《建筑给水排水工程》课程设计说明书.doc

设计者：肖永健 2012年7月15日
《建筑给水排水工程》课程设计说明书
第一部分 设计任务书
略

第二部分 住宅给水系统设计计算
一、设计说明
1、给水方式的选择
生活小区范围内室外自来水管管径为DN150，供水水压为：冬天H供=40mH2O；夏天用水高峰16～20时，H供=20～25mH2O；23～4时，H供=35～40mH2O。
根据经验，按建筑物层数粗略估计所需最小服务水压值为36mH2O，因此室外管网不能周期性满足室内给水水压要求，故采用单设水箱的上行下给式给水方式：室外管网直接将水输入水箱，由水箱向住宅内给水系统供水。由此达到调节水量、水压的目的。
2、给水系统的组成
本住宅给水系统由引入管、给水管道、屋顶水箱、给水附件、水表等组成。
3、给水管道布置与安装
(1)给水管道采用PPR管材，接口采用挤压夹紧法连接。
(2)各层给水横支管采用暗装布置敷设。
(3)管道外壁距墙面不小于50mm，离梁柱子设备之间的距离为50mm，立管外壁距墙、梁、柱净距不小于50mm，支管距墙、梁、柱净距为20～25mm。
(4)给水管道与排水管道平行布置时，其距离大于500mm；交叉布置时，其距离大于150mm，且给水管道敷设在排水管道的上面。
(5)给水立管通过楼板时预留管套，且高出地面10～20mm。
(6)给水立管横支管上设阀门，管径DN>50mm时设闸阀，DN≤50mm时设截止阀。
(7)引入管穿地下室外墙时应设置套管。
(8)住宅的室外给水管道，沿区内道路平行于建筑物敷设，管道外壁距建筑物外墙净距不宜小于1.0m，且不得影响建筑物基础。
(9)管顶最小覆土厚度不得小于冰冻线以下0.15m，行车道下的管道覆土厚度不宜小于0.7m。
(10)为防止管道腐蚀，管道不允许布置在烟道、风道、电梯井和排水沟内，不允许穿越大、小便槽等。
二、生活给水管道的设计计算
1、设计标准参数的确定
根据《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003），按建筑设计资料、建筑物性质和卫生设备的完善程度，其用水定额可取，小时变化系数取。住宅每户按4人计（即），则最高日用水量为：

2、给水管网水力计算
住宅生活给水管道的设计秒流量采用概率法计算，其计算公式为：。计算过程如下所示：
(1)最大用水时卫生器具平均出流概率的计算
取用水小时数T=24h，用水器具参数如附表1所示。
由附表1可得，每户设置的卫生器具给水当量总数为，从而卫生器具最大用水时给水当量平均出流概率为：

由此查表得到不同卫生器具给水当量平均出流概率系数为：。
(2)室内给水管网水力计算
卫生间、厨房配水详图如图1所示：每户住宅设1跟给水立管，同层住宅内对称布置。住宅总的给水系统图如图2所示。
其卫生器具给水当量同时出流概率计算公式为：

其设计秒流量计算公式为：。
选择一条最不利管段，对各管道进行编号，求得各管段的设计秒流量，再查表确定管径。并计算得出单位长度的沿程损失，根据管道长度和计算公式计算得出管路的沿程水头损失，其结果如附表2所示。
(3)水表的选择和计算
每户住宅的设计秒流量，由此选用LXS-20C型号的旋翼式水表，公称口径为20mm，常用流量，过载流量，此时有：
水表特性系数为：
水表的水头损失为：
满足要求。
3、水箱尺寸计算
(1)生活用水的水箱容积
根据规范要求，高位水箱的生活用水调节容积宜按用水人数最高日用水定额确定。其最高日生活用水定额为，时变化系数为，每层2户，共8层楼，则生活用水的水箱总容积为：

