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高层建筑给排水设计说明书

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2020年4月19日
文档仅供参考，不当之处，请联系改正。
目 录

第一部分 设计任务书 - 1 -
1.1原始设计资料 - 1 -
1.2设计依据 - 1 -
1.3设计参数 - 1 -
1.4设计内容 - 2 -
1.5设计成果 - 2 -
第二部分 设计计算说明书 - 2 -
1室内给水工程（冷水） - 2 -
1.1给水工程设计的主要内容 - 2 -
1.2系统的选择 - 3 -
1.3系统的组成 - 4 -
1.4给水管道布置与安装 - 4 -
1.5设计参数及水量 - 5 -
2室内排水工程 - 10 -
2.1排水工程设计的主要内容 - 10 -
2.2系统的选择 - 10 -
2.3系统的组成 - 11 -
2.4系统的组成 - 11 -
2.5排水系统的安装要求 - 12 -
2.6 建筑内部排水系统的计算 - 12 -
2.6.1 卫生器具排水的流量、当量和排水管的管径 - 12 -
2.6.2 设计秒流量 - 13 -
2.6.3 相关规定 - 13 -
2.6.4 水力计算 - 14 -
1．PL-1管 - 14 -
2.7雨水排水系统设计计算 - 19 -
2.7.1雨水排水系统设计说明 - 19 -
2.7.2雨水的排放方式确立 - 19 -
2.7.3管道铺设与布置 - 19 -
2.7.4雨水系统的水利计算 - 19 -
3室内消防工程 - 20 -
3.1室内消防设计的主要内容 - 20 -
3.2系统的选择 - 21 -
3.3系统的组成 - 22 -
3.4消火栓系统的管道及设备的安装 - 22 -
3.5设计参数 - 22 -
3.6设计参数 - 23 -
3.7主要设备 - 23 -
3.8消火栓系统的管道及设备的安装 - 23 -
3.9设计计算书 - 24 -
3.9.1贮水池的有效容积 - 24 -
3.9.2消火栓系统的计算 - 26 -
3.9.3消防水箱 - 26 -
3.9.4消火栓的选定 - 27 -
3.9.5最不利点的水枪实际喷射压力和水压 - 27 -
3.9.6消防水泵的选定 - 28 -
第三部分 参考文献 - 29 -
第四部分 致谢 - 30 -

第一部分 设计任务书
1.1原始设计资料
1．工程概况
本项目为某住宅小区5#住宅楼，地下一层为人防地下室，一至十五层为住宅，室内外高差0.45米，总建筑高度43.95米。建筑防火类别为耐火等级二级，属普通住宅楼。
2．工程设计说明
（1）给水系统：市政给水管网供水压力为0.30MPa。系统可分为两个区,一区为一到六层为市政给水管网直接供水;二区为7到十五层。
（2）排水系统：室内污、废水采用合流制。室内±0.00以上污废水重力流排入室外污水管。
（3）消火栓系统：由室外消防水泵房和小区屋顶消防高位水箱联合供水。
（4）建筑灭火器配置：按中危险级别配置,选用手提式磷酸铵盐干粉灭火器。
3．建筑条件图6张
1.2设计依据
设计规范：《高层民用建筑防火规范》GB50045— ；
《建筑给排水设计规范》GBJ15-- ；
《建筑给排水设计手册》 ；
《给排水标准图集》；
建筑设计资料：包括各层建筑平面图、屋顶平面图；
1.3设计参数
生活用水定额： qd=150m3/（人·d）；
小时变化系数： kh=2.5；
每户人口: m=3.5人；
1.4设计内容
1.根据以上资料，对该住宅楼进行给排水的施工图设计。
2.编写设计计算说明书，主要内容包括：
（1）选择给水方式；
（2）给水管网的水力计算；
（3）选择排水方式；
（4）排水管网的水力计算；
（5）消防系统的选择计算；
（6）给排水附件或装置的选择计算。

1.5设计成果
绘制设计图纸，主要包括5张图：
2号图纸：设计总说明（含说明、图例及主要材料表、图纸目录等）1张；
2号图纸（加长）：给排水消防平面图（1:100）（含1层、2层、3-13层、14层、阁楼层和电梯机房层的给排水平面图）6张；
2号图纸：系统图及卫生间大样图（含给水系统原理图、排水系统原理图、卫生间给排水支管系统图、卫生间给排水大样图，系统原理图可不按比例，大样图1:50）1张。

