大型综合楼给水排水消防系统设计-毕业设计说明书.doc

内蒙古工业大学本科毕业论文
大型综合楼给水排水消防系统设计

摘 要

该建筑为大型综合楼，位于呼和浩特市中心，建筑高度为100.07米，总建筑面积约3.5万平方米。本建筑物所有给水排水均按高层建筑给排水要求进行设计。结合实际情况，根据建筑物的性质，用途，和室内设有完善的给水排水卫生设备，具体的给排水系统设计如下：
给水系统：
本建筑地下二层至地上六层由室外市政管网直接供水，七至二十四层采用水泵、屋顶水箱和减压阀相接合的给水方式；设两条引入管，从不同的方向引入。既保障了供水安全，又节约了能耗。
排水系统：
本设计采用污废水分流排放体制。管材采用了具有抗震功能的排水铸铁管，为此可进一步提高环境质量。地下室内消防电梯井旁、泵房地面均设有集水坑和废水提升装置。
消防系统：
该建筑防火等级属于中危险级Ⅱ级，设计内容包括消火栓系统和自动喷淋系统。在屋顶水箱间内设实验用消火栓装置，消火栓给水管网呈环状布置，各消火栓箱内设消防水泵启动电钮，能直接启动消防泵；室外设地下式水泵结合器，保证消防安全可靠。走廊，办公间，电梯前室设闭式自动喷淋系统，自动扶梯旁的防火卷帘处设置水幕系统。
各系统中的立管设在管井内或沿墙敷设，水平管根据各系统的特点明敷或暗敷。
关键词：给水；排水；消火栓；自动喷淋。
Abstract
This building is the large-scale comprehensive building, is located in the centre of Hohhot , the construction is highly 100.07meters, total floor space approximately 35,000 square meters. This building possesses for water draining water presses the high-rise construction to request for draining water to carry on the design. Unifies the actual situation, according to the building nature, the use, is equipped with the consummation with the room in for the water draining water sanitary equipment, concrete gives the drainage system design to be as follows:
Water supply system:
This construction underground to ground six by outdoor municipal administration pipe network direct water supply, the water supply system of seven to twenty-four is the water pump、the roof water tank and the reducing value joins. supposed two lead-in tubes. From different direction introduction. Both has safeguarded the water supply security, and saved the energy consumption.
Drainage system:
This design uses the dirt waste water parting emissions system. The tubing used had the shock resistance cast iron pipe waste. might further improve the environment quality for this. In the basement nearby the fire electricity stairwell, the pump house ground are equipped with the sump and the waste water lifting gear.
Fire prevention system:
This building fire protection rank belongs to the dangerous levelⅡThe level, the design content including the fire hydrant system and sprays automatically system. In supposes the experimental fire hydrant installment in the roof water tank between, the fire hydrant service pipe net assumes the ring-like arrangement; Room peripheral equation below water pump coupler, guarantee fire prevention safe reliable. The corridor, the work, in front of the elevator the room supposes the closed type to spray the system automatically.
The system of vertical pipe in pipe or along the wall of pipe laying, level according to the system characteristics that apply or concealed.
Key word: for water ；Draining off water ；The fire hydrant ；Spurting voluntarily pours .
目录
引 言 5
设计计算说明书 6
1. 给水系统计算 6
1.1. 生活用水量计算 6
1.1.1. 设计计算依据 6
1.1.2. 设计计算 6
1.2. 水池、水表的计算 7
1.2.1. 水池的计算 7
1.3. 给水管网水力计算 10
1.3.1. 设计秒流量公式 10
1.3.2. 低区生活给水管网水力计算 10
1.3.3. 低区给水系统压力校核 14
1.3.4. 中区给水管网水力计算 15
1.3.5. 高区给水管网水力计算 20
1.3.6. 生活水泵的确定 25
2. 消火栓系统设计计算 26
2.1. 室内消火栓系统的布置 26
2.1.1. 室内消火栓管网布置 26
2.1.2. 室内消火栓的布置 27
2.2. 消防水箱设计计算 28
2.2.1. 设计计算依据 28
2.2.2. 设计计算 28
2.3. 消防水池设计计算 29
2.3.1. 设计计算依据 29
2.3.2. 设计计算 29
2.4. 最不利点消火栓所需压力和实际射流量 29
2.4.1. 枪口所需压力 31
2.4.2. 水枪喷嘴射流量 31
2.4.3. 水带水头损失 31
2.4.4. 最不利消火栓口所需压力 32
2.5. 消火栓管网水力计算 32
2.5.1. 水泵供水工况 32
2.5.2. 水箱供水工况 33
2.6. 高位水箱设置高度的校核 34
2.7. 消防泵的计算与选择 35
2.8. 减压阀的计算 36
2.8.1. 水箱工况 36
2.8.2. 水泵工况 36
2.9. 消火栓减压装置的设计与计算 37
3. 自动喷水灭火系统计算 38
3.1. 高区自喷水力计算(特性系数法) 39
3.1.1. 设计计算依据 39
3.1.2. 设计计算 39
3.2. 地下室自喷水力计算(特性系数法) 50
3.2.1. 管网水力计算 50
4. 建筑排水系统 54
4.1. 生活排水系统 54
4.1.1. 系统的选择 54
4.1.2. 系统的组成 54
4.1.3. 排水管道及设备安装要求 54
4.1.4. 系统的设计计算 55
4.2. 屋面雨水排水系统 66
4.2.1. 系统组成 66
4.2.2. 降雨强度 66
4.2.3. 屋面雨水汇水面积F的划分原则 66
4.2.4. 水力计算 66
总结 67
参考文献 68
谢 辞 69