(2)消防用水的水箱容积
根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）规定，每层设置2支室内消火栓，共16支。每支消火栓的消防用水量取2.5L/s，水箱贮存10min的消防水量，则消防用水的水箱容积为：

(3)水箱的总容积为：

为保证供水安全，水箱有效水深取1.7m，并考虑取0.3m超高，则其尺寸为。
(4)水箱安装高度的确定
水箱设在住宅建筑的最高点，即楼梯间顶层上。考虑管道设置空间，水箱底距楼板为1.8m。设地面标高为0.00m，并考虑首层住宅离地面高0.3m，则水箱底标高为27.3m，进水管标高为29.0m。为保证10min的消防贮水量，其出水管标高为27.6m。
(5)水箱进水管管径
水箱有效容积，进水时段为23-4时，进水时间T=5h，则进水流量为：

由此查表确定进水管管径为DN32，流速为0.87m/s。
(6)水箱水压校核
水箱底部标高为27.3m，由给水系统图可知水箱供水的最不利点为第8层洗脸盆，其出水口最低工作压力为0.050MPa=5mH2O。
局部水头损失取沿程水头损失的30%，则根据计算草图和管网水力计算结果可知，洗脸盆出水口处实际出水水压为：

满足要求。
三、消防给水管网布置
1、消防给水管道布置与安装
本住宅为8层普通建筑，按照《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）规定，其室内消防给水系统设计如下：
(1)消防管道管材采用镀锌钢管，沟槽式机械接头。
(2)室内设置2根消防给水竖管，由同一入户管引入室内，在首层和8层楼楼顶相连构成环状管网，并与水箱相接。
(3)每根竖管在每层楼设置1支室内消火栓，即每层楼共有2支消火栓，设在各层楼梯休息平台处，栓口离地高度为1.1m。消火栓选用DN50型，水枪选用QZ16型，采用衬胶水带，水带长为20m。
(4)每根消防给水竖管上有8支消火栓，总共有16支消火栓。每根消火栓给水竖管按最小流量5L/s考虑，则查表可得消火栓给水竖管管径为DN70，流速为1.42m/s。
(5)在屋顶设置试验和检查用的消火栓。
2、消火栓保护半径确定
取弯曲折减系数C=0.85，水枪的射流量，取其充实水柱长度，则消火栓保护半径为：

3、水枪喷嘴处压力
根据水枪喷嘴直径为DN16mm，可取阻力系数；同理根据水枪充实水柱长度，可取试验系数，则水枪喷嘴处压力为：

4、水枪的射流量
根据水枪喷口直径为DN16mm，可取水枪水流特性系数B=0.793，则水枪射流量为：

满足要求。
5、水带阻力
采用衬胶水带，其比阻，根据得水带阻力为：

5.消火栓口所需的压力
室内消火栓栓口所需的最低水压为：

6、最不利消火栓压力校核
最不利点消火栓位于第8层，其所能提供的水压为6.7m，不能满足消防水压要求，因此此层消火栓由室外消火栓提供，或设置管道增压泵，其扬程不小于8.5m。
经过校核，实际上5～8层的消防水压均不满足要求，因此需在室外设置水泵接合器加压供水，以满足5～8层的消防水压要求。
7、水泵接合器的计算选择
在室内消火给水管道入户管上便于消防车接近的地方设置地上式水泵接合器，便于连接消防车向室内消防给水管网加压供水，其设置位置距离建筑物外墙5m。
水泵接合器的设置数量为1个，其型号选用SQ100，工作压力为1.6MPa。

第三部分 小区给水系统设计计算
一、小区内其他建筑物给水系统设计计算
1、单身宿舍
根据先前习题的设计计算，其流量，由此查表确定管径为DN80，流速为1.20m/s，
2、公共食堂
(1)共有4个厨房水龙头，每个额定流量取，同时给水百分数取b=70%；则给水设计秒流量为：