第二部分 设计计算说明书

1室内给水工程（冷水）
1.1给水工程设计的主要内容
高层建筑给水工程设计的主要内容有:用水量计算，给水方式的确定，管道设备的布置，管道的水力计算及室内所需水压的计算，水池、水箱的容积确定和构造尺寸确定，水泵的流量、扬程及型号的确定，管道设备的材料及型号的选用，施工图的绘制和施工要求。
1.2系统的选择
由于高层建筑对消防给水的安全可靠性能要求严格，故高层建筑应独立设计生活给水系统、消防给水系统。高层建筑，若只采用一个给水系统供水，建筑低层的配水点所受的静水压力很大，易产生水锤，损坏管道及附件，流速过大产生水流噪音；低层压力过大，开启水龙头时，水流喷溅严重；使用不便，根据建筑给排水设计手册上卫生器具的最大静水压力不得超过0.35MPa。因此高层建筑给水系统必须分区。设计任务书给定了市政给水管网提供常年的水压为0.30MPa。根据给水最小所需压力估算方法：第一层0.10MPa,第二层0.12MPa，二层以上增加一层压力需增加0.04MPa。得0.30MPa的压力能直接供到第六层还多0.02MPa。因此1到6层为一个区，上面7到15层为一个区，总共就两个区。1到6层用市政管网直接供水，其中底层和2到6层单独设立管。
考虑到本设计对象是15层的高层建筑。市政管网提供的压力不能全部直接供水，故必须对生活用水进行提升或加压，一般高层建筑设计都使用高位水箱供水，供水压力稳定，本设计也使用高位水箱；又因本设计对象是高层民用住宅楼，经过查看平面图纸，结合建筑物的布置情况和楼层的承载力情况和水箱本身占用大量的建筑面积，本设计没有分区设置水箱的可能，即在楼层中间没有建筑面积允许设置水箱，因此串联供水不可能，故高区的供水应由地面用泵抽升到高区水箱。基于上述原由，初步拟定以下两个给水方式。简图如下：

方案比较：
方案（一）与方案（二）相比管材使用量相对较少，工程投资相对较少，但它对减压阀的质量要求高，一旦减压阀受损或使用性能降低，低区的静水压力会迅速增加，影响卫生器具的使用。方案（二），采用低区市政管网直接供水，消除了低区供水依赖减压阀来降低静水压力的现象，低区供水压力稳定可靠，只是增加了市政管网接口到立管底部一段管材的投资。考虑到工程质量和供水水质及水压的可靠性，最终选择方案（二）。
1.3系统的组成
本建筑的给水系统由引入管、水表节点、给水管(PP-R管)、给水附件、地下贮水池、水泵与高位水箱等设备组成。
1) 引入管；
2) 水表节点，包括引入管上的总水表和进入客房及公共卫生间等的分户水表；
3) 给水管道，包括总干管、立管、支管和分支管；
4) 给水附件，包括各种阀门、水锤消除器、过滤器、入户管减压阀等管路附件；
5) 配水设施，主要指卫生器具的给水配件或配水龙头；
6) 增压和贮水设备，主要指高区给水系统所需的位于屋顶层楼面的高位生活水箱。
1.4给水管道布置与安装
1）各层给水管道采用明装敷设，管材采用给水塑料管（PP-R管）；
2）管道外壁距离墙面不小于150mm，离梁、柱及设备之间的距离为50mm,立管外壁距离墙、梁、柱距离不小于50mm，支管距离墙、梁、柱为20～25 mm；
3）给水管道和排水管道平行、交叉时，其距离分别大于0.5m和0.15m，交叉给水管在排水管上面。给水管道和热水管道平行时，给水管道设在热水管下面；
4）每个和立管相连的横干管上均设置阀门，管径DN>50mm时设置闸阀，DN<50mm时设置截止阀；
5）引入管穿墙时要设置套管；
6）贮水池采用钢筋混凝土，贮水池上部设置人孔，基础底部设置水泵吸水坑，生活水泵吸水管在消防水位上设置小孔，保证消防贮水量不动用。为了保证水池内水不受污染，水池底部做防水处理，水池内设置导流墙；
7）生活泵设立于地下一层，所有水泵出水管均设置缓闭止回阀，除消防泵外其它水泵均设置减震基础。
1.5设计参数及水量
生活用水定额：qd=150m3/（人·d）,
小时变化系数：kh=(2.5+3.0)=2.75,
每户人口:m=3.5人 ，
(1)最高日用水量建筑物最高日用水量按下式计算

