本科生高层建筑给排水毕业设计论文开题报告.docx
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本科生高层建筑给排水毕业设计论文开题报告
本科生毕业设计（论文）开题报告
题目：
安福工商联总商会大厦给排水设计
学院：
建筑工程系土木工程
专业：
给水排水工程
班级：
给排水111班
学号：
23
姓名：
张群华
指导教师：
黄小华
填表日期：
2015年3月19日
1选题的依据及意义
选题依据
本设计选题主要依据学校对给水排水工程专业的培养方案和要求而定，根据培养方案要求，给水排水工程专业学生必须掌握建筑给排水的冷热水给水系统，排水系统，消火栓及自动喷淋系统的设计，因此，本设计选择课题为一类高层综合楼，室内要求有上述所有系统的设计。
选题意义
随着社会的发展，如今，任何建筑的设计都缺少不了给排水设计，这关乎着建筑使用的安全性和舒适性。
随着土地资源的紧张，高层建筑越来越多，高层建筑给排水设计成为设计师的必备技能。
通过毕业设计，要求我们熟悉并掌握高层建筑给排水工程的设计内容、设计原理、方法和步骤，学会根据设计原始资料正确地选定设计方案，掌握各系统的计算方法和施工要求，掌握设计说明书的编写内容和编制方法，并绘制工程图纸。
2国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）
随着人们环保与节能意识的逐渐增强，在城市建筑设计中，建筑给排水工程中的节水节能问题日益受到业内人士的重视与关注。
随着我国建筑给排水的发展，我国现阶段采取的节水节能措施主要是从给水供水方式改进。
目前我国常用的供水方式中，叠压供水是最节水节能的供水方式。
叠压供水是水泵直接从室外给水管网抽水的供水方式，相对于其他供水方式，叠压供水方式可以充分利用市政水压，节约能源，并且该供水方式不需设置生活水池，节省占地，且不会造成水质二次污染，这也起到了很大的节水作用。
并且随着我国叠水供水方式的不断发展，目前该供水方式已经比较成熟，不会出现影响外网压力等问题。
[1]
但是，要做好建筑给排水的节水节能问题，仅仅是这一点还是远远不够的。
今后我国建筑给排水节水节能发展方向主要为以下几个：
（1）用水器具
①减少马捅冲洗水量：
目前，我国普遍采用冲水量≥11L的坐便器，耗水量大。
若全部使用冲水量≤6L的马捅，则住宅可节水14%，宾馆、饭店可节水4%，办公楼可节水27%。
②厨房、沐浴、盟洗的节水：
厨房的洗涤盆、沐浴水嘴和盟洗室的面盆龙头采用陶瓷芯等密封性能好、能限制出流流率并经国家有关质量检测部门检测合格的节水水嘴。
③公共浴室及设公共淋浴器的场所的节水：
此类场合宜采用系统设可靠恒温混合阀等阀件或装置的单管供水.有条件的地方宜采用高位混合水箱供水；多于3个淋浴器的配水管道，宜布置成环状。
④公共卫生间的节水：
在公共卫生间内宜采用红外感应水嘴、感应式冲洗阀小便器、大便器等能消除长流水的水嘴和器具[2]
（2）建筑热水供应
热水供应是建筑给排水节能的重点,加热设备是改善生活条件的重要设施,开发燃油、燃气、供热供暖两用的小型热水炉对家用生活热水供应起充分保证作用。
热水供应系统中实际存在的,在我国不被重视的热水水质保证—军团菌致病问题应得到充分重视。
为此快速式、半即热式水加热器在加热设备中应占热水设备开发的主导地位。
加热面积大,传热效果好的板式水加热器和附设有内循环泵的半容积式水加热器也应有实质性的应用。
太阳能热水器由于节能,受到更高度的重视,真空管式、热管式太阳能热水器的开发向热效率高、耐严寒、耐强风、抗冰雹,不受寒流冲击,安全可靠,晴雨、四季适用的方向发展。
对热水供应最重要的莫过于温控装里和仪表。
研制灵敏度高、性能稳定、经久耐用、安全可靠的温控装置和自动化仪表势在必行。
[4]
（3）建筑中水回用
建筑中水对实现缺水地区污、废水资源化,使污、废水经处理后回用,既可节约用水,又使污水无害化,起到保护环境、防治水污染、缓解水资源不足的重要作用,有明显的社会效益。