(2)共有4个洗碗水龙头，每个额定流量取，同时给水百分数取b=70%。则为：

(3)因洗碗龙头和厨房龙头一般不同时使用，因此其总设计秒流量取上面的最大这，即，由此查表确定管径为DN32，流速为0.88m/s。
3、办公楼
根据课堂例题可知，办公楼给水设计秒流量为，由此查表确定管径为DN40，流速为1.12m/s。
4、男、女浴室
对于一层公共浴室，共有50个淋浴器，每个淋浴器额定流量取，同时给水百分数取b=100%，则设计秒流量为：

由此查表确定管径为DN80，流速为1.35m/s。
5、锅炉房
锅炉房内设2台T/h蒸汽锅炉一台，其流量为：

取，由此查表确定管径为DN25，流速为0.91L/s。
二、小区室外消防给水系统设计计算
1、根据资料，小区居住人数小于10000人，因而一次消防用水量取10L/s。小区居住面积较小，长度在120m以内，因而可以只设一个室外消火栓。但考虑到两栋住宅外均设置了水泵接合器，为满足室外消火栓与水泵接合器距离15～40m的要求，决定设置2个室外消火栓，，其位置分别位于公共食堂与住宅、浴室处的十字路口边以及单身宿舍与住宅交叉的T字路口边。
2、根据小区特点查表决定选用SS100-1.6型号的室外消火栓，其公称压力为1.6MPa，进水口直径为DN100mm，栓口直径为DN100mm。
三、小区给水管道设计及计算
1、小区管道布置与敷设
(1)本小区给水水源为市政给水管网，并采用生活给水系统与消防给水系统组合的给水系统，。考虑到本区建筑物类型和特点，其小区给水布置成树状管网形式，管道敷设在小区道路或草坪下。在小区总干管处设置总水表及水表检查井。
(2)管道外壁距离建筑物外墙净距不宜小于1.0m，且不得影响建筑物基础。
(3)给水管道敷设时尽量避免与其他管线的交叉。不可避免时，给水管道应在排水管上面。
(4)为便于给水管道的调节和维修等，应在给水干管与建筑物引入的支管连接处设置阀门，阀设在阀门井内。
小区给水管道敷设平面图如图所示。
2、小区给水管道设计计算
根据小区给水管道敷设平面图，考虑到住宅内设有消防给水管道，因此小区内给水干管和住宅的引水入户管采用球墨铸铁管，其他建筑物的引水入户管采用PPR给水管。
其管道设计计算如附表3所示。
由附表3可知，小区干管（123456）总水头损失为：

3、小区总水表的选择计算
小区总用水量为，由此查表选用LXL-150N型号的螺翼式水表，公称口径为150mm，常用流量，过载流量，此时有：
水表特性系数为：
水表的水头损失为：
满足要求。
考虑到小区内各用水器具同时用水的可能性较小，因而调整水表为LXL-100N型号的水表其公称口径为100mm，常用流量，过载流量，此时有：
水表特性系数为：
水表的水头损失为：
满足要求。
故对比后选用LXL-100N型号的螺翼式水表。
4、住宅入户管到水箱之间的管道直径为DN32mm，流速为0.87m/s，单阻为30.56‰，管道总长为31m，则水头损失为：