(2)最高日最大时用水量

(3)设计秒流量计算公式

(4)屋顶水箱容积
本建筑有三个单元，可考虑每个单元各设一个水箱，供水系统水泵自动启动供水。按式，每小时最大启动为4—8次，取=6次。安全系数C可在1.5—2.0内采用，为保证供水安全，取C=2.0。
7至15层之生活用水由冷水水箱供给，1至6层的生活用水虽然不由水箱共给，但考虑市政给水事故停水，水箱仍应按时供下区用水（上下区设连通管），故水箱仍按1至15层全部用水确定。又因水泵向水箱供水不与配水管网连接，故选水泵出水量为最高日用水量的1.2倍。即=1.2。
水泵自动启动装置安全可靠，屋顶水箱的有效容积为：

屋顶水箱采用钢制，尺寸为，有效水深取0.4m，有效容积为
（5）地下室内贮水池容积
本设计上去为设水泵、水箱的给水方式，因为市政给水管网不允许水泵直接从官网抽水，故地下室设贮水池。其容积且。
进入水池的进水管管径取DN50，按管中流速为1.1m/s估计进水量，则由给水铸铁管水力计算表知，因无生产用水，故。
水泵运行时间应为水泵泵灌满屋顶水箱的时间，在该时段屋顶水箱仍在向配水管网供水，此供水量即屋顶水箱的出水量。按最高日平均小时来估算，为。则

贮水池的有效容积为
校核：水泵运行间隔时间应为屋顶水箱向官网配水（屋顶水箱由最高水位下降到最低水位）的时间。依然以平均小时用水量估算，，满足的要求。
另：据《建筑给排水设计规范》GB50015—— （ ）3.7.3，如果没有详细的设计资料或为了方便设计，贮水池的调节容积亦可按最高日用水量的20%~25%确定。如按最高日用水量的20%计，则
经比较，二者相差太大，考虑停水时贮水池仍能暂时供水，其容积按后者考虑，即贮水池的有效容积。
生活贮水池采用钢制，尺寸为，有效水深，有效容积。
（6）室内所需的压力
1)1~6层室内所需的压力
根据计算用图计算用图1，下区1——6层管网水力计算成果见表1
由图、表可知
(其中2为淋浴喷头居室内地坪的安装高度，-1.6为市政管网埋设深度)

(即最不利配水点水嘴的最低工作压力)
选LXL—100型旋翼式水表，其最大流量，性能系数为。则水表的水头损失
，满足正常见水时<24.5kpa，即
室内所需压力

室内所需的压力小于市政给水管网工作压力0.30MPa即300kpa，可满足1—6层供水要求，不再进行调整计算。

表1 1—6层室内管网水力计算表
2）4—15层室内所需压力
上区4——15层管网水力计算成果见表2，计算见图2

表2 4—15层室内管网水力计算表
（7）地下室加压水泵的选取
取引入管至地面的高度为:
h=1.6m
因此，引入管至最不利配水点所需要的静水压为:
H1=(1.6 +14*2.9+2)*10=442kpa
水泵吸水管和出水管至最不利配水点计算管路的总水头损失为：
H2=hy=24.68kpa
最不利配水点的流出水头为：
H4=50kpa
本设计采用的是，水泵与室外给水管网间接连接的方式，从贮水池抽水时，水泵扬成为：
Hb=H1+H2+H4=442+24.68+50=516.68kpa
取为：Hb= 520kpa
因此选用IX150-32-200单级单吸泵，转速n=2900r/min，流量Q=2.1L/s,扬程H=52.47m，轴功率P=2.62kw，电动机功率P=5.5kw，效率n=41.15%。因此总共要六台泵，三用三备。

2室内排水工程

2.1排水工程设计的主要内容
高层建筑排水工程设计内容包括:排水体制的确定，排水方案的确定，排水管道系统的布置，排水管道的水力计算及排水通气系统的计算，卫生设备的选型及布置，局部污水处理，构筑物的选型，屋面雨水排水系统的确定，排水管材的定型，排水系统施工图的绘制和施工要求。
2.2系统的选择
根据《给排水设计手册-建筑给排水》第二版，排水系统划分为合流制和分流制两种。合流制：指粪便污水与生活废水，生产污水与生产废水在建筑物内部分开用管道排至室外。分流制：指粪便污水与生活废水，生产污水与生产废水在建筑物内部混合用同一根管道排到室外。
排水系统采用分流制或合流制，要根据污水性质、污染程度、结合室外排水制度和有利于综合利用及处理要求等确定。室外为合流制，而生活污水必须经过 局部处理（化粪池）后才能排入室外合流制下水道，有条件将生活废水与生活污水分别设置管道采用分流制排出。
基于上述条件，结合本设计的具体情况拟定本设计的排水系统排水方式为分流制。
为了保护存水湾水封，使排水系统内的空气压力与大气压取得平衡。使排水管内排水畅通，形成良好的水流条件。把新鲜空气补入排水管内，使管内进行换气，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。减少排水系统的噪声。排水系统应设置通气管。初步拟定排水系统简图为：