[3]
随着国民经济的发展,城市高层建筑也迅速发展起来。
高层建筑功能要求高、设备完善,是城市中的用水大户,但往往忽略了对能源的节约和环境保护。
高层建筑不仅用水量大,而且是一次使用后就排放掉,没有将水循环和重复使用,造成水资源和供水能源的浪费。
因此中水回用技术在这里就显得尤为重要，但现阶段我国对于中水回用运用的极少，目前，我国仅北京市政府颁发了“北京市中水设施管理暂行办法”,推行了中水事业的发展。
[5]
在建筑给排水的发展工程中，我国开展建筑中水回用的范围将逐步扩大。
同集中式回用相比，建筑中水回用具有更大的灵活性、适应性以及经济性，在我国城镇化快速发展的时期，建筑中水回用有很广阔的发展空间。
在强大的需求推动下，未来建筑中水处理技术将进一步趋于多样化、成熟化，并向看小型化、集成化、装置化、自动化的方向发展，以适应节省空间、提高安全可靠性的要求。
[6]
相对来说，国外很多发达国家的建筑给水排水系统已经发展得很成熟，中水的回用应用得很广泛，如日本的中水回用技术已经发展得很好，根据日本国土厅年出版的全国综合水资源计划,从1983年1987年已建成440个中水回用系统。
回用水量约66000m3/d（24亿m3/a）[7]。
并且在对于建筑给水管网中的附件在水质要求上也达到了很高标准。
这也是我国今后的发展方向之一。
3本课题研究内容
本工程为安福工商联总商会大厦工程。
大楼主楼24层（不包括地下层），地下一层，地下一层为设备层、车库，地面层一层为商业网点，二至二十四层为办公室，屋顶机房层设电梯机房、高位水箱。
主楼建筑高度米，地下室一层层高。
根据大楼的性质用途及建设单位的要求，室内有完善的给排水供应系统及集中热水供应系统，热水供应采用电加热热水机组，该大楼要求消防给水安全可靠，设置独立的消火栓给水系统和自动喷水灭火系统以及灭火器，每个消火栓箱内设电钮，消防时直接报警。
生活水泵要求自动启动。
本课题主要完成下列内容：
（1）计算部分
①最高日最高时用水量、储水池容积，高位水箱容积和设置高度。
②给水管网设计秒流量计算，管网水力计算，确定水泵流量及扬程，并选定水泵。
③排水系统水力计算，化粪池容积。
④消防给水设计流量，消防系统管网（包括消火栓、自动喷淋）水力计算，消防泵的选择。
（2）设计图纸
室内冷热水给水、排水、消防工程设计图（包括平面布置图和系统图）。
4本课题研究方案
冷水给水系统
给水系统竖向分区
本工程为一大楼主楼24层（不包括地下层），主楼建筑高度为米的一类高层综合楼。
大楼室外管网供水水量在一天内均能满足用水要求。
市政最低水压约为，因此，需分区供水。
根据各分区最低卫生器具配水点处静水压不宜大于的原则，将主楼分成四个供水区，一至四层由市政直接供水，一层单独商铺用水直接从室外给水环网接入，每个商业网点分别单独安装水表，二至四层办公区用水先由室外给水环网接入管接入地下室，经办公区总水表再从地下室顶板伸入地面用水点；五至十一层为加压一区，十二至十八层为加压二区，十九至二十四层为加压三区，由水泵加压送入管网。
供水方式选择
分区供水方式有并联分区、串联分区及减压分区三种。
三种分区供水方式比较如下表：
供水方式
并联分区
串联分区
减压分区
优点
供水可靠，设备布置集中，便于维护、管理
供水可靠，避免加压水泵扬程过高
设备与管材少，
投资省
缺点
水泵数量多，
设备费用高
设备布置不集中
下区水压损失大，
能量消耗多
适用范围
用水量较大的
高层建筑
建筑高度大于100m的超高层建筑且建筑设有设备层
用水量较小的高层及多层建筑
由于本工程为一幢单体建筑，用水点较少。
综上比较，采用减压分区供水方式最佳，因此本设计采用减压分区供水方式，加压区用一套加压设备。
分别在加压一区及加压二区干管处安装减压阀减压，，在干管处减压后再送至用水点。
并根据节水规范，在供水压力大于的用水点设置减压阀进行支管减压。
加压方式选择