引 言
毕业设计是实现高等工科院校培养目标所不可或确的教学环节，是教学计划中一个重要组成部分。通过毕业设计训练学生综合应用所学基础课和专业基础课知识。在老师指导下，培养学生独立完成高层建筑给水排水工程的设计能力；让学生熟悉并掌握高层建筑给水排水，消防，热水供应工程的设计内容，方法，步骤；学会并掌握根据原始资料正确地选定设计方案，熟练地掌握各个系统的计算和施工设计的要求，了解并掌握设计说明书编写内容和编写方法。
建筑给水排水工程是城市建设中重要的基础设施项目。建筑给水排水工程的建设与城市的发展和人民生活水平的提高息息相关，特别是对每个人的健康和生活环境有极大的影响。因此，正确设计建筑给水排水工程有重大社会意义和经济意义。本课题的主要目的训练自己综合应用所学基础课、技术基础课和专业课知识，在教师指导下培养自己独立完成高层建筑给水、排水、消防给水及热水供应等设计的能力，使自己受到工程师的基本训练。
通过设计应熟悉和了解建筑给排水工程的一般设计原则、步骤与方法，了解建筑给水排水方案比较的原则和方法，掌握冷水、热水、消防给水、排水计算方法以及设计说明书的编写和施工图设计与绘制的方法。

设计计算说明书
1. 给水系统计算
1.1. 生活用水量计算
建筑生活用水量是生活给水系统设计计算的基本参数之一。它的选用是否恰当、合理，对给水系统的建设投资和运行使用都有很大影响。
1.1.1. 设计计算依据
高层建筑的生活用水量应根据国家现行《建筑给水排水设计规范》中规定的生活用水定额、时变化系数，并结合设计条件中给出的用水单位数，按下式通过计算确定。
(1-1)
(1-2)
式中 Qd----最高日用水量，L/d；
m----用水单位数，人或床位数等，工业企业建筑为每班人数；
qd----最高日生活用水定额，L/(人.d)、L/(床.d)或L/(人.班)；
Qh----最大小时用水量，L/h；
Kh----小时变化系数；
T----建筑物的用水时间，工业企业建筑为每班用水时间，h。
集体宿舍、旅馆和公共建筑生活用水定额及小时变化系数见《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)表3.1.10。
1.1.2. 设计计算
根据设计原始资料、建筑性质和卫生器具设置完善程度，依据《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)，本综合楼用水量标准及用水量见表1-1。用水人数(用水单位数)计算如下：
（1） 每间管理用房、值班室、变电所、保安房和广播室均按两个人口计算；办公室办公人数按有效面积内5m2/人计算。根据图纸资料，经计算，确定这些场所的人口数约为3382人；
（2） 商场面积约为1300 m2；
表1-1 用水量计算表
序号
名称
用水单位数
用水定额
最大日用水量
Qd(L/d)
Kh
最大时用水量
Qh(L/h)
用水时间
T(h)
1
办公室
3382人/班
40L/(人.班)
135280
1.4
18939
10
2
商场
1300m2
6L/m2
7800
1.4
910
12

