给排水给排水及消防设计学位论文.doc

呼市检察院大楼给排水及消防设计—18层

摘要
本工程为呼市检察院大楼，共18层，建筑总高度68.4米,属一类高层建筑。地下一层,地上18层，每层层高3.8米。一层室内地坪标高为±0.00。市政给水管网压力为0.25MPa ，生活给水系统、排水系统均从建筑物北侧通过，给、排水标高分别为-2.2m，-1.6m。
本次设计主要包括给水系统、排水系统、消防系统。给水系统采用分区供水，-1—4层为低区，利用市政管网直接供水，5—18层为高区，利用变频泵加压供水。给水横管采用PP-R塑料管，立管采用无缝钢管。排水系统采用污废水合流制。底层单独排水，合流排放，立管采用伸顶通气。本设计的消防系统由消火栓灭火系统和自动喷水灭火系统组成，由水泵、水箱联合供水。火灾初期10min消防用水量由屋顶消防水箱供给，消防水箱的水源由生活水泵补给；10min后的消防系统启动消防水泵，从消防水池抽水供消火栓以及喷头使用。

[关键词]高层建筑 给水系统 排水系统 消防系统

I

Water supply and drainage and fire fighting design of Hohhot's procuratorate building- eighteen floors
Name Zhangfan
Tutor Yinzhenyu

Abstract
This project is Hohhot’s procuratorate building ,a total of 18 storeys.It is 68.4 meters in height ,Secret 1 layer,18 layers on the ground,each is 3.8 meters high.Ground of the one layer of indoor level ground level is±0.00.The reliable water head to the waterpipe net of city for 0.25 Mpa.The drinking water system and drainage system are from the north through buildings ,To the elevation of- 2.2 m, respectively, drainage - 1.6 m.
This design mainly includes the water supply system, drainage system,and fire fighting system.water supply system district the water supply.-1—4 podiums’water supply is based on the outside network pressure,5—18 layers are divided into a zone which use pressurizing water supply,and it uses pump to pressurize. Horizontal pipe of water supply choose The PP - R plastic pipe,and the riser adopts the seamless steel pipe.The drainage system use sewage and wastewater combining system.The first floor drain separately and discharge in interflow,the risers use stretch top ventilation without special ventilation risers.The design of fire fighting system is composed of fire hydrant extinguishing system and automatic sprinkler system.Water supply is united by water pump and water tank to the fire hydrant system.The early ten minutes fire water supply is from the fire protection water tank,and the water of the fire protection water tank comes from the living water pump;after ten minutes start the fire pumps to pump the water from the fire tank pumping for hydrants and sprinklers.

[Key words]High-rise building Water supply system The drainage system Fire protection system
IV

目录

摘 要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第一章 设计资料及设计任务 1
1.1 工程概况 1
1.2 设计资料 1
1.3 设计任务 1
第二章 高层建筑给水系统 1
2.1 生活给水系统的竖向分区 1
2.2 生活用水量计算 2
2.3 给水方案的确定 3
2.4 管道的布置与敷设 4
2.5 给水管材的选择 4
2.6 给水管网水力计算 5
2.6.1 低区给水管网水力计算 5
2.6.2 高区给水管网水力计算 8
2.7 设备的计算与选择 18
第三章 高层建筑排水系统 19
3.1 排水方案 19
3.2 排水管道的布置与敷设 19
3.2.1 排水管道的布置原则 19
3.2.2 排水管道的敷设与安装要求 19
3.2.3 排水管道的连接 20
3.3 排水管材与附件 20
3.4 建筑排水工程设计计算 21
3.4.1 排水管段设计秒流量计算 21
3.4.2 排水管道的水力计算 21
第四章 高层建筑消防系统 36
4.1 室内消火栓给水系统 36
4.1.1 系统设计 36
4.1.2 室内消火栓的布置 37
4.1.3 消防贮水池容积的计算 38
4.1.4 室内消火栓系统水力计算 38
4.1.5 消防管网水力计算 41
4.1.6 消防水箱及水泵的计算 44
4.2 自动喷水灭火系统 47
4.2.1 自动喷水灭火系统的设置场所 47
4.2.2 自动喷水灭火系统选型及布置方案 48
4.2.3 供水管道与阀门的布置要求 48
4.2.4 自喷系统设计计算 48
4.2.5 自喷系统水力计算 49
4.3 室外消防给水系统 53
4.3.1 室外消防给水水源 53
4.3.2 室外消火栓 53
第五章 设备材料表及工程概预算 54
外文文献及翻译 59
参考文献 101
附 录 102
致 谢 115

