给排水毕业论文设计

给排水毕业论文设计

专业论文

（主论文）

题目某地商务区商住楼给水排水工程设计

姓名唐玲

2016年6月20日

摘要：本设计包括室内给水工程、室内排水工程、室内消防工程，按甲方要求，本工程给水管只设进户总管，排水管只设排水出口，其于部分用户自理。

给水系统采用分区供水，低区负二到三层，由市政管网直接供水；高区三到十层，采用无负压变频供水。室内排水系统采用污、废水分流制，底层单独排放，排水立管设伸顶通气管，污、废水经化粪池处理后排入市政污水管网，化粪池由小区总图设计时统一考虑。消防系统分为室内消火栓给水系统和室内喷淋给水系统，两者均采用加压水泵和高位水池（箱）联合供水。屋面雨水排水系统采用天沟外排水。

给水管采用聚丙烯PP-R管；排水管采用硬聚乙烯塑料排水管；消防系统均采用内外壁热浸镀锌钢管。

关键词：高层建筑；给水系统；排水系统；消防系统

1、前言

本次设计的目的是充分利用所学的现有的知识，完成高层建筑给水排水工程的设计。此次设计基本上实现了我们从理论知识向实际工程设计的转变，充分的把理论知识应用到实际的工程当中，并对设计的方案、内容加以有针对性地、有说服力地论证，从而实现设计工程的可行性。

本次设计在选题的过程中，考虑到地区性、建筑性质，选用高层建筑，建筑类别相对高级，进行建筑给水排水工程的设计，满足人们的生活需要，并且使人们得到舒适、便利生活环境。设计的大体内容是：建筑给水工程、排水工程、热水工程和消防工程，设计的意义在于满足人们生活用水的同时，要满足室内的消防用水，保证人们居住的安全性。设计的依据为相关书籍和设计手册、规范。在设计中，大都按照常规方法，严格依据设计规范来进行，建筑给水排水系统及卫生设备要相对完善，在技术上要保持先进的水平，在计算的过程中，尽量使用符合经济流速的管径,以便降低成本，同时要考虑水的漏失、压力情况来选择管材和一些连接管件，以便在水从市政管网输送到建筑内用户的过程中，水的漏失量最少，节约水资源。

国内外高层建筑给水排水工程设计研究的状况和主要内容

高层建筑给水排水工程与一般多层建筑和低层建筑给水排水工程相比，基本理论和计算方法在某些方面是相同的，但因高层建筑层数多、建筑高度大、建筑功能广、建筑结构复杂，以及所受外界条件的限制等，高层建筑给水排水工程无论是在技术深度上，还是广度上，都超过了低层建筑物的给水排水工程的范畴，并且有以下一些特点高层建筑给水排水设备的使用人数多，瞬时的给水量和排水流量靠的水源，以及经济合理的给水排水系统形

式，并妥善处理排水管道的通气问题，以保证供水安全可靠、排水通畅和维护管理方便。下面就高层建筑给水排水工程的主要特点介绍如下：

⑴高层建筑层数多、高度大。给水系统及热水系统中的静水压力很大，为保证管道及配件免受破坏，必须对给水系统和热水系统进行合理的竖向分区，加设减压设备以及中间和屋顶水箱，使系统运行完好。

⑵高层建筑的功能复杂，失火可能性大，失火后蔓延迅速，人员疏散及扑救困难。为此，必须设置安全可靠的室内消防给水系统，满足各类消防的要求，而且消防给水的设计应“立足自救”，方可保证及时扑灭火灾，防止重大事故发生。

⑶高层建筑对防噪声、防震等要求较高，但室内管道及设备种类繁多、管线长、噪声源和震源多，必须考虑管道的防震、防沉降、防噪声、防水锤、防管道伸缩变位、防压力过高等措施。以保证管道不漏水，不损坏建筑结构及装饰，不影响周围环境，使系统安全运行。

国内外高层建筑给水排水工程设计研究的状况和主要内容

近年来，随着高层建筑业的快速发展，建筑给水排水工程设计方法也有了不少的改进和更新。

⑴高层建筑生活给水

首先，对适用于高层建筑的生活给水设计秒流量计算方法的研究，一直不断地在进行。经验法，概率法，平方根法等计算方法不断地被修正和改进。用科学的概率法取代现在仍在使用的平方根法，研究人员在此方面进行了不少尝试。

