某十三层写字楼给排水设计.docx
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某十三层写字楼给排水设计
摘要
本设计的主要任务是某十三层综合办公楼给排水设计，设计的主要内容包括：
建筑给水系统、消火栓给水系统、自动喷水灭火系统、建筑排水系统、建筑雨水系统。
本建筑地下1层，地上13层，其中第十三层主要用来布置屋顶的必要设施。
市政给水管网常年提供的资用水头为0.35MPa，经技术经济比较，室内给水系统拟采用分区给水方式。
初步拟定该建筑给水系统分二区：
1至6层为低区，由市政管网直接供水；7到12层为高区，由水泵和水箱联合供水。
建筑排水系统采用合流制，直接排入下水道。
建筑雨水系统采用普通的外排水系统。
消火栓给水系统和自动喷水灭火系统采用不分区的供水方式，两者均采用设水泵和水箱的临时高压给水方式。
消火栓的布置范围包括各楼层、消防电梯前室和屋顶检验用。
建筑内喷头数量约980个，设2组湿式报警阀，报警阀后管网为枝状网，每层设水流指示器。
关键词：
建筑给排水，雨水，系统，消火栓，自动喷水灭火系统
1引言
1.1设计的意义
随着经济的快速发展和科学水平的不断提高，高层建筑的高度和层数也在不断地增加。
从1885年美国在芝加哥建造世界第一座10层的现代高层建筑以来，全世界已建造了成千上万座高层建筑和超高层建筑。
进入20世纪90年代，高层建筑建设向着层数更多、标准更高、设备更完善、功能更齐全、技术更先进的方向发展。
建筑给水排水是给水排水中不可缺少而又独具特色的组成部分。
它与城镇给水排水、工业给水排水并列而组成完整的给水排水体系。
建筑给水排水工程又是建筑物的有机组成部分，它和建筑学、建筑结构、建筑供暖与通风、建筑电气等工程共同组成可供使用的建筑物整体。
建筑给水排水工程主要包括：
建筑内部生活给水系统、污水排水系统、建筑雨水排水系统、消防给水系统。
建筑给水排水系统的设计水平及其卫生设备的完善程度，是现代化建筑建设标准的重要标志之一。
水灭火系统（Systemofwaterextinguishing）是指以水为主要灭火介质的灭火系统，它包括消防给水系统和消防排水系统。
水灭火系统的概念首先来源于上海市工程建设标准《民用建筑水灭火系统设计规范》（DGJ08-94-2001）。
它是我国对水灭火概念认识的提高。
水灭火系统的技术是将消火栓系统、自动喷水灭火系统等以水为主要介质的消防系统统筹考虑。
这有利于专业的设计和施工安装，也有利于水灭火系统的发展。
消防给水系统主要是指消火栓给水系统和自动喷水灭火系统。
消防排水系统对应于消防给水系统，它是对水灭火系统的完善。
随着我国对水灭火系统的越来越重视，其技术和应用得到不断的发展，起在消防中的地位得到了确认。
水灭火系统技术将在消防领域进一步发挥其作用，拓展其应用，促进其在我国的深入发展。
建筑消防设计应综合进行设计，水灭火系统是消防设计种的一部分。
故在水灭火系统设计的同时，需要统筹与其他消防措施间的关系。
其目的是消防设计更可靠、更优化。
通过本设计，主要提高独立解决实际工程设计的实践动手能力，培养科学严谨的学习态度和良好的学习习惯，这对以后走上工作岗位有巨大指导意义。
1.2设计任务
（1）方案选择：
针对图纸及任务书中给出的基本设计条件，进行各设计内容的方案比较和选择，确定各专业的设计方案。
（2）设计计算：
针对已选定的设计方案按照设计要求进行各专业的详细计算与说明。
（3）图纸：
按设计规范要求绘制给水、排水、消防各专业的平面图和系统图。
（4）按学校管理要求完成毕业设计文件；重点：
给水和排水方式的选择，管路的水力计算。
1.3市政给水排水资料
（1）给排水条件
室外管网供水压力0.35~0.4MPa，管径200mm。
室外排水管网管径600mm；管顶埋深为室外地下4.0m，距建筑物为4.0m；地下水位为地下6m，室内外高差0.8m，冻土深为0.8m。
（2）卫生设施
综合办公楼每层设公共卫生间，内设蹲式大便器、坐式大便器、立式小便器、污水盆、洗手盆、淋浴器。
另外，在首层的门诊间里还连有四个洗脸盆。
（3）其它
未预见水量：
按日用水量的15%（10%-20%之间）计算。
1.4设计依据
（1）图纸一套及基本资料，包括：