第一章 设计资料及设计任务

1.1工程概况
本工程为呼市检察院大楼，共18层，地下一层，地上每层层高3.8米，属一类高层建筑。建筑总高度68.4米，总建筑面积为30910.3平方米。生活给水系统、排水系统均从建筑物北侧通过。市政给水管网压力为0.25MPa 。给、排水标高分别为-2.2m，-1.6m。
1.2设计资料
气象资料：该市属于内陆性季风气候，特点是冬长而寒冷，夏短而凉爽、温差大、蒸发量大、日照长，全年风多雨雪少。历年平均气温6.5℃；历年最高气温38.4℃；历年最低气温-31.4℃；历年平均降雨量305毫米，降雨集中在7—8月份；历年平均风速3.3米/秒；全年主导风向为西北风。
地质资料：地下水位为3.15至3.80米；冻结深度为1.5米。该市地震基本烈度为8度，工程设施按8度设防。
1.3设计任务
工程设计：给水工程，排水工程，消火栓消防系统，自动喷水系统
图纸包括：（1）首层平面图；（2）低区给水系统图；（3）高区给水系统图；（4）地下一层平面图；（5）标准层平面图；（6）消火栓系统图和自喷系统图；（7）排水系统图。 第二章 高层建筑给水系统

2.1生活给水系统的竖向分区
生活给水系统由于其层数多﹑竖向高度大，为避免建筑低层配水点静水压力大，需要进行竖向分区。
目前，国内外在高层建筑给水设计中，普遍都是以给水分区最低层配水点处最大允许静水压力值为依据，进行竖向分区的。我国《建筑给水排水设计规范》（GB 50015-2003)规定：各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa，特殊情况下不宜大于0.55MPa。
根据规范的要求，将该建筑在竖向上分为2个供水区，低区为-1～4层，高区为5～18层。
由于市政给水管网压力为0.25MPa，考虑到充分利用管网供水压力，低区利用市政给水管网直接供水，高区采用加压供水。
2.2生活用水量计算
本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，并结合办公人数进行计算。
（1） 办公人数确定方法（按有效面积估算）：
N=A/α 式(2.1)
式中 N—办公楼内员工人数，人；
A—办公楼有效面积，㎡；
α—每位员工占用面积，㎡/人，α=5～7㎡/人。
由此式联合图纸估算出办公人数为3329人。
（2）最高日用水量：
＝∑m/1000 式(2.2)
式中 —最高日用水量，m³/d；
m—用水总人数，人；
—最高日生活用水定额，L/每人每天。
查宿舍﹑旅馆和公共建筑生活用水定额及小时变化系数表可知办公楼最高日生活用水定额为30～50L/每人每班,本设计取40L/每人每班，小时变化系数 =1.5～1.2，本设计取1.4。计算得 =133.16m³/d。
（3） 最大小时用水量：
＝∑/T 式(2.3)
式中 —最大时生活用水量，m³/h；
—最高日用水量，m³；
—小时变化系数；
T—用水时间，取T=8h。
由此式计算得=23.30m³/h。
（4）设计秒流量
＝0.2α 式(2.4)
式中 —计算管段的生活设计秒流量，L/s；
—计算管段的卫生器具给水当量总数；
α—根据建筑物用途确定的系数，α=1.2～1.5，查表得办公楼α=1.5。
使用此公式是应注意以下几点：
（1）如计算值小于该管段上一个最大卫生器具给水额定流量时，应采用一个最大的卫生器具给水额定流量作为设计秒流量。
（2）如计算值大于该管段上按卫生器具给水额定流量累加所得流量值时，应按卫生器具给水额定流量累加所得流量值采用。
（3）有大便器延时自闭冲洗阀的给水管段，大便器延时自闭冲洗阀的给水当量以0.5计，计算得到附加1.20L/s的流量后，为该管段的给水设计秒流量。
2.3给水方案的确定
本设计采用变频调速水泵给水方式。
变频调速水泵给水是目前高层建筑中普遍采用的一种给水方式，它是利用控制柜内的变频器和微机来控制水泵的运行，使水泵按照实际运行参数（变化着的用户用水量和设定的水压） 进行变频调速供水，把水泵工频运行时特性曲线中的多余功通过变频器调频节约下来。本设计采用KQF双模式供水设备。
KQF双模式供水设备的特点有双模式供水、有效补偿、限量抽吸，在确保用户供水持续性前提下，还可有效防止对市政管网的过度抽吸，完善的解决了一般叠压供水设备无调节容积易造成对市政水源过度抽吸的问题，对大规模使用叠压供水设备有疑虑的地区可放心使用KQF双模式供水设备。设备大部分时间处于叠压供水工况，可充分利用市政水源本身具有的压力势能，差多少补多少，最大限度地发挥变频调速的节能效果，并且安全卫生。