合计

143080

19849

1.2. 水池、水表的计算
1.2.1. 水池的计算
高层建筑的生活给水系统，应能充分、安全、可靠地保证生活用水。为此，在市政供水管网不能满足建筑用水要求，而又不允许直接从室外管网抽水时，应设置贮水池。
贮水池的容积应根据用水对象的要求，结合市政供水的可靠程度确定。可以设置生活及消防共用水池，也可以将生活与消防贮水池分别独立设置。
（1）设计计算依据
贮水池的生活调节容积可按下式计算：
(1-3)
(1-4)
式中 Vy----贮水池有效容积，m3；
Qb----水泵的出水量，m3/h；
Qg----水池的进水量，m3/h；
Tb----水泵运行时间，h；
Tt----水泵运行时间间隔，h。
工程中，常常会由于资料不足，较难按照理论公式(1-3)确定贮水池生活贮水容积。此时，可以采用建筑日用水量的百分数估算生活贮水量，通常可取日用水量的20%～25%，最大不得大于48h的用水量。
（2）水池的计算
为保证生活用水水质，本综合楼的生活贮水池独立设置，由于资料不足，且低区由市政供水，故生活贮水池的容积取中、高区日用水量的25%，则生活贮水池的有效容积为：

将生活贮水池设置在地下二层的设备间内，采用不锈钢材料，几何尺寸为：，有效容积为：，总容积为：。
1.2.1.1. 引入管设计流量的确定
（1）设计计算依据
摘自《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)
3.6.3 建筑物的给水引入管的设计流量，符合下列要求：
1 当建筑物内的生活用水全部由室外管网直接供水时，取建筑物内的生活用水设计秒流量。
2 当建筑物内的生活用水全部自行加压供给时，引入管的设计流量应为贮水调节池的设计补水量。设计补水量不宜大于建筑物最高日最大时生活用水量，且不得小于建筑物最高日平均时生活用水量。
3 当建筑物内的生活用水既有室外管网直接供水，又有自行加压供水时，应按本条第1、2款计算设计流量后，将两者叠加作为引入管的设计流量。
（2）引入管设计流量的确定
本设计符合上述第3条所述的情况，引入管的设计流量应为低区生活用水设计秒流量和中、高区贮水池设计补水量的叠加。
低区设计秒流量按式计算，其中取1.5.经计算得当量总数Ng=98.5,则(注：1.1为大便器延时自闭阀附加流量)
为保证安全供水，中、高区的贮水池设计补水量取建筑物最高日最大时生活用水量的90%，即。
则生活引入管道的设计流量为
本设计采用室外生活管道和消防管道共用系统，引入管管径设计按建筑生活用水量达到最大时流量时，应仍能保证室内、外消防用水量确定。
本综合楼的最大时生活流量=37.51m3/h=10.42L/s，室内、外消防用水量=40+30+22=92L/s，则室外生活消防共用管道通过的流量为10.42+92=102.42L/s。
1.2.1.2. 水表的选择
（1）设计计算依据
水表的选择包括确定水表的类型及口径，水表的类型应根据水表的特性和通过水表的水质、水量、水温、水压等情况选定。水表的口径，在通过的水量较均匀时，应使水表的设计流量不大于水表的公称流量，而在通过水量不均匀时，可按设计流量不大于水表的最大流量确定水表的口径。并应校核水表通过设计流量时，其水头损失应满足表1-2规定。
表1-2 水表水头损失允许值(kPa)
表 型
正常用水时
消 防 时
旋翼式
<24.5
<49.0
螺翼式
<12.8
<29.4