各层平面图、两幅剖面图、南立面图
（2）设计规范：
《建筑给水排水设计规范》GB50015—2003
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045—95
《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084--2001
《房屋建筑制图统一标准》GB/T50001—2001
《给水排水制图标准》GB/T50106—2001
2建筑给水系统设计与计算
2.1设计说明
（1）给水方式选择
市政外网可提供的常年资用水头为0.35MPa,不能满足建筑内部用水要求，故考虑二次加压。
经技术经济比较，室内给水系统拟采用分区给水方式。
可以充分利用市政管网的水压，减少能耗。
同时由水泵抽取的水量较小，可减少水泵、水箱、贮水池、管道等固定设备的投资。
将两区的两根立管相连，在分区处设阀门，和减压设施，可备低区进水管发生故障或外网压力不足时，打开阀门由高区水箱向低区供水，提高供水可靠性。
（2）给水系统分区
本建筑有13层，根据规范规定，办公楼、商业楼等晚间无人住宿和停留的建筑，一般最低处卫生器具给水配件的静水压力应控制在以下0.35-0.45MPa范围内。
因此分区如下：
1-6层为一区。
由市政管网直接供水，给水管网采用下行上给式。
7-12层为二区。
由贮水池、水泵、屋顶水箱等升压贮水设备供水，给水管网采用上行下给式。
为保证供水的安全可靠性，该区的供水干管布置成环状。
（3）管材
根据水的用途（主要是卫生间用水，非生活饮用水）和经济技术比较，各层卫生间的给水管道采用暗装敷设，管材均采用给水塑料管（UPVC）。
管道系统的连接方式由管道的作用、管径、所连接的设备和附件等决定。
（4）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、水泵与水箱设备等组成。
（5）给水管道布置与安装
横干管管道外壁距墙面不小于100mm，离梁、柱及设备之间的距离不小于50mm；立管外壁距墙、梁、柱净距不小于60mm；支管距墙、梁、柱净距为20-30mm。
给水给水横干管与排水管道平行、交时，其距离分别大于500mm和150mm，交叉给水管道在排水管道上面。
给水立管敷设在管道井中，给水横支管和配水支管沿墙敷设在管槽内。
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。
引入管穿地下室外墙设套管。
给水横干管设0.003的坡度，坡向泄水装置。
贮水池采用钢筋混凝土结构，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，保证消防贮备水量不动用。
为保证水质不被污染，水池底板做防水处理，水池内设导流墙。
生活水泵设于地下一层。
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。
2.2设计计算
2.2.1生活给水系统所需水量
根据建筑设计资料、建筑性质、卫生设备的完善程度，依据建筑给水排水设计规范》GB50015—2003查得相应的用水量标准，如表2-1所示：
表2-1集体宿舍、旅馆等公共建筑的生活用水定额及小时变化系数
建筑物名称及卫生器具设置标准
单位
生活用水量标准（最高日）（L）
小时变化系数
每日使用时间（h）
办公楼
每人每班
30-50
1.5-1.2
8-10
商场
每平方米营业厅面积每天
5-8
1.5-1.2
12
表2-2公共建筑设计单位数m、生活用水定额的估算
建筑物
使用时间/h
公共建筑设计单位数m估算
办公
普通
高级
8-12
8-12
普通办公以总面积计按7-10m2/人
以有效面积计4-5m2/人
高级办公以总面积计按10-14m2/人
以有效面积计5-7m2/人
由图纸上的标注尺寸和说明，地下室和屋顶（13层）均不计入生活给水的用水计算面积，经简单计算可得，办公楼总办公面积为9793.7m2
该办公楼属较高级办公区。
另一方面，机房、资料室、书库、计量等非办公区域（人不常去）占有较大面积，所以设计单位数m取偏上值13m3/人。
最高日生活用水量标准取40L/（每人·每天）。
小时变化系数取1.5。
每日使用时间取10h。