2.4管道的布置与敷设
给水管道的布置与敷设应满足以下基本要求：
①确保供水安全和良好的水利条件，力求经济合理。管道尽可能与墙、梁、柱平行，呈直线走向，力求管路简短，以减少工程量，降低造价。干管布置在用水量大或不允许间断供水的配水点附近，既利于供水安全，又可减少流程中不合理的转输流量，节省管材。②保护管道不受损坏。③不影响建筑物的使用。为避免管道渗漏，造成配电间电器设备故障或短路，管道不能从配电间通过。④便于安装维修。布置管道时周围留有一定的空间，以满足安装维修的要求。
引入管设置两条，分别由建筑的不同侧引入，引入管经水表节点后，接入贮水池。
低区给水系统利用市政管网压力直接供水，采用下行上给的供水方式，枝状管网，横干管敷设于地下一层的吊顶中，给水立管布置在管道井内。
高区采用下行上给的供水方式，水平干管敷设在4～5层的设备层内，立管置于管道井。
上行下给式水平配水干管敷设在底层（明装、埋设或沟敷）或地下室天花板下，图式简单，明装时便于安装维修，最高层配水的流出水头较低。
当地冰冻深度为-1.5m，为防止引入管受到冰冻的破坏，引入管管顶敷设在当地冰冻线以下20cm。
2.5给水管材的选择
高层建筑给水常用管材主要有金属管、非金属管、和复合材料管三类。
目前给水使用的非金属管主要是PP-R管。PP-R管道是具有九十年代国际水平的新型节能塑料产品，全称无规共聚聚丙烯管道，安装和使用的优点：（1）对人类健康无害，对水中的所有离子和建筑物内的化学物质均不起化学反应，与金属管道相比不会生绣，不会腐蚀，并具有高度的耐酸性和耐氯化物性。（2）属于绿色可持续发展产品，在生产、施工、使用过程中对环境无污染。可二次回收反复利用。（3）有别与其他管道，PP-R管的同质热熔连接是这一管材体系最大的优点。管道连接透漏率极低，无须保养维护，可用目测检验，接头牢固完全没有腐蚀可能。（4）质量轻，施工搬运方便，可大大减轻工人的劳动强度，施工速度快。
本设计给水横管采用PP-R管，但高层建筑的给水立管不宜用塑料管，给水立管采用无缝钢管。
2.6给水管网水力计算
2.6.1低区给水管网水力计算
-1-4层为低区给水系统，由低区生活给水系统示意图可知最不利点为四层女卫生间的大便器，只要该点水力条件满足要求，则其余位置均可可靠供水，但由于施工要求，各条不同支管也需进行计算，以确定管径、坡度等数据以便于施工。低区生活给水横支管水力计算如表2.1所示。
低区生活给水系统示意图如图2.1所示

图2.1 低区生活给水系统示意图

59

管 段

卫生洁具数量
当量总数
N
秒流量q
(L/s)

管径DN
(mm)

流速 v
(m/s)

单阻
1000i
管长L
(m)

水头损失 ∑h
(kPa)
大便器
N=0.5
污水池
N=2.0
小便器
N=0.5
洗手盆
N=0.5
0~1
1

0.5
1.41
40
0.85
19.42
0.9
0.23
1~2
2

1.0
1.50
40
0.90
21.67
0.9
0.25
2~3
3

1.5
1.57
40
0.94
23.50
3.9
1.19
3~8
3
1

3.5
1.76
40
1.06
28.77
0.4
0.15
4~5

1

0.5
0.10
15
0.50
27.48
6.5
2.32
5~6

2

1.0
0.20
15
0.99
93.97
6.5
7.94
6~7

3

1.5
0.30
20
0.79
42.18
6.5
3.56
7~8

4

2.0
0.40
25
0.61
18.79
1.1
0.27
8~9
3
1
4

5.5
1.90
40
1.14
32.96
0.2
0.09
10~11
1

0.5
1.41
40
0.85
19.42
0.9
0.23
11~12
2

1.0
1.50
40
0.90
21.67
0.9
0.25
12~13
3

1.5
1.57
40
0.94
23.50
0.9
0.27
13~9
4

2.0
1.62
40
0.97
24.84
3.4
1.10
9~14
7
1
4

7.5
2.02
50
0.77
12.15
5.5
0.87
14~15
7
1
4
2
8.5
2.07
50
0.79
12.69
11.5
1.90
表2.1 低区生活给水横支管水力计算表