（2）设计计算
本设计中，由两根DN250mm的连接管将市政给水引入室外环状管网，平时按每条引入管内流速1.0m/s计，估算每根引入管的流量为：

消防时按每条引入管内流速2.0m/s计，估算每根引入管的流量为：

选用LXL-250N水平螺翼式水表，公称直径为250mm，过载流量为800m3/h，常用流量为400m3/h。水流经过水表的水头损失为：
平时：，符合设计要求。
消防时：
每条引入管分别设置一组LXL-250N水平螺翼式水表，水表组包括水表、表前表后阀门、旁通管路、泄空阀。每条引入管水表前均应装设倒流防止器，以防压力不足时回流污染。
1.3. 给水管网水力计算
给水管网水力计算的目的在于确定管段的管径和给水系统所需压力。对本综合楼采用变频调速并联给水方案来讲，低区给水系统需要复合室外管网提供的水压是否满足低区给水系统所需压力；中、高区给水系统需要确定水泵的流量和扬程，为选择水泵提供依据。
1.3.1. 设计秒流量公式
依据《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)3.6.5条要求办公综合楼，设计秒流量采用下式计算：
(1-5)
----根据建筑物用途确定的系数，办公楼取值为1.5。
1.3.2. 低区生活给水管网水力计算
低区地下-2～6层计算用图如图1-1、图1-2、图1-3、图1-4所示。水力计算表如表1-3、表1-4、表1-5、表1-6所示。

图1-1 JL-D-4水力计算草图
表1-3 JL-D-4水力计算表
计算 管段 编号
卫生器具名称、数量
当量总数 N
设计 秒流量 q (L/s)
管径 DN (mm)
流速 v (m/s)
单阻 i (m/m)
管长 L (m)
水头损失 h (m)
小便器
洗手盆
大便器
拖布盆
淋浴器
0-1
/
/
/
/
1
0.75
0.26
20
0.69
0.033
3.133
0.103
1-2
/
/
1
/
1
1.25
0.34
20
0.90
0.053
1.779
0.094
5-4
/
1
/
/
/
0.50
0.21
20
0.55
0.022
0.734
0.016
6-4
/
/
1
/
/
0.50
0.21
20
0.55
0.022
0.827
0.018
4-2
/
1
1
/
/
1.00
0.3
20
0.79
0.042
0.377
0.016
2-3
/
1
2
/
1
2.25
0.45
25
0.68
0.023
0.962
0.022
8-7
/
1
/
/
/
0.50
0.21
20
0.55
0.022
1.220
0.027
7-3
/
1
/
/
1
1.25
0.34
20
0.90
0.053
1.179
0.062
3-9
/
2
2
/
2
3.50
0.56
25
0.85
0.034
0.744
0.025
9-10
/
2
2
/
2
3.50
0.56
25
0.85
0.034
3.700
0.126
10-11
/
4
4
/
4
7.00
0.80
32
0.84
0.025
5.100
0.128
11-12
/
6
6
/
6
10.50
0.97
40
0.59
0.010
5.100
0.051
12-13
/
8
8
/
8
14.00
1.12
40
0.68
0.013
4.513
0.059
最不利点为0点

图1-2 JL-D-5水力计算草图
表1-4 JL-D-5水力计算表
计算 管段 编号
卫生器具名称、数量
当量总数 N
设计 秒流量 q (L/s)
管径 DN (mm)
流速 v (m/s)
单阻 i (m/m)
管长 L (m)
水头损失 h (m)
小便器
洗手盆
大便器
拖布盆
淋浴器
0-1
/
1
/
/
/
0.50
0.21
20
0.55
0.022
2.613
0.057
1-6
/
1
1
/
/
1.00
0.3
20
0.79
0.042
0.508
0.021
2-3
/
1
/
/
/
0.50
0.21
20
0.55
0.022
1.200
0.026
3-4
/
1
1
/
/
1.00
0.3
20
0.79
0.042
0.188
0.008
5-4
/
/
/
/
1
0.75
0.26
20
0.69
0.033
1.947
0.064
4-6
/
1
1
/
1
1.75
0.40
25
0.61
0.019
0.330
0.006
7-6
/
/
/
/
1
0.50
0.21
20
0.55
0.022
1.719
0.038
6-8
/
2
2
/
2
3.50
0.56
25
0.85
0.034
0.414
0.014
8-9
/
2
2
/
2
3.50
0.56
25
0.85
0.034
3.700
0.126
9-10
/
4
4
/
4
7.00
0.80
32
0.84
0.025
20.05
0.501
最不利点为0点

