给水当量总数为4.0。

2.0

1.097

2.5

1.512

3.0

1.939

2.1.5压力校核及水泵选型

1、压力校核

1-6层给水计算图

1～6层室内给水管网水力计算表

管段

编号

卫生

器具

当量

总数

设计

秒

流量

q（L/s）

DN

（mm）

v

（m/s）

管长

（m）

沿程

水头

损失

hy=iL

脸盆

大便器

淋浴

洗衣机

洗涤盆

自

至

0.75

0.5

0.75

1

1

∑N

0

1

1

0

0

0

0

0.75

0.15

20

0.5

1.5

0.73

1

2

1

1

0

0

0

1.25

0.23

20

0.78

3

3.27

2

3

1

1

1

0

0

2

0.29

20

0.93

0.5

0.77

3

4

1

1

1

1

0

3

0.36

20

1.09

6.4

13.06

4

5

1

1

1

1

1

4

0.41

25

0.75

8.1

6.06

5

6

2

2

2

2

2

8

0.59

32

0.63

2.9

1.08

6

7

4

4

4

4

4

16

0.85

32

0.9

2.9

2.05

7

8

6

6

6

6

6

24

1.05

32

1.05

2.9

2.78

8

9

8

8

8

8

8

32

1.22

32

1.27

2.9

3.92

9

10

10

10

10

10

10

40

1.38

40

1.11

2.9

2.56

10

11

12

12

12

12

12

48

1.52

50

0.71

12.4

3.35

11

12

36

36

36

36

36

144

2.81

80

0.56

5

1.21

40.8kp

1-6层所需压力;H=H1+H2+H3+H4

H1=5*2.9+2.05=16.6m

H2=1.3*40.8=53.04Kpa

H4为工作水压50Kpa

查附录四25mm口径分户水表LXS-25C

Hd=4.45Kpa

选口径80mm的总水表LXS-80N

Hd=1.59Kpa

H3=6.04Kpa

H=166+53.04+50+6.04=275.0Kpa<300Kpa可以满足低区的供水要求。

7-11的给水系统计算图：

7～11层室内给水管网水力计算表

管段

编号

卫生

器具

当量

总数

设计

秒

流量

q（L/s）

DN

（mm）

v

（m/s）

管长

（m）

沿程

水头

损失

hy=iL

脸盆

大便器

淋浴

洗衣机

洗涤盆

自

至

0.75

0.5

0.75

1

1

∑N

0

1

1

0

0

0

0

0.75

0.15

20

0.5

1.5

0.73

1

2

1

1

0

0

0

1.25

0.23

20

0.78

3

3.27

2

3

1

1

1

0

0

2

0.29

20

0.93

0.5

0.77

3

4

1

1

1

1

0

3

0.36

20

1.09

6.4

13.06

4

5

1

1

1

1

1

4

0.41

25

0.75

8.1

6.06

5

6

2

2

2

2

2

8

0.59

32

0.63

2.9

1.08

6

7

4

4

4

4

4

16

0.85

32

0.9

2.9

2.05

7

8

6

6

6

6

6

24

1.05

32

1.05

2.9

2.78

8

9

8

8

8

8

8

32

1.22

32

1.27

2.9

3.92

9

10

10

10

10

10

10

40

1.38

40

1.11

2.9

2.56

10

11

30

30

30

30

30

120

2.54

80

0.48

7

0.545

36.8Kpa

对于7-11层的室内所需压力H=H2+H3+H4

H2=1.3*36.8=47.8Kpa

H4=50Kpa

H3同上25mm口径分户水表LXS-25C

80mm的总水表LXS-80N

H3=6.04Kpa

H=4.78+5+0.604=10.38m

水箱最低液位至最不利配水点的位置高差为Hz=5*2.9+1=15.5m>10.38m故水箱安装高度满足要求。

2、水泵的选择

水泵流量：