办公楼服务的人数约为9793.7m2÷13（m3/人）=754人
办公区最大日用水量：
Qd==30.1m3/d
办公区最大时用水量：
Qh=4.52m3/h
未预见水量：
30.1×0.15=4.52m3/h
表2-3生活给水系统所需水量计算表
项目
用水类别
水量标准
用水单位（总面积）
最大日用水量Qd/（m3/d）
时变化系数Kh
最大时用水量Qmax/（m3/h）
供水时间/h
生活用水
办公区
40L/（每人·每天）
9793.7m2
30.1
1.5
4.52
10
未预见水量
4.52
0.19
总计
34.62
4.71
2.2.2室内给水管网水力计算
（1）根据建筑性质，设计秒秒量按如下公式计算。
=4.71m3/h
对于商场、办公楼，取=1.5。
（2）地下室贮水池容积
生活贮水池容积取最大日用水量的20%，V≥34.62m3×20%=7.0m3。
消防用水量参考消防设计算，室内消火栓取28.24L/s。
自动喷水灭火消防用水量取6L/（min·m2），作用面积为160m2，安全系数取1.30，则流量为6L/（min·m2）×160m2×1.30=20.8L/s。
消防贮水池容积取3h的室内消火栓用水量与1h的自动喷水用水量之和。
贮水池补水量取3h的进水量，进水管选有DN100的PVC管，管道流速取1.0m/s，则进水流量为28.26m3/h。
补水量为28.26m3/h×3h=84.78m3。
因此贮水池有效容积为：
V=7.0+200.5m3
贮水池钢制，尺寸取20m×4m×2.8m。
有效水深2.5m，有效容积200.5m3。
在计算生活水泵扬程时，偏安全的忽略池底厚度，贮水池最低水位取地下室地面标高-3.9m。
为便于清洗和检修，贮水池分为等容积的两格。
（3）屋顶水箱容积
本建筑供水系统水泵自动启动供水。
据规范，每小时最大启动kb为4-8次，由于用水量较小，为减少不必要的水泵启动次数，可适当增加水箱的调节容积，因此取kb=4。
为保证供水安全，取C=2.0（1.5-2.0）。
1-6层的生活用水由市政管网直接供水，7-12由屋顶水箱供给。
但考虑市政给水事故停水，水箱仍应短时供下区用水（立管上下设连通管），故水箱容积按1-12层全部用水确定。
而且水泵直接向水箱供水，不与配水管网直接连接。
故水泵出水量取最大日最大时用水量，即q
b=4.71m3/h。
V=Cqb/（4kb）=2.0×4.71/（4×4）=0.59m3
因这样算得的水箱容积太小，可假设水泵自动启动装置不可靠，水箱容积取最大时用水量的50%，即V=4.71m3×0.5=2.36m3。
同时，水箱容积还应贮备不少于10min的消防用水量。
根据规范规定，一类建筑10min内的消火栓消防贮备水量不小于18m3。
自动喷水灭火系统消防贮备水量为18.8×10×60=11.3m3。
因此，水箱总容积为V=18m3+11.3m3+2.36m3=31.66m3。
屋顶水箱采用钢制，尺寸取4m×3m×2.9m=34.8m3。
有效水深2.64m，有效容积31.68m3。
偏于安全考虑，同时考虑底部放空、安装泄水管的要求，水箱最低水位按屋面标高再加0.5m。
因此，水箱底部标高46.8m+0.5m=47.3m；消防水位47.3m+18m3/12m2=49.7m；生活水位49.7m+2.36m3/12m2=49.9m；水箱顶部47.3m+2.9m=50.2m。
（4）低区所需压力
图2-1低区给水管网水力计算用
A.低区给水管网水力计算成果如表2-4所示。
表2-4低区给水管网水力计算表
管段编号
卫生器具数量/当量
当量总数
∑N
设计秒流量q
（L/s）
DN
v
（m/s）
单阻i
kPa/m
管长
（m）
水头损失hy=iL
（kPa）
自
至
蹲便器
坐便器
小便器
污水盆
洗手盆
挂式洗脸盆
淋浴器
连接污水盆
0’
1’
1/0.75
0.75
0.15
15
0.75
0.275
1.5
0.41
1’
2’
1/0.75
1/0.5
1.25
0.25
20
0.66
0.206
0.7
0.15
2’
3’
2/0.5
1/0.75
1/0.5
2.25
0.45
25
0.69
0.279
3.6
1.00
3’
4’
4/0.5
2/0.75