方案比较：方案（二）设有专门的通气立管，虽然通气能力较好，但造价明显大雨方案（一）。本设计对象的底层是地下车库，排水横干管距离埋地排出管竖直距离大于3米，底层要单独排水.
2.3系统的组成
排水系统的组成包括卫生器具、排水管道、检查口、清扫口、室外排水管道、检查井、潜污泵、化粪池等。
2.4系统的组成
排水系统的组成包括卫生器具、排水管道、检查口、清扫口、室外排水管道、检查井、潜污泵、化粪池等。
2.5排水系统的安装要求
1）排水管材采用硬聚乙烯管（UPVC管）。
2） 排出管与室外排水管连接处设置检查井，检查口至建筑物距离不得小于3m，并与给水引入管外壁的水平距离不得小于1.0。
3）立管每6层设置1个检查口，在水流转角小于1350的横干管上应设置检查口或清扫口。
4）立管管径大于或等于110mm时，在楼板贯穿的部位应设置阻火圈或张度小于500mm，上防火套。
5）化粪池与建筑物的距离不得小于5米。
2.6 建筑内部排水系统的计算
本建筑各户卫生器具类型及布置方式基本相同。生活污废水合流排入市政排水管网。
2.6.1 卫生器具排水的流量、当量和排水管的管径
卫生器具排水流量、当量和排水管的管径见表4-8。卫生器具的安装高度见表4-9。
表4-8 卫生器具相关参数表
卫生器
具名称
排水流量(L/s)
排水当量数/ Ng
排水管管径(mm)
浴盆（混合水嘴）
1.00
3.00
50
坐便器（低水箱虹吸式）
2.00
6.00
100
洗脸盆（混合水嘴）
0.25
0.75
50
洗涤盆
0.33
1.00
50
厨房洗涤盆（双格）
1.00
3.00
50
洗衣机
0.50
1.50
50
淋浴器
0.15
0.45
50

表4-9 卫生器具的安装高度
卫生器具名称
卫生器具边缘离地高度(mm)
浴盆 （至上边缘）
480
冲落式坐便器（至低水箱底）
510
洗脸盆（至上边缘）
800
厨房洗涤盆（至上边缘）
800
厨房洗涤盆（至上边缘）
800
落地式污水盆（至上边缘）
500

2.6.2 设计秒流量
管段的排水设计流量应为该管段的瞬时最大排水流量，又称为排水设计流量。

式中 --计算管段排水设计秒流量，L/s；
--计算管段卫生器具排水当量总数；
--计算管段上排水量最大的一个卫生器具的排水流量，L/s；
--根据建筑物用途而定的系数，住宅取1.5。
2.6.3 相关规定
设计规范规定：为保证管道系统有良好的水力条件，稳定管内气压，防止水封破坏，在设计横支管和横干管时，须满足如下规定：
1．最大设计充满度
建筑内部排水横管按非满流计算，以便使污废水释放出的气体能自由流动排入大气。排水横管最大设计充满度如表4-10：
表4-10 排水横管最大设计充满度
排水管道类型
管径/mm
最大设计充满度
生活污水管道
≤125
0.5
150~200
0.6
2．管道坡度
污水中含有固体杂质，如果管道坡度过小，污水的流速慢，固体杂质会在管道中沉淀淤积，减小过水断面积，造成排水不畅或管道阻塞。通用坡度是只正常条件下应予保证的坡度，最小坡度为必须保证的坡度。塑料排水管的通用坡度均为0.026。
3．最小管径
为了排水通畅，防止管道堵塞，保障室内环境卫生，建筑内部排水管的最小管径为50mm；为防止管道堵塞的情况出现，多层住宅厨房间的排水立管管径最小为75mm；连接大便器的支管管径不得小于100mm。【12】
2.6.4 水力计算
1．PL-1管
3到13层标准层，c1户型设两个排水立管，PL-1立管收集标准层的两个卫生间的污废水，包括两个大便器，两个淋浴器，两个洗脸盆，一个盥洗槽。详见计算草图。
（1） 横支管计算
按公式计算排水设计秒流量，其中，取2.5，卫生器具当量和排水流量按表4-8选取，计算各管段的设计秒流量后查给排水设计手册，确定管径和坡度计算结果见下表。
（2） 立管计算
立管接纳的排水当量总数为