5、校核
水箱夜间23～4时进水，H供=35～40mH2O，取最低供水水压H供=35mH2O进行校核，由城市给水管网到达住宅屋顶水箱总的水头损失为：

城市给水管网达到水箱的水压为：

说明城市给水管网能供给水箱调节水量，故满足要求。

第四部分 排水系统设计计算
一、设计说明
1、排水方式的选择
根据住宅特点以及污废水的性质，采用如下排水体制：卫生间的生活污水和生活废水合流排除，进入化粪池处理；厨房洗涤废水排除后经过隔油池处理。从化粪池出来的污废水和经过隔油池的污废水合并后一起排至城市排水管道。这样，充分发挥其处理优势，达到污废水处理效果。
2、排水系统的组成
住宅排水系统由卫生器具和受水器、排水管道、清通设备、通气设备、污水局部处理构筑物等组成。
(1)卫生器具和受水器
本住宅的卫生设备主要有洗脸盆、淋浴器、坐式大便器、洗衣机排水、厨房洗涤池等。
(2)排水管道系统
包括排水管、存水弯、横支管、立管、埋地横支管、排出管、小区排水管等组成。
(3)清通设备
清通设备包括清扫口、检查口、检查井等。
(4)通气设备
通气设备采用普通伸顶通气管系统，高出屋面2.0m。
(5)局部处理构筑物
局部处理构筑物包括化粪池、隔油池等。本设计中，化粪池和隔油池均设置2个。
3、排水管道及附属设备安装要求
(1)住宅等室内排水管道选用PPC管材，采用粘合法；室外等小区内排水管道选用砼管，采用承插连接。
(2)小区内排水管满足埋设深度和覆土厚度要求，即埋设深度不得高于土壤冰冻线以上0.15m，覆土厚度不宜小于0.7m。
(3)为满足第1层住宅不单独排出，考虑首层标高比地面标高高0.3m。这样最底层横支管接入处至立管底部排出管的最小垂直距离满足1.20m的要求。
(4)室内排水管道横支管与立管连接时，采用斜三通或顺水三通，排水立管与排出管端部连接采用两个弯头或弯曲半径小于4倍管径的弯头。
(5)排出管与室外排水管连接处设置检查井，检查井与建筑物之间的距离不得小于3.0m，并与给水管外壁水平距离不小于1.0m。
(6)在水流偏移方向大于的排水横支管上，设置检查口或清扫口，检查口位置在地面以上1.0m处，清扫口设置在楼板或地坪上，与地面相平。
(7)按设计规范要求，8层住宅底层排水横支管与立管连接处至立管底部的最小垂直距离为1.20m。在本设计中，不满足要求，因此底层住宅排水支管单独排除。
(8)化粪池与隔油池参照《钢筋混凝土化粪池》设置，本设计中各设置2个。
(9)室外排水管在转弯或变径、支管接入处均设置检查井，直线管道上每隔30m左右设置检查井。
二、排水管道设计计算
1、住宅排水管道水力计算
住宅生活排水管道水力计算应按设计秒流量进行，其计算公式为：。其中，对于住宅的系数。
(1)各卫生器具当流量数确定
对于PL1、PL2排水立管，与每层连接的横支管上都有洗脸盆、淋浴器、洗衣机、坐式大便器四个卫生器具或受水器，其当量数、流量以及管径如附表4所示。
(2)横支管水力计算
由此可得如附表5所示的排水横支管水力计算表。
在附表5中，每层楼PL1、PL2立管上的横支管以及PL3、PL4立管上的横支管相互对称，因此管径相同。此外，横支管管道坡度统一采用通用坡度0.026。
(3)立管水力计算
对于PL1、PL2排水立管，1～8层最下部管段排水设计秒流量为：

查表选用立管管径为DN100mm，其最大允许排水流量为，因此不需要设专用通气管，设置普通通气管满足要求。
对于PL3、PL4排水立管，2～8层最下部管段排水设计秒流量为：

查表选用立管管径为DN100mm，其最大允许排水流量为，因此不需要设专用通气管，设置普通通气管也满足要求。
2、小区内其他建筑物排水流量计算
(1)单身宿舍
根据先前习题的设计计算，4层单身宿舍的排水设计秒流量为：

(2)公共食堂
一层公共食堂的抽放龙头单格洗涤池排水流量为0.67L/s，同时给水百分数为70%，其设计秒流量为：

洗碗龙头洗涤池排水流量为0.33L/s，同时给水百分数为70%。则排水设计秒流量为：

因洗碗龙头和厨房龙头一般不同时使用，因此其排水总设计秒流量取上面的最大者，即。
(3)办公楼
根据课堂例题可知，办公楼排水设计秒流量为。
(4)男、女浴室
每个淋浴器的排水流量为0.15L/s，同时给水百分数为为100%，则排水设计秒流量为：