目前最常用的加压方式为叠压供水、气压供水和水泵水箱联合供水方式。
三种加压方式的比较如下表：
加压方式
叠压供水设备
气压供水
水泵水箱联合供水
优点
节约能源，节省占地；
无二次污染
有储备水，
保证供水可靠
有储备水，
保证水压稳定
缺点
无储备水
需要生活水池，占地大；
易产生二次污染；
浪费市政管网压力
需要生活水池，占地大；
易产生二次污染；
浪费市政管网压力；屋顶水箱增加建筑物荷载
适用范围
市政供水水量充足且可靠
市政供水水量经常性不足，
或用水很不均匀
外网压力不满足，且室内用水量不均匀
由于本工程室外管网供水水量在一天内均能满足用水要求，且有两路水源供水，供水安全可靠，同时考虑到叠压供水方式节约能源，无二次污染，因此，本设计加压方式采用叠压加压供水,水泵设置在地下室水泵房。
用水量计算
（1）市政区用水量计算：
一层商业面积为3400m2,
二至四层办公室建筑面积为3400m2/每层，有效面积=60%建筑面积=2040m2/每层，
查计算手册得，办公室办公人数按5~6m2（有效面积）/人，取6m2/人。
序号
名称
单位
最高日生活用水定额（L）
数量（人或m2）
最高日用水量Qd（m3/d）
Kh
最大时用水量Qh（m3/h）
用水时间T（h）
1
商业
每m2营业厅面积每日
6
3400m2
1
12
2
办公室
每人每班
40
1020人
2
8
3
小计
4
未预见及漏失水量
按最大日15%
5
合计
（2）加压区用水量计算：
五至二十四层办公室建筑面积为2030m2/每层，有效面积=60%建筑面积=1218m2/每层，
查计算手册得，办公室办公人数按5~6m2/人，取6m2/人。
序号
名称
单位
最高日生活用水定额（L）
数量（人或m2）
最高日用水量Qd（m3/d）
Kh
最大时用水量Qh（m3/h）
用水时间T（h）
设计秒流量（m3/h）
1
办公室
每人每班
40
4060人
8
2
空调补水
8
8
3
小计
4
未预见及漏失水量
按最大日15%
5
合计
管材选用
冷水给水系统的干管、立管采用钢衬塑复合管道，DN≤65采用丝扣连接，DN≥65采用卡箍连接。
支管采用PPR冷水管，采用热熔连接。
热水给水系统
本工程热水用水点为办公室卫生间洗手盆，一层商铺不供应热水。
热水供应系统：
由于集中热水供应系统加热设备热效率高，热水成本较低，本工程为公共建筑且地下室预留了充足的热水机房的面积，因此本设计选用集中热水供应系统。
热源选择：
任务书要求本设计热水供应采用电加热热水机组。
加热方式：
本设计采用直接加热方式，也称一次换热。
热水管网分为高区和低区，低区利用市政水压力，接入加热机组后经过储热罐送入低区热水管网。
高区利用冷水加压水泵的压力，从冷水泵后接冷水管进入电加热热水机组加热至使用温度，再进入储热罐，通过高区热水管网送至热水用水点。
分区：
为保证冷热水水压一致，热水系统分区以及减压阀的设置与冷水给水系统一致。
不同的是，热水系统没有市政区，即一至四层也为加压区，总共四个加压区，采用减压分区方式。
循环方式选择：
循环方式
全循环
半循环
无循环
立管循环
干管循环
特点
热水立管、干管、支管均设置相应的循环管道
热水干管和热水立管均设置循环管道
仅热水干管设置循环管道
不设任何循环管道
适用范围
热水供应要求比较高的建筑
设有全日供应热水的建筑或定时供应热水的高层建筑且立管数相对较少
热水用水量小且立管数多的建筑
热水供应较少，使用要求不高的定时热水供应系统，如公共浴室、洗衣房等方式
由于本工程热水用水量较少，且立管数较少，因此选择立管循环方式。
循环泵设置两组，高区循环泵和低区循环泵。
热水量计算
序号
名称
单位
最高日生活用水定额（L）
数量（人或m2）
最高日用水量Qd（m3/d）
Kh
最大时用水量Qh（m3/h）
用水时间T（h）
设计秒流量（m3/h）
1
办公室
每人每班
8
5080人
8
2
合计
小时耗热量计算
用水计算人数
热水用水定额（每人每班，L）
水的比热