立管最下部管段排水设计秒流量

查表，选用立管管径de125mm，因为建筑物高于十层且立管中连接有大便器，故需要设置专用通气管，专用通气管管径同立管相同，de125mm.
(3)立管底部和排出管计算
立管底部和排出管取de150mm,取通用坡度。

表4-11 横支管水力计算表
管段
编号
卫生器具名称、数量及当量
当量总数Np
设计秒流量(L/s)
管径DN(mm)
坡度
i
大便器4.5
淋浴器0.45
盥洗槽
1
洗脸盆0.75
1-2

1
0.75
0.25
50
0.12
2-3

1

1
1.2
0.40
50
0.12
3-4
1
1

1
5.7
2.22
110
0.12
4-8
1
1
1
1
6.7
2.28
110
0.12
5-6

1

0.45
0.15
50
0.25
6-7
1
1

4.95
1.63
110
0.25
7-8
1
1

1
5.7
1.88
110
0.25
2. PL-2管
. PL-2立管连接的每层的的横支管的器具有一台家用洗衣机，淋浴器，大便器，洗脸盆，双格洗涤盆，先计算其设计秒流量，而后确定管径和坡度
（1）同PL-1管计算过程相似横支管计算结果列于下表

PL-2立管所连接的的水平横干管厨房及洗衣机房的排水系统计算草图
（2） 立管确定
立管接纳的排水当量总数
立管最下部管段排水设计秒流量

查表得，排水立管选取管径de125mm，选用伸顶通气管，因为建筑物高于十层且立管中连接有大便器，故需要设置专用通气管，专用通气管管径同立管相同，de125mm。
（3） 立管底部和排出管计算
立管底部和排出管取管径de150mm,取通用坡度。
PL-2水力计算表
管段
编号
卫生器具名称、数量及当量
当量总数Np
设计秒流量(L/s)
管径DN(mm)
坡度
i
大便器4.5
淋浴器0.45
洗衣机
1．5
洗脸盆0.75
双格洗涤盆
3.0
1-2

1

1.5
0.5
75
0.12
2-3

1
1

1.95
0.64
75
0.12
3-4
1
1
1

6.45
2.26
110
0.12
4-6
1
1
1
1

7.2
2.30
110
0.12
5-6

1
3
1.00
75
0.25
3. PL-3管
PL-3立管连接的每层的的横支管的器具有一台家用洗衣机，洗手盆，洗涤盆，先计算其设计秒流量，而后确定观景和坡度
（1）同PL-1管计算过程相似横支管计算结果列于下表

PL-3立管所连接的的水平横干管厨房及洗衣机房的排水系统计算草图
（2）立管确定
立管接纳的排水当量总数
立管最下部管段排水设计秒流量

查表得，排水立管选取管径de110mm，选用伸顶通气管，由于横支管连接厨房废水和洗衣废水，不另设专用通气管。
(3)立管底部和排出管计算
立管底部和排出管仍取de110,取专用坡度。
PL-3水力计算表
管段
编号
卫生器具名称、数量及当量
当量总数Np
设计秒流量(L/s)
管径DN(mm)
坡度
i
双格洗涤盆
3.0
洗衣机
1.5
洗手盆0.3
1-2