管 段

卫生洁具数量

当量总数
N

秒流量q
(L/s)

管径DN
(mm)

流速v
(m/s)

大便器
q=1.2
N=0.5
污水池
q=0.4
N=2.0
小便器
q=0.1
N=0.5
洗手盆
q=0.1
N=0.5
15~16
7
1
4
2
8.5
2.07
50
0.98
16~17
14
2
8
4
17.0
2.44
50
1.15
17~18
21
3
12
6
25.5
2.71
50
1.28
18~B
31
4
16
9
36.0
3.00
50
1.41
表2.2 低区生活给水立管水力计算表

表2.3 低区生活给水横干管水力计算表

管 段

卫生洁具数量

当量总数
N

秒流量
q
(L/s)

管径
(mm)

流速v
(m/s)

单阻
1000i

管长
L
(m)

水头损失
∑h
(kPa)
洗涤盆
q=0.32
N=1.6
大便器q=1.2
N=0.5
洗手盆q=0.1
N=0.5
小便器q=0.1
N=0.5
污水池q=0.4
N=2.0
A~B
9
42
16
20
5
63.4
3.59
50
1.36
33.70
24.0
10.51

2.6.2高区给水管网水力计算
5-18层为高区给水系统，由高区生活给水系统示意图可知最不利点为十八层男卫生间的大便器，只要满足该点的水力要求，其余各器具均可安全供水，但为了便于施工，将不同给水管段的管径进行计算。两个管道井中均设一根给水立管，给水立管共两根，JL-2连接五至十八层左侧的卫生间，JL-3连接九至十三层右侧的卫生间。JL-2连接的高区生活给水横支管、JL-2给水立管的水力计算分别如表（2.4）、（2.5）、（2.6）所示，JL-3连接的高区生活给水横支管、JL-3给水立管的水力计算分别如表（2.7）、（2.8）、（2.9）所示，高区生活给水横干管水力计算如表（2.10）所示
高区生活给水系统示意图如图2.2所示：

管 段

卫生洁具数量

当量总数
N

秒流量q
(L/s)

管径
(mm)

流速 v
(m/s)

单阻
1000i

管长L
(m)

水头损失
∑h
(kPa)
大便器
N=0.5
污水池
N=2.0
小便器
N=0.5
洗手盆
N=0.5
0~1
1

0.5
1.41
40
0.85
19.42
0.9
0.23
1~2
2

1.0
1.50
40
0.90
21.67
0.9
0.25
2~3
3

1.5
1.57
40
0.94
23.50
3.9
1.19
3~8
3
1

3.5
1.76
40
1.06
28.77
0.4
0.15
4~5

1

0.5
0.10
15
0.50
27.48
6.5
2.32
5~6

2

1.0
0.20
15
0.99
93.97
6.5
7.94
6~7

3

1.5
0.30
20
0.79
42.18
6.5
3.56
7~8

4

2.0
0.40
25
0.61
18.79
1.1
0.27
8~9
3
1
4

5.5
1.90
40
1.14
32.96
0.2
0.09
10~11
1

0.5
1.41
40
0.85
19.42
0.9
0.23
11~12
2

1.0
1.50
40
0.90
21.67
0.9
0.25
12~13
3

1.5
1.57
40
0.94
23.50
0.9
0.27
13~9
4

2.0
1.62
40
0.97
24.84
3.4
1.10
9~14
7
1
4

7.5
2.02
50
0.77
12.15
5.5
0.87
14~15
7
1
4
2
8.5
2.07
50
0.79
12.69
11.5
1.90
表2.4 JL-2连接的5-13层高区生活给水横支管水力计算表

表2.5 JL-2连接的14-18层高区生活给水横支管水力计算表

管 段

卫生洁具数量

当量总数
N

秒流量
q
(L/s)

管径
(mm)

流速v
(m/s)

单阻
1000i

管长L
(m)

水头损失
∑h
(kPa)
大便器
q=1.2
N=0.5
小便器
q=0.1
N=0.5
洗手盆
q=0.1
N=0.5
污水池
q=0.4
N=2.0
a’~b’
1