(5)锅炉房
锅炉房用于加热为浴室提供热水，没有污废水排出。
3、小区排水局部处理构筑物设计计算
(1)化粪池
本小区设计2个化粪池，一个用于处理2栋住宅的污废水(记为A化粪池)，另一个用于处理单身宿舍和办公楼的污废水(记为B化粪池)。其形状为矩形，设置位置如小区平面图所示，距离建筑物净距不小于5m。
对于A、B化粪池，各参数取值相同，均如下所示：停留时间取，污泥清掏周期取。，，，，，。
对于A化粪池，每人每日污水量为，总计，则每日处理水量为，则采用3格化粪池，第一格容积占总容积的60%，其余两格各占20%。化粪池容积计算如下所示：
污水部分容积为：

污泥部分容积为：

从而A化粪池有效容积为

根据有效容积，不考虑地下水位，无覆土，不过汽车，由此查化粪池型号尺寸表，选用G8-25QF型号的化粪池，其有效容积为，满足要求。
G8-25QF型号化粪池尺寸如下所示（单位为mm）：
～，，，，，，，，，，，，，～，～。现浇盖板构件号为—，预制盖板为—。
对于B化粪池，单身宿舍每人每日污水总量为，办公楼每人每日污水总量为，则每日处理水量为，则采用3格化粪池，第一格容积占总容积的60%，其余两格各占20%。化粪池容积计算如下所示：
污水部分容积为：

污泥部分容积为：

从而A化粪池有效容积为

根据有效容积，不考虑地下水位，无覆土，不过汽车，由此查化粪池型号尺寸表，选用G12-75QF型号的化粪池，其有效容积为，满足要求。
G12-75QF型号化粪池尺寸如下所示（单位为mm）：
～，，，，，，，，，，，，，，，，。现浇盖板构件号为—，预制盖板为—。
(2)隔油池
本小区设计2个隔油池，一个用于处理2栋住宅的厨房食用油污水(记为C隔油池)，另一个用于处理公共食堂的食用油污水(记为D隔油池)。其形状为矩形，设置位置如小区平面图所示。
对于C、D隔油池，各参数取值相同，均如下所示：停留时间取，污水在隔油池中的流速取，水深取。
(1)对于C隔油池，其设计秒流量为，则其容积为：

过水断面面积为：
隔油池长度为：
隔油池宽度为：
隔油池贮油部分容积为：
(2)对于D隔油池，其设计秒流量为，则其容积为：

过水断面面积为：
隔油池长度为：
隔油池宽度为：
隔油池贮油部分容积为：
4、小区排水管道水力计算
(1)小区内排水管道水力计算
根据小区的排水管道布置平面图，其水力计算如附表6所示：
由附表6的排水管道水力计算表可知，小区生活污废水排出管的埋深均小于城市排水管2.00m的埋深，因此可以直接接入管网，不许设置污水提升设备。
(2)小区内检查井底的选用及标高确定
根据排水管道水力计算表，可得小区内各检查井的境地标高，如附表6所示。

第五部分 参考书籍资料
为顺利完成本课程设计，参考了以下书籍资料：
1、王增长主编的《建筑给水排水管道工程》（第六版），中国建筑工业出版社，2010年8月。
2、《建筑给水排水设计规范》（GB50015），上海市建设和管理委员会，2003年9月。
3、《给水排水设计手册》第1、2册等，中国建筑工业出版社，2000年10月。
4、《钢筋混凝土化粪池》（03S702），中国建筑标准设计研究院，2003年2月。
5、《建筑设计防火规范》（GB50016），中华人民共和国共和国公安部，2006年12月。
6、孙慧修等编著的《排水工程》（第四版，上册），中国建筑工业出版社，1999年12月。
7、宁乡玉龙花园三期工程设计，湖南大学设计研究院，2006年1月。

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