水池和泵房设于地下室内，水泵直接将水抽到顶层水箱内。

水泵出水量按最大时用水量的1.1倍来确定。

Qb=1.1*4.81=5.29m3/h

水泵扬程：

当水泵出水量为5.29m3/h时，水泵的几个水力参数如下表：

管径（mm）

流速（m/s）

i（kPa/m）

管长（m）

水头损失（kPa）

吸水管

DN=50mm

0.63

0.22

3.00

0.66

压水管

DN=40mm

1.07

0.81

31.1

25.2

Hb≥H1+H2+Hh

H1———贮水池最高水位至水箱进水口所需的静压力kPa。

H1=2.9*11－（－2.05）=33.95m=339.5kPa

Hh———水箱进水口的流出水头，取为20kPa

H2———水泵及管路沿程损失，局部水头损失按沿程损失的0.3算

H2=1.3*（0.66+25.2）=33.62Kpa

需加2m的安全水头

所以水泵的扬程为：

Hb=H1+H2+Hh=339.5+20+33.62+20=413.12kPa=41.3mH20

水泵的出水量为5.29m3/h

选泵为D6-25*2，流量6.3m3/h，扬程50m，N=3.5Kw，两台一开一备。

进口50，出口40，855*350底座尺寸

2.2排水系统计算

2.2.1排水定额

居住小区生活排水系统排水定额是其相应的生活给水系统用水定额的85%~95%。

小区最高日生活用水定额为200L/p·d，故排水定额为200*90%=180L/（p·d），居住小区生活排水系统小时变化系数与其相应的生活给水系统小时变化系数相同，故小时变化系数Kh=2.5，

卫生器具排水的流量、当量和排水管的管径

序号

卫生器具名称

排水流量（L/s）

排水当量

排水管管径/mm

1

洗涤盆

0.33

1.00

50

2

洗脸盆

0.25

0.75

32~50

3

大便器

1.50

4.50

100

4

洗衣机

0.50

1.50

50

2.2.2设计秒流量计算

设计秒流量的计算公式采用：

住宅排水系统

横支管计算：

每层排水

管段名称

卫生器具名称数量

排水当量总数Np

设计秒流量Qp（L/s）

管径de（mm）

坡度i

大便器

厨房

淋浴器

洗衣机

洗脸盆

4.5

3.0

0.45

1.5

0.75

0-1

0

1

0

0

0

3.0

1

75

0.026

1-2

0

1

0

1

0

4.5

1.38

75

0.026

2-3

0

1

1

1

0

4.95

1.4

110

0.026

3-4

1

1

1

1

0

9.45

2.05

110

0.026

4-5

1

1

1

1

1

10.2

2.07

110

0.026

1层单独直接排入污水干管

2-11层立管的计算：

一根立管接纳的排水总当量为：

Np=10.2*10=102

因为有大便器，立管管径D=110mm，设专用通气立管。

立管下部管段排水设计秒流量：

=0.12*2.5*

+1.5=4.53L/s

本设计为11层普通住宅层高2.9m通气立管不超过50m，查表3.5.7得通气立管的最小管径为75mm。

2.2.3化粪池的选择

化粪池使用总人数N为231人，使用卫生器具人数占总人数的百分比α为70%，每人每日污水量q为20L/（人*d），每人每天污泥量a为0.4L/（人*d），污水在化粪池内停留时间t为12h,污泥清掏周期T为180d。

（化粪池据建筑物净距不小于5m，采用矩形化粪池。

）（分区排污）

化粪池容积计算公式采用：

V=αN/1000*（qt/24+0.48a*T）

代入数据，计算得V=7.2m3所以选用4号化粪池。

2.3消火栓系统计算

该建筑采用水泵，水箱联合供水的准高压消防给水系统，火灾初期10min的消防用水量贮存在高位水箱里，火灾延续2h时间内的消防用水贮存在地下室水池内。

2.3.1消火栓给水系统计算

在生活给水系统计算里有体现

2.3.2消火栓的布置

该建筑总长45.32m，宽为14.42m,高度为29m。

按《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045—95,2001年版）要求，消火栓的间距应保证同层任何部位有两个消火栓的水枪充实水柱同时到达。

高层民用建筑室内外消火栓给水系统消防用水量

建筑物名称

建筑高度

室外消防用水量/（L/s）

室内消防用水量/（L/s）

室内消防总用水量/（L/s）

每根竖管最小流量/（L/s）

每支水枪最小流量/（L/s）

普通住宅

《=50

15

10

10

5

2.3.3充实水柱的计算

1、消火栓给水系统的设计充