图1-3 1#卫生间水力计算草图

表1-5 1#卫生间水力计算表
计算 管段 编号
卫生器具名称、数量
当量总数 N
设计 秒流量 q (L/s)
管径 DN (mm)
流速 v (m/s)
单阻 i (m/m)
管长 L (m)
水头损失 h (m)
小便器
洗手盆
大便器
拖布盆
淋浴器
0-1
/
1
/
/
/
0.50
0.21
20
0.55
0.022
0.860
0.019
1-2
/
2
/
/
/
1.00
0.3
20
0.79
0.042
2.503
0.105
2-3
/
2
1
/
/
1.50
0.37
25
0.57
0.016
1.180
0.019
3-4
/
2
2
/
/
2.00
0.42
25
0.64
0.020
2.717
0.054
6-5
/
1
/
/
/
0.50
0.21
20
0.55
0.022
0.950
0.021
5-4
/
2
/
/
/
1.00
0.3
20
0.79
0.042
1.652
0.069
4-7
/
4
2
/
/
3.00
0.52
25
0.79
0.030
3.337
0.100
7-8
/
4
3
/
/
3.5
0.56
25
0.85
0.034
1.005
0.034
8-9
1
4
3
/
/
4.00
0.60
32
0.59
0.014
2.329
0.033
9-10
1
4
4
/
/
4.50
0.64
32
0.63
0.015
1.683
0.025
10-11
1
4
4
1
/
6.50
0.76
32
0.75
0.021
2.229
0.047

图1-4 JL-D-1水力计算草图
表1-6 JL-D-1水力计算表
计算 管段 编号
卫生器具名称、数量
当量总数 N
设计 秒流量 q (L/s)
管径 DN (mm)
流速 v (m/s)
单阻 i (m/m)
管长 L (m)
水头损失 h (m)
小便器
洗手盆
大便器
拖布盆
淋浴器
0-1
/
1
/
/
/
0.50
0.21
20
0.55
0.022
0.860
0.019
1-2
/
2
/
/
/
1.00
0.3
20
0.79
0.042
2.503
0.105
2-3
/
2
1
/
/
1.50
0.37
25
0.57
0.016
1.180
0.019
3-4
/
2
2
/
/
2.00
0.42
25
0.64
0.020
2.717
0.054
5-6
/
1
/
/
/
0.50
0.21
20
0.55
0.022
0.950
0.021
6-4
/
2
/
/
/
1.00
0.3
20
0.79
0.042
1.652
0.069
4-7
/
4
2
/
/
3.00
0.52
25
0.79
0.030
0.830
0.025
7-8
/
4
3
/
/
3.50
0.56
25
0.85
0.034
1.265
0.043
8-9
1
4
3
/
/
4.00
0.60
32
0.59
0.014
4.466
0.063
9-10
1
4
4
/
/
4.50
0.64
32
0.63
0.015
0.800
0.012
10-11
2
4
4
/
/
5.00
0.67
32
0.66
0.016
1.043
0.017
11-12
2
4
4
1
/
7.00
0.79
32
0.78
0.022
2.117
0.047
12-13
2
4
4
1
/
7.00
0.79
32
0.83
0.062
3.700
0.229
13-14
4
12
12
2
4
21.00
1.37
50
0.65
0.023
5.100
0.117
14-15
6
16
16
3
4
28.00
1.59
50
0.75
0.030
5.100
0.153
15-16
8
28
28
4
12
49.00
2.10
70
0.60
0.014
5.100
0.071
16-17
10
32
32
5
12
56.00
2.24
70
0.63
0.016
5.100
0.082
17-18
11
36
36
6
12
62.50
2.36
70
0.67
0.018
0.700
0.013
最不利点为0点
1.3.3. 低区给水系统压力校核
低区生活给水系统所需压力按下式计算：
(1-6)
式中 H----给水系统所需要的水压，kPa；
H1----克服几何给水高度所需要的供水压力，kPa；
H2----管路沿程水头损失和局部水头损失，kPa；
H3----水流经过水表时的水头损失，kPa；
H4----配水最不利点所需的流出水头，kPa。
已知市政给水管网标高为-2.00m，
低区最不利点：
由表1-5知，JL-D-4最不利点到18节点水头损失为0.774m；
由表1-6知，JL-D-5最不利点到18节点水头损失为1.155m；
由表1-8知，JL-D-1最不利点到18节点水头损失为1.159m。
低区最不利点安装高度标高为24.90m，则可知H1=20+249=269kPa；
局部水头损失按沿程水头损失的25%计，沿程水头损失为11.59kPa，则有H2=1.25*11.59=14.49kPa；
由第二节水池、水表的计算可知，水流经过水表的水头损失为H3=4.87kPa；
低区最不利配水点为离JL-D-1最远的洗脸盆，所需流出水头按H4=50kPa；
则低区给水系统所需的水压为H=269+14.49+4.87+50=338.36kPa；
市政管网供水压力为350kPa>室内所需供水压力338.36kPa，故可以满足-2～6层的供水要求。
1.3.4. 中区给水管网水力计算
中区7～16层计算用图如图1-5、图1-6所示。水力计算表如表1-7、表1-8、表1-9所示。