0.5
1.41
40
0.85
19.42
0.9
0.23
b’~c’
2

1.0
1.50
40
0.90
21.67
0.9
0.25
c’~d’
3

1.5
1.57
40
0.94
23.50
0.9
0.27
d’~e’
3
1

2.0
1.62
40
0.97
24.84
0.8
0.26
e’~f’
3
2

2.5
1.67
40
1.00
26.22
2.6
0.89
f’~g’
3
2
1

3.0
1.72
40
1.03
27.62
0.7
0.25
g’~h’
3
2
2
1
5.5
1.90
40
1.14
32.96
0.7
0.30
h’~m’
3
2
3
1
6.0
1.93
40
1.16
33.89
0.3
0.13
i’~j’
1

0.5
1.41
40
0.85
19.42
0.9
0.23
j’~k’
2

1.0
1.50
40
0.90
21.67
0.9
0.25
k’~l’
3

1.5
1.57
40
0.94
23.50
0.9
0.27
l’~m’
4

2.0
1.62
40
0.97
24.84
2.8
0.90
m’~n’
7
2
3
1
8.0
2.05
50
0.78
12.48
6.0
0.97

表2.6 高区给水立管JL-2水力计算表

管 段

卫生洁具数量

当量总数
N

秒流量
q
(L/s)

管径DN
(mm)

流速v
(m/s)

大便器
q=1.2
N=0.5
小便器
q=0.1
N=0.5
洗手盆
q=0.1
N=0.5
污水池
q=0.4
N=2.0
n’~o’
7
2
3
1
8.0
2.05
50
0.97
o’~p’
14
4
6
2
16.0
2.40
50
1.06
p’~q’
21
6
9
3
24.0
2.67
50
1.26
q’~r’
28
8
12
4
32.0
2.90
50
1.37
r’~15
35
10
15
5
40.0
3.10
50
1.46
15~16
42
14
17
6
48.5
3.29
70
0.94
16~17
49
18
19
7
57.0
3.46
70
0.98
17~18
56
22
21
8
65.5
3.63
70
1.03
18~19
63
26
23
9
74.0
3.78
70
1.07
19~20
70
30
25
10
82.5
3.92
70
1.11
20~21
77
34
27
11
91.0
4.06
70
1.15
21~22
84
38
29
12
99.5
4.19
70
1.19
22~23
91
42
31
13
108.0
4.32
70
1.23
23~F
98
46
33
14
116.5
4.44
70
1.26

管 段

卫生洁具数量

当量总数
N

秒流量
q
(L/s)

管径DN
(mm)

流速 v
(m/s)

单阻
1000i

管长L
(m)

水头损失
∑h
(kPa)
洗手盆
q=0.1
N=0.5
淋浴器
q=0.1
N=0.5
大便器
q=1.2
N=0.5
0’~1’
1

0.5
0.10
15
0.50
27.48
3.0
1.07
1’~2’
2
2

2.0
0.40
25
0.61
18.79
1.5
0.37
2’~3’
2
2
2
3.0
1.52
40
0.91
22.19
10.0
2.88
3’~4’
4
4
4
6.0
1.93
40
1.16
33.89
4.5
1.98
4’~5’
6
6
6
9.0
2.10
50
0.80
13.01
4.2
0.71
表2.7 JL-3连接的9-13层高区生活给水横支管水力计算表

表2.8 JL-3连接的14-18层高区生活给水横支管水力计算表

管 段

卫生洁具数量

当量总数
N

秒流量q
(L/s)

管径DN
(mm)

流速v
(m/s)

单阻
1000i

管长L
(m)

水头损失
∑h
(kPa)
污水池
q=0.4
N=2.0
洗手盆
q=0.1
N=0.5
大便器
q=1.2
N=0.5
a~b
1

2.0
0.40
25
0.61
18.79
1.7
0.42
b~c
1
1

2.5
0.47
25
0.71
25.06
0.7
0.23
c~d
1
2

3.0
0.52
25
0.79
29.98
3.7
1.44
d~e
1
2
1
3.5
1.76
40
1.06
28.77
1.0
0.37
e~f
1
2
2
4.0
1.80
40
1.08
29.94
21.9
8.52

管 段

卫生洁具数量

当量总数
N

秒流量q
(L/s)

管径DN
(mm)

流速v
(m/s)

污水池
q=0.4
N=2.0
洗手盆
q=0.1
N=0.5
大便器
q=1.2
N=0.5
淋浴器
q=0.1
N=0.5
f~g
1
2
2

4.0
1.80
50
0.85
g~h
2
4
4

8.0
2.05
50
1.18
h~i
3
6
6

12.0
2.24
50
1.06
i~j
4
8
8

16.0
2.40
50
1.13
j~5’
5
10
10

20.0
2.54
50
1.20
5’~6’