（kJ/kg•℃）
热水温度（℃）
冷水温度（℃）
热水密度
（kg/L）
每日使用时间（h）
Kh
设计小时耗热量（kJ/h）
5080
8
60
5
1
8
1170000
管材选用
热水立管采用薄壁不锈钢，卡箍连接；支管采用PPR热水管，热熔连接。
排水系统
排水方式
根据工程所给条件，城市排水管网为雨、污分流，污、废合流制排水系统。
因此本设计室内排水系统采用雨、污分流，污、废合流排水方式。
生活污水
室内生活污废水经化粪池处理后排入城市下水道。
排水采用重力排水。
按规范要求，高层公共建筑的卫生间的生活污水立管应设置通气立管。
因此，本设计中卫生间污水立管设置通气立管，采用双立管排水系统，污水立管伸出屋面伸顶通气。
但部分卫生间只有市政区设有，可不设通气立管，采用单立管排水系统，排水立管伸出裙房屋面伸顶通气。
屋面雨水
根据建筑屋面坡度，在汇水处设置雨水斗。
机房屋面的雨水经雨水斗雨水立管散排至塔楼屋面，塔楼屋面的雨水经雨水斗雨水立管散排至五层裙房屋面，再经裙房屋面的雨水斗和雨水立管散排至室外雨水沟。
接入城市雨水管道。
屋面雨水采用87型雨水斗。
由于该工程为安福工商联总商会大厦，对外观要求较高，因此本设计中雨水立管尽量沿柱边沿布置，部分不能沿柱布置的采用内排水方式。
管材选用
排水及通气立管采用内UPVC内螺纹排水塑料管，雨水立管和排水支管采用普通UPV排水塑料管，粘接。
消火栓及自动喷水灭火系统
消火栓系统
室内消火栓
1）消火栓系统布置
消火栓系统从室外给水环网接入消防水池，消防水池设置在地下一层，消防水池保存室内消火栓系统及自动喷水灭火系统用水量，再经水泵加压送入室内消防管网，同时设置高位消防水箱，水箱内保存10min室内消火栓系统及自动喷水灭火系统用水量，供火灾初期用水。
消防管网呈环状布置。
消防栓泵设置两组，一用一备，设置在地下室水泵房。
按规范要求，高层民用建筑室内消火栓应设置消防软管卷盘。
因此，本设计中选用带消防软管卷盘的消火栓，消防软管卷盘的水量不计入消防用水总量。
室内消火栓布置应满足同一平面有2支消防水枪的两股水柱同时到达任何部位。
室内消火栓应设置在楼梯间及其休息平台和前室、走道等明显易于取用，以及便于火灾扑救的位置。
室内消火栓栓口最低工作压力为，栓口工作压力大于选用减压稳压消火栓。
2）消火栓系统竖向分区
规范要求，消火栓栓口最大工作压力大于时需要分区供水。
最不利消火栓距离消防水泵静水压H1=+=，最不利配水点流出水头H2=35m，取总水头损失H3=10m，则栓口处最大工作压力H=H1+H2+H3=+35+10=>120m，因此，本工程消火栓系统需竖向分区。
根据减压要求及建筑结构，从地下室至地面四层为低区，五层至二十四层为高区，每区管网单独布置成环。
采用减压分区，在消防水泵出水管上安装减压阀减压，减压阀设两组，一用一备。
室外消火栓
室外消火栓系统为低压消防给水系统，消火栓接在室外给水管网，由室外给水环网直接供水。
室外消火栓宜沿建筑周围均匀布置，且不宜集中布置在建筑一侧；建筑消防扑救面一侧的室外消火栓数量不宜少于2个。
室外消火栓栓口最低工作压力为。
查得规范，该工程消火栓系统室外消防用水量为40L/s，室内消防用水量为40L/s。
火灾延续时间为3h。
自动喷水灭火系统
自动喷淋泵从消防水池取水加压送至喷淋管网。
自动喷淋泵设置两组，一用一备。
同时在水泵未启动前，用高位消防水箱中的水供初期灭火使用。
本工程地下一层为车库，地面一层为商业，二层至二十四均为办公室，按规范要求，地下车库，商业及办公室均应设置自动喷水灭火系统（除配电间、发电机房、面积不大于5㎡的卫生间等无火源或不能用水灭火的场所）。
地下车库不吊顶，安装直立型喷头；商业及办公室按吊顶考虑，安装下垂型喷头。
均采用闭式湿式喷头，选用作用温度68℃喷头。
查得规范，高层民用建筑火灾危险等级为中危Ⅰ级；设计喷水强度6[L/（min•m2）]，作用面积为160m2。