图1-5 4#、5#、6#卫生间水力计算草图

图1-6 中区JL-Z-1、JJL-Z-2、JL-Z-3水力计算用图
表1-7 JL-Z-3水力计算表
计算 管段 编号
卫生器具名称、数量
当量总数 N
设计 秒流量 q (L/s)
管径 DN (mm)
流速 v (m/s)
单阻 i (m/m)
管长 L (m)
水头损失 h (m)
小便器
洗手盆
大便器
拖布盆
淋浴器
0-1
/
1
/
/
/
0.50
0.21
20
0.55
0.022
2.613
0.057
1-6
/
1
1
/
/
1.00
0.3
20
0.79
0.042
0.508
0.021
2-3
/
1
/
/
/
0.50
0.21
20
0.55
0.022
1.200
0.026
3-4
/
1
1
/
/
1.00
0.3
20
0.79
0.042
0.188
0.008
5-4
/
/
/
/
1
0.75
0.26
20
0.69
0.033
1.947
0.064
4-6
/
1
1
/
1
1.75
0.40
25
0.61
0.019
0.330
0.006
7-6
/
/
/
/
1
0.50
0.21
20
0.55
0.022
1.719
0.038
6-8
/
2
2
/
2
3.50
0.56
25
0.85
0.034
0.414
0.014
8-9
/
2
2
/
2
3.50
0.56
25
0.85
0.034
3.700
0.126
9-10
/
4
4
/
4
7.00
0.80
32
0.84
0.025
3.700
0.093
10-11
/
6
6
/
6
10.50
0.97
40
0.78
0.045
3.700
0.167
11-12
/
8
8
/
8
14.00
1.12
40
0.89
0.058
3.700
0.215
12-13
/
10
10
/
10
17.50
1.25
40
0.99
0.072
3.700
0.266
13-14
/
12
12
/
12
21.00
1.37
50
0.65
0.023
3.700
0.085
14-15
/
14
14
/
14
24.50
1.48
50
0.70
0.027
3.700
0.100
15-16
/
16
16
/
16
28.00
1.59
50
0.75
0.030
3.700
0.111
16-17
/
18
18
/
18
31.50
1.68
50
0.79
0.033
17.94
0.592
17-20
/
34
34
/
34
59.00
2.30
50
1.08
0.060
3.468
0.208
20-21
16
66
66
8
34
115.0
3.22
70
0.92
0.032
40.90
1.309
最大水头损失
3.156

表1-8 JL-Z-2水力计算表
计算 管段 编号
卫生器具名称、数量
当量总数 N
设计 秒流量 q (L/s)
管径 DN (mm)
流速 v (m/s)
单阻 i (m/m)
管长 L (m)
水头损失 h (m)
小便器
洗手盆
大便器
拖布盆
淋浴器
0-1
/
/
/
/
1
0.75
0.26
20
0.69
0.033
3.133
0.103
1-2
/
/
1
/
1
1.25
0.34
20
0.90
0.053
1.779
0.094
5-4
/
1
/
/
/
0.50
0.21
20
0.55
0.022
0.734
0.016
6-4
/
/
1
/
/
0.50
0.21
20
0.55
0.022
0.827
0.018
4-2
/
1
1
/
/
1.00
0.3
20
0.79
0.042
0.377
0.016
2-3
/
1
2
/
1
2.25
0.45
25
0.68
0.023
0.962
0.022
8-7
/
1
/
/
/
0.50
0.21
20
0.