1

1.5
0.5
50
0.025
2-3

1
1
1.8
0.6
50
0.025
3-4
1
1
1
4.8
1.6
90
0.025

说明：经过计算选出PL-1,PL-2,PL-3的管径，其中3-13层为标准层，已计算出各层横支管的管径和设计坡度。PL-4,PL-6，PL-9,PL-11,PL-14,与PL-1相同，PL-7，PL-12与PL-2相同，PL-5,PL-8,PL-10,PL-13,PL-15与PL-3相同。
经计算可知接大便器横管管径110，洗脸盆，淋浴器，浴盆均为50mm，排水立管管径110mm，坡度0.026，均设通气立管，管径110mmm
2.7雨水排水系统设计计算
2.7.1雨水排水系统设计说明
雨水排出系统的选用[10]：选择建筑屋面雨水排水系统时应考虑根据建筑物的类型、建筑结 构形式、屋面面积大小、当地气候条件以及生活生产的要求，经过技术经济比较，本着既安全又经济的原则选择雨水排水系统。安全的含义是指能迅速、及时地将屋面雨水 排至室外，屋面溢水频率低。室内管道不漏水，地面不冒水。因此，密闭式系统优于敞开式系统，外排水系统优于内排水系统。经济是指在满足安全的前提下，系统的造价低，寿命长。虹吸式系统泄流量大，管径小造价低；87式雨斗重力流系统次之；堰流斗重力流系统管径最大，造价最高。屋面及水优先考虑天沟形式，雨水斗置于天沟内。建筑屋面内排水和长天沟外排水一般宜采用重力半有压流系统，大型屋面的库房和公共建筑内排水，宜采用虹吸式有压流系统，檐沟外排水宜采用重力无压流系统。阳台雨水应自成系统排到室外，不得与屋面雨水系统相连接。
2.7.2雨水的排放方式确立
根据规范，高层建筑的屋面雨水排水宜按重力流设计。该设计采用雨水外排的排放方式，檐沟排水。
2.7.3管道铺设与布置
1.排水管的转向处做顺水连接。
2雨水管应牢固的固定在建筑物的承重结构上。
3.管材采用承压塑料管。
2.7.4雨水系统的水利计算
根据规范要求本建筑按郑州市建筑，设计重现期采用P=5年，降雨历时t=5min，查《建筑给排水设计手册》[6]表4.2-2得：当地降雨历时为5min时的暴雨强度q5=2.58L/s100m2，当地降雨历时为5min时的小时降雨厚度h5=93mm/h。
雨水流量
雨水流量按下式计算：
.................................................................................................................... (4.1)
式中 ——汇水面积，；
——径流系数，屋面=0.9；
—— 设计降雨强度，。
Fw汇水面积205m2
Qy=572×0.9×205/10000=10.6L/S
雨水立管管径De125mm，塑料管规格125×3.2mm
溢流口计算
溢流口的功能主要是雨水系统事故时排水和超量雨水排除。按最不利情况考虑，溢流口排水能力应不小于50年重现期的雨水量。在天沟末端山墙上设溢流口，口宽b取0.30m，堰上水头h取0.15m，流量系数m取385，则溢流口排水量
=3850.30=29.72L/s
溢流口排水量大于雨水设计流量，即使雨水斗和雨落管被全部堵塞，也能满足溢流要求，不会造成屋面水淹现象.

3室内消防工程

3.1室内消防设计的主要内容
高层建筑室内消防设计的主要内容有:消火栓系统，自动喷水灭火系统，二氧化碳灭火系统，干粉灭火系统，卤代烷灭火系统(现已不让采用)，蒸汽灭火系统，烟雾灭火系统等。以水作为灭火剂的主要有消火栓系统和自动喷水灭火系统.自动喷水灭火系统又分:闭式系统(有湿式、干式、预作用、重复启闭预作用四种系统)，雨淋系统，水幕系统，自动喷水一泡沫联用系统。其中闭式系统中的湿式自动喷水灭火系统最为常见。
消火栓给水系统设计包括消防用水量的确定:消防给水方式确定:消防栓的位置、消防栓的个数和型号确定;消防水池、水箱的容积确定;消防管道的水力计算及消防水压的计算;消防水泵的流量、扬程、型号和稳压系统的确定;消防控制系统的确定:消火栓给水系统的施工图绘制及施工要求。自动喷水灭火系统设计包括:方案确定;供水方式确定:喷头布置;喷头型号的确定;管网水力计算;报警阀、水流指示器的选型;自喷水泵的流量、扬程、型号和稳压系统的确定;自动控制系统的确定;自喷系统的施工图绘制及施工要求.
3.2系统的选择
消防给水系统按消防给水系统的给水方式不同可分为消火栓 给水系统和自动喷水灭火系统。当前，在中国100米以下的高层建筑中自动喷水灭火系统主要应用于消防要求高、火灾危险性大的场所；100米以上的高层由于火灾隐患多，火灾蔓延快，人员疏散、火灾扑救难度大，需要设置自动喷水灭火系统；100米以下的建筑主要以消火栓给水系统为主。
本设计的对象是15层的小高层，高度不超过50米， 根据规范建筑高度不超过50米的高层建筑，一旦发生火灾消防车从室外消火栓或消防水池，经过水泵接合器向室内管道送水依然能够加强室内的管网供水能力，协助救火。故本设计选用消火栓给水系统。
室内消火栓给水系统有为分区、不分区两种方式。消火栓的静水压力超过0.80MPa时就需要分区供水，而本设计是10层的小高层，高度不超过50米，静水压力小于0.80MPa, 能够不分区。由于本设计的建筑是15层小高层民用住宅楼，火灾的隐患少，人员疏散也快，扑救难度不大。无须设置长年的高压消防给水，一旦火灾发生了开启消防泵，经过水泵接合器向室内管道送水依然能够加强室内的管网供水能力，火灾初期经过高位水箱供水即可。基于以上所述，初步拟定消火栓给水系统简图如下：
方案比较：方案（二）设置高位消防水箱，水箱一般要求贮存3个小时的消防用水量，这样水箱的容积很大，势必造成楼层压力增大。另设水箱成本也较大，且消防水箱的水也要定期清换，比较麻烦；方案（一）设置专用的消防泵，从贮水池内抽取消防水，消水箱和生活给水贮水池合建，火灾发生初期10min用水直接取之于生活给水箱，并设置止回阀，这样既消除了消防水箱带来的楼层负荷加大和要专门管理消防水箱的现象，又节省了工程投资。本设计是15层小高层，层高2.9米，总楼高不超45米，根据建筑给排水设计手册规定消防栓的最大静水压力不超过0.8MPa,本设计无须分区消防供水，用消防泵直接供水满足条件。因此最终采用方案（一）