地下室一层为车库，车库火灾危险等级为中危Ⅱ级，设计喷水强度为8[L/（min•m2）]，作用面积为160m2。
喷头布置后，校核每个湿式报警阀工作压力若大于，需在湿式报警阀前安装减压阀进行减压，减压阀应设置两组，一用一备；或将湿式报警阀安装在一定高度处，以减小压力。
高位消防水箱设置
本工程为一大楼主楼24层（不包括地下层）一类高层综合楼，主楼建筑高度为米，地下室一层层高米，电梯机房屋面标高相对于地面为米。
规范要求，一类高层民用公共建筑高位消防水箱最低有效水位应满足最不利消火栓处静水压力不应低于。
最不利消火栓标高相对于地面为米，高位消防水箱设置在电梯机房屋面，则最不利消火栓处静水压力小于，因此消火栓系统设置稳压泵。
规范要求，自动喷水灭火系统应保证最不利喷头处静水压不小于，且喷头处工作压力不小于。
因此自动喷水灭火系统也设置稳压泵。
本设计分别设置消火栓系统稳压泵和自动喷水灭火系统稳压泵。
消防水池有效容积计算
由于该工程室外有两路水源供水，因此消防水池内不计入室外消防用水量。
并且不考虑灭火时市政管网连续补水量。
自动喷淋灭火时间按1h考虑。
消火栓系统水池贮水量计算
室内消防用水量
（L/s）
火灾延续时间（h）
消火栓贮水量Q1
（m3）
40
3
432
自动喷水灭火系统水池贮水量计算
设计喷水强度
[L/（min•m2）]
作用面积（m2）
理论计算流量QL（L/s）
实际喷水量Qs（取）（L/s）
火灾延续时间（h）
喷淋贮水量Q2
（m3）
8
160
（取30）
1
108
总贮水量Q=Q1+Q2=540m3
本工程地下室预留了两格面积为90m2的消防水池用地，则消防水池设置两格，中间用连通管连接，每格水池有效尺寸为90m2×3m。
高位消防水箱有效容积计算
消火栓系统水箱贮水量计算
室内消防用水量
（L/s）
用水时间（min）
消火栓贮水量Q3
（m3）
40
10
24
自动喷水灭火系统水箱贮水量计算
设计喷水强度
[L/（min•m2）]
作用面积（m2）
理论计算流量QL（L/s）
实际喷水量Qs（取）（L/s）
用水时间（min）
喷淋贮水量Q4
（m3）
8
160
（取30）
10
18
总贮水量Q=Q3+Q4=42m3
查得规范，一类高层公共建筑的高位消防水池有效容积不小于36m3，本设计中取高位消防水池有效容积为36m3。
灭火器设置
查得规范，该工程火灾危险等级为中危险级，地面一层至二十四层场所的火灾种类为A类火灾，灭火器最大保护距离为20m；地下室车库的火灾种类为B类火灾，灭火器最大保护距离为12m。
本设计中在每个消火栓箱内配备两具灭火器，并校核灭火器保护距离，不满足要求的另设灭火器，每处设置两具。
本设计选用手提式磷酸铵盐干粉灭火器。
管材选用
消火栓管道采用热浸锌镀锌钢管，采用焊接或沟槽连接,阀门及需拆卸部位采用法兰连接；自动喷水灭火管道采用内外壁热镀锌钢管，DN≤65采用丝扣连接，DN>65采用沟槽式连接。
5研究目标、主要特色及工作进度
研究目标
通过毕业设计，要求我们熟悉并掌握高层建筑给排水工程的设计内容、设计原理、方法和步骤，学会根据设计原始资料正确地选定设计方案，掌握各系统的计算方法和施工要求，掌握设计说明书的编写内容和编制方法，并绘制工程图纸。
主要特色
本设计给水系统加压方式采用叠压供水方式，该方式节水节能。
本设计给水遵循了节水规范，配水点静水压大于便进行减压。
符合当今社会环保节能宗旨。
工作进度
序号
各阶段工作内容
起讫日期
备注
1
设计准备,熟悉资料
方案确定，初步完成开题报告
方案修改，完成开题报告
给排水管道布置和计算
消火栓系统及灭火器布置和计算
自动喷淋系统布置和计算
绘制给排水平面和系统图
绘制消火栓平面和系统图
绘制自动喷淋平面图
绘制自动喷淋平面和系统原理图
绘制水泵房大样和卫生间给排水大样
整理设计计算、说明书
毕业设计答辩
参考文献
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