2/0.5
4.5
0.64
32
0.63
0.159
3.6
0.57
4’
5’
6/0.5
3/0.75
3/0.5
6.75
0.78
32
0.77
0.219
3.6
0.79
5’
6’
8/0.5
4/0.75
4/0.5
9.0
0.90
32
0.88
0.277
4.5
1.25
6’
7’
10/0.5
5/0.75
5/0.5
11.25
1.01
40
0.60
0.102
4.5
0.46
7’
8
12/0.5
6/0.75
6/0.5
13.5
1.10
40
0.66
0.106
9.5
1.01
连接门诊洗脸盆
0”
1”
1/0.75
0.75
0.15
25
0.23
0.033
—
—
1”
2”
2/0.75
1.50
0.30
25
0.45
0.113
—
—
2”
3”
3/0.75
2.25
0.45
25
0.69
0.234
—
—
3”
7
4/0.75
3.00
0.52
25
0.79
0.300
—
—
最不利管
0
1
1/0.5
0.5
0.10
15
0.50
0.275
1.5
0.41
1
2
1/0.5
1/0.5
1.0
0.20
20
0.53
0.206
0.7
0.15
2
3
1/0.5
2/0.5
1/0.5
1/0.75
2.75
0.50
25
0.76
0.279
3.6
1.00
3
4
3/0.5
4/0.5
1/0.5
1/0.75
4.75
0.65
32
0.64
0.159
3.6
0.57
4
5
5/0.5
6/0.5
1/0.5
1/0.75
6.75
0.78
32
0.77
0.219
3.6
0.79
5
6
7/0.5
8/0.5
1/0.5
1/0.75
8.75
0.89
32
0.87
0.277
4.5
1.25
6
7
9/0.5
10/0.5
1/0.5
4/0.75
1/0.75
13.75
1.11
40
0.67
0.131
4.5
0.59
7
8
11/0.5
12/0.5
1/0.5
4/0.75
1/0.75
15.75
1.19
40
0.72
0.148
9.5
1.41
8
9
11/0.5
12/0.5
12/0.5
6/0.75
7/0.5
4/0.75
1/0.75
29.25
1.62
40
0.98
0.252
11.8
2.97
最不利管∑hy=9.0kPa
六层屋面标高19.8m，配水横支管距室内地坪0.8m，最不利配水点蹲便器高位水箱距室内地坪的计算高度取2.0m，台阶计算高度取0.2m。
因此，建筑高度为：
H1=2.0m+0.2m-0.8m+1.3m+0.8m+19.3m=23.3m=233kPa
总水头损失：
H2=1.3×∑h=1.3×9.14kPa=11.9kPa
B.选择水表
考虑到水表应满足向贮水池供水和向低区同时供水时的过流量要求，水表设计流量计算值取（1.62+1.10+1.10+1.58）×3600/1000=19.5m3/h。
并考虑到消防补水时的用水量要求，水表选用LXS-50N螺翼式水表。
过载流量Qmax=30m3/h，常用流量15m3/h。
水表特性系数：
kb=90
水表水头损失：
H3=hd=4.1kPa
满足螺翼式水表正常使用时水头损失小于12.8kPa的要求。
C.校核市政管网的压力
配水点冲洗水箱浮球阀最低工作压力H4=20kPa。
因此室内所需压力
H=H1+H2+H3+H4=233+11.9+20+4.1=269kPa
市政管网常年可保证的工作压力为350kPa，足够满足1-6层供水要求，不必再进行调整计算。
（6）高区所需压力
图2-2高区给水管网水力计算用图
A.根据计算用图，高区管网水力计算成果如表2-5所示。
表2-5高区给水管网水力计算表
管段编号
卫生器具数量/当量
当量总数
∑N
设计秒流量q
（L/s）
DN
v
（m/s）
单阻i
kPa/m
管长
（m）
水头损失hy=iL
（kPa）
自
至
蹲便器
坐便器
小便器
污水盆
洗手盆
淋浴器
连接污水盆
0’
1’
1/0.75
0.75
0.15
15
0.75
1’
2’
1/0.75
1/0.5
1.25
0.25
20
0.66
2’
3’
2/0.5
1/0.75