3.3系统的组成
消火栓系统由贮水池、消防水泵、消防管道、消火栓箱、阀门、消防水泵启动开关。
3.4消火栓系统的管道及设备的安装
1）消火栓系统的给水管道的安装与生活给水管道基本相同；
2）管材采用热浸镀锌钢管，沟槽式机械接头；
3）消火栓口径为65mm，水枪喷射口径为19mm，龙头水带为麻织，直径65mm，长25米；
4）消火栓口离地面高度1.1米；当消火栓口静水压力大于0.8MPa时要设置减压阀。
3.5设计参数
室内消防用水量：
10L/s;消防水箱水量为火灾前10min的水量6m3；
,贮水池内的消防水量：按火灾延续3h的水量计；
用水量表
序号
用水项目名称
使用人数
用水量标准
(L/人日)
时变化系数
使用时间（h）
用水量（m3）
备注
最大时
最高日
1
室内消火栓

10L/s
1
2
72

2
室外消火栓

15L/s
1
2
108

合计

180

3.6设计参数
室内消防用水量：10L/s;
消防水箱水量为火灾前10min的水量6m3,
贮水池内的消防水量按火灾延续3h的水量计。
3.7主要设备
1）消防水箱
标准的装配式矩形给水箱，公称容积6；
图集号：02S101,水箱尺寸：2200×2200×1500。
2）消防水泵
选用两台XBD8/10-D4, 一台备用，流量为10/s,扬程为80m.。
3）消火栓
口径为65mm，水枪喷射口径为19mm，龙头水带为麻织，直径65mm，长25米；
3.8消火栓系统的管道及设备的安装
1）消火栓系统的给水管道的安装与生活给水管道基本相同；
2）管材采用热浸镀锌钢管，沟槽式机械接头；
3）消火栓口径为65mm，水枪喷射口径为19mm，龙头水带为麻织，直径65mm，长25米；
4）消火栓口离地面高度1.1米；当消火栓口静水压力大于0.8MPa时要设置减压阀。
3.9设计计算书
3.9.1贮水池的有效容积
贮水池的有效容积与室外供水能力、用户要求和建筑物的性质、生活调节水量、消防储备水量和生产事故用水量有关。一般可按下式计算，

式中 ——贮水池有效容积，
——水泵的出水量，
——外部供水能力，
——水泵运行时间，h
——火灾延续时间内，室内外消防用水量之和，
——生产事故备用水量，
在资料不足时，贮水池的调节容积，一般可按建筑物最高日用水量的8%～12%计算,本设计取12% ，安全储备用水量取2h的建筑物最大时用水量，
消防用水量为3h的室内外全部消火栓用水量。消防用水量参照《高层民用建筑设计防火规范》。
消火栓给水系统用水量

高层建筑类别
建筑高度（m）
消火栓用水量（L/s）
每根竖管最小流量（L/s）
每2支水枪最小流量（L/s）
室外
室内
普通住宅
＜50
15
10
10
5
＞50
15
20
5
5

建筑物的最高日用水量公式为：

m——设计单位数，人；
——用水定额；
本设计的对象是普通II类住宅建筑，查《建筑给排水规范》得最高日生活用水定额为130~300L/(人·d), 取=150 L/(人·d)； 小时变化系数为2.8~2.3，取Kh=2.5；每户用水人数取m=3.5 。
故最高日用水量：
=47.25（）

最大小时生活用水量：

式中 ——最大小时用水量，；
——最高日用水量，；
——每日用水时间，24h；
—— 小时变化系数，2.5；
最大小时用水量：
4.92（）；
安全储备用水量为：
=4.92×2=9.84（）
根据消火栓给水系统用水量,室内消防用水量取10L/s,消防储备水量为：
=10×3600×3÷1000=108（）
3.9.2消火栓系统的计算

3.9.3消防水箱
室内消防用水量为10L/s水箱存储10min的消防用水量，其贮水量为 =6
消防水箱选择标准的装配式矩形给水箱，公称容积6。
图集号：02S101,水箱尺寸：2200×2200×1500。
如果要满足最高层消火栓的水枪充实水柱为10m的要求，则水箱的设置高度离屋至少15m，这对建筑设计是困难的，也是不现实的。
因此，消防规范中规定，二类建筑顶层消火栓的静水压力不应低于7m,辅以每个消火栓处启动消防水泵的按钮.
3.9.4消火栓的选定
高层建筑的每股消防水量不应小于5L/s,选用65mm口径的消火栓、19mm喷嘴水枪、直径65mm长度20m麻质水带。消防竖管及上、下管道均采用100mm的管径。消火栓保护半径：
R=Lp+Lk=20×80%+11.4×=24.34m;
要求同时两股水达到同一火灾地点，消火栓间距:
S==27.5m，
结合建筑结构布局27.5m的间距过大，在电梯口设置两个消火栓也能满足要求。
3.9.5最不利点的水枪实际喷射压力和水压
根据规范，此建筑发生火灾时室内需2支水枪同时工作，每根消防竖管上需1支水枪同时工作，简图中消防Ⅰ、Ⅱ号竖管上的14、15层消火栓离消防水泵最高最远，处于系统最不利位置。
Ⅰ号消防竖管15层消火栓的水枪造成10 m充实水柱时所需的压力值为 135.8（KPa）
水枪喷射流量：
L/s<5 L/s，

不能满足要求，要提高压力，增大流量到5 L/s，
KPa=15.85m
其实际的充实水柱长度：
11.4 m；
15层消火栓处所需的压力为
m;
从理论上讲Ⅱ号消防竖管上的14、15层消火栓出水量与Ⅰ号不同，但相差不大，为简化计算工作，可采用Ⅰ、Ⅱ号竖管相同；消防管道的计算流量见计算简图。

3.9.6消防水泵的选定
从消防水泵的吸水管到最不利点的水头损失计算：
1）C～B段的水头损失:
消防竖管DN100mm,流量为5L/s,查表得，v=0.58m/s,i=0.0749,
管段的长度：
L=2.9×15+19.25=62.75m,
水头损失：
=4.65m;
2）B～A段的水头损失:
该段的管径DN100mm,流量为10L/s, 查表得，v=1.10m/s,i=0.245,
管段的长度：L=13.56，
水头损失：=13.56×0.245=3.32 m；

从消防水泵的吸水管到最不利点的水头损失：
+=4.65+3.32=7.79 m；
贮水池最低水位到消防最不利点的垂直距离：
HsT=2.9×15-（-0.3）-（-3.6+0.25）=47.15m,
则消防水泵的扬程为：
H=标高差+管道总水头损失+消火栓所需压力：
=47.15+7.79+18.0=72.9m.
消防水泵的流量为10L/s,选用两台XBD8/10-D4,一台备用，流量为10/s,扬程为80m. 在屋顶设置两个试验消火栓，试验时只需一股或两股水柱工作，流量减少水泵扬程提高，完全能没满足屋顶试验消火栓10m以上的充实水柱。

第三部分 参考文献
[1]上海市建设委员会.建筑给水排水设计规GBJ15-88，北京：中国计划出版社，1997
[2]杨文玲主编.高层建筑给水排水工程，重庆：重庆大学出版社，1996
[3]魏福森.高层建筑高位水箱设计研讨，重庆建筑大学学报，1998.20（5）
[4]陈耀宗.姜云源，胡鹤钧，等.建筑给水排水设计手册[M]；.北京：中国建筑工业出版社。1992.
[5]赵锂，住宅建筑给水排水设计.给水排水， ，26（7）