1/0.5
2.25
0.45
25
0.69
3’
4’
4/0.5
2/0.75
2/0.5
4.5
0.64
32
0.63
4’
5’
6/0.5
3/0.75
3/0.5
6.75
0.78
32
0.77
5’
6’
8/0.5
4/0.75
4/0.5
9.0
0.9
32
0.88
6’
7’
10/0.5
5/0.75
5/0.5
11.25
1.01
40
0.60
7’
8
12/0.5
6/0.75
6/0.5
13.5
1.10
40
0.66
最不利管
0
1
1/0.5
0.50
0.10
15
0.50
0.275
1.5
0.41
1
2
1/0.5
1/0.5
1.00
0.20
20
0.53
0.206
0.7
0.15
2
3
2/0.5
1/0.5
1/0.5
1/0.75
2.75
0.50
25
0.76
3
4
4/0.5
3/0.5
1/0.5
1/0.75
4.75
0.65
25
0.99
4
5
6/0.5
5/0.5
1/0.5
1/0.75
6.75
0.78
32
0.77
5
6
8/0.5
7/0.5
1/0.5
1/0.75
8.75
0.89
32
0.87
6
7
9/0.5
9/0.5
2/0.5
2/0.75
11.50
1.02
32
0.98
7
8
10/0.5
11/0.5
3/0.5
3/0.75
14.25
1.13
40
0.68
0.135
3.7
0.50
8
9
10/0.5
11/0.5
12/0.5
6/0.75
9/0.5
3/0.75
27.75
1.58
40
0.95
0.233
11.25
2.62
∑hy=3.68kPa
B.校核水箱安装高度
总水头损失：
H2=1.3×∑h=1.3×3.68kPa=4.78kPa。
配水点冲洗水箱浮球阀最低工作压力H4=20kPa。
水箱出水点至最不利配水点的高差h=46.8+0.5-43.1-1.4=2.8m=28kPa﹥H2+H4=24.78kPa。
因此屋顶水箱的安装高度满足要求，不必重新调整。
（7）生活水泵的选择
图2-3水泵选择计算用图
水泵出水量为最大日最大时用水量Q=qb=4.71m3/h=1.31L/s。
由给水塑料管水力计算表查得：
当水泵出水管侧Q=1.31L/s时，选用DN50，v=0.50m/s，i=0.058kPa/m；吸水管侧选用DN70，v=0.34m/s，i=0.023kPa/m。
由计算图可知压水管长度为65.5m，吸水管长度为1.038m。
沿程水头损失为0.023×1.038+0.058×65.5=3.8m，总水头损失为H2=1.3×∑h=1.3×3.8kPa=4.94kPa=0.5m。
水箱进水口浮球阀最低工作压力H4=20kPa=2.0m。
水箱最高水位与贮水池最低水位之差为49.0-（-3.7）=52.7m。
因此，水泵扬程为Hp=52.7+2+0.2=54.9m。
选用40MS×6-4.0多级离心泵两台，其中一台备用；MSL型泵运转噪声较低，特别适用于城镇高层建筑及高级建筑给水。
水泵流量Q=5.4m3/h=1.5L/s，扬程58.8m，电动机功率4.0kW。
3建筑消防给水系统设计与计算
3.1消防给水系统的选择
（1）建筑分类
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045—95中规定，建筑高度指建筑物室外地面到其檐口或屋面面层的高度，屋顶上的水箱间、电梯机房、排烟机房和楼梯出口小间等不计入建筑高度；建筑高度超过24m的公共建筑属于高层建筑；综合楼是指由二种及二种以上用途的楼层组成的公共建筑；重要的办公楼、科研楼、档案楼，是指性质重要、建筑装修标准高，设备、资料贵重，火灾危险性大、发生火灾后损失大、影响大的办公楼、科研楼、档案楼。
规范中对于高层建筑物的进一步分类如表3-1所示：
表3-1建筑分类
名称
一类
二类
居住
建筑
高级住宅
十九层及十九层以上地普通住宅
十层至十八层地普通住宅
公共
建筑
1.医院
2.高级旅馆
3.建筑高度超过50m或每层建筑面积超过1000m2的商业楼、
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