其次，变频恒压调速供水技术日益成熟，加上减压阀的使用，改善了原来高层建筑“水箱一水泵联合供水”和“水箱减压”方法中出现的“水质二次污染”和“水箱占用大量建筑面积”的状况，同时也达到了节能效果。再次，在贮水方面，合建水箱的设计方式己越来越少的被采用，取而代之的是生活水池与消防水池分建的设计方式，其中，生活水池也大多倾向于采用不锈钢板等组合式水箱。

⑵高层建筑消防给水

首先，因为高层建筑的消防特点是“立足于自救”，因而自动喷水灭火系统的设计更加受到重视，新的《自动喷水灭火系统设计规范》己于2001年7月颁布执行。新的规范对设置场所危险等级、设计基本参数、管道水力计算等方面都作出了一些调整。这些调整都是注入了广大设计人员近年来工作研究实践得出的宝贵经验，以及借签了国外工程设计经验的结果。

其次，消火栓给水系统也在变频分级供水方面进行的有益的尝试和应用。另外，为保障高层建筑火灾初期消防水压及水量而设计的稳高压系统，先从上海地区得到应用，然后逐步在各地推广开来，其计算及设计手段逐渐成熟，乃至有人建议将稳高压消防给水系统单独列入《高层民用建筑设计防火规范》以区别原有的常高压消防给水系统和临时高压消防给水系统。

⑶高层建筑排水

排水的输送已不限于重力流和压力流，虹吸流出现在压力(虹吸)式屋面雨水排水系统。排水铸铁管在防噪声，抗震，防火等方面有着很好的效果。

建筑也迅猛发展，各项工程设计内容丰富。高层建筑给水排水设计的主要内容有：

⑴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。

⑵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用。

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.

⑶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、工程概况及设计任务

工程概况

该楼位于厦门市某小区，地上十层，地下两层，负二层为消防水池和水泵房。四层以上均为住宅。按照《高层民用建筑防火设计规范》GB50045-95(2005版)可知此建筑为商住楼，属于二类高层公共建筑。屋顶设有高位消防水池（箱）。各层高度如下：负二层，负一层 m，一层，二、三层，住宅四层，住宅标准层，建筑总高度。

设计资料

建筑设计资料

建筑物小区总平面图、负二层平面图、负一层平面图、一层平面图、二层平面图、三层平面图、四层平面图、五~十层平面图、屋顶层平面图、建筑立面图。

城市给水排水设计资料

1.该楼位于厦门市某小区，该地区工程地质条件良好。

2.市政给水管网供水压力为，给水管道在总图北侧道路旁，管顶埋深。

3.市政排水管道在本建筑物的西侧，管径为DN300，管顶埋深为地面下。

工程设计任务

在本次设计中，要求设计的该建筑的给水排水工程的内容如下：

（1）室内给水工程设计

（2）室内排水工程设计

（3）室内消防工程设计

①室内消火栓系统设计

②室内喷淋系统设计

（4）雨水排水工程设计

3、、筑给水系统

给水系统方案的确定

该建筑为高层建筑，市政管网所提供的资用水头为250kpa，压力不足以供应该建筑所有用水。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《建筑给水排水设计规范》，卫生器具的最大静水压力不宜超过。由于其层数多，竖向高度大，为避免低层配水点静水压力过大，进行竖向分区。据设计资料以及规范中的要求并结合该楼的功能分区，将该建筑在竖向上分为2个供水区，低区为-2～3层；高区为4~10层。低区利用市政给水管网供水压力直接供水；高区采用无负压设备加压供水。本设计采用高区每层均设减压阀的供水方式，采用Y型减压稳压阀。阀后压力在左右，使供水达到最大舒适度。

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，可以实现水泵流量供水时保持高效运行，使运行更可靠、更合理、更加节能。变频调速水泵具有以下优点：

⑴设备时刻监测供水量，使机组处于高效节能的运行状态。水泵软启动，启动电流小，能耗少。

⑵设备占地面积小，不设高位水箱，减少了建筑负荷，节省水箱占地面积，又可有效的避免水质的二次污染，给水系统也随之相应简化。

⑶水泵软启动，减少了水泵机组的机械冲击和磨损，因而延长了设备的使用寿命。

⑷管理简便、运行可靠。

⑸无负压设备可以充分利用市政管网的压力，并且不会使市政管网产生负压。

⑹无负压供水设备不需设水池，避免二次污染。

前已述及，该建筑给水系统竖向分两个供水区，地上-2~3层为低区，利用市政管网供水压力直接供水。4～10层为高区。高区采用无负压设备供水。设备机组设置在地下室水泵房。

给水管网水力计算

进行给水管网最不利管段的水力计算，目的是算出各管段的设计秒流量，各管段的长度，计算出每个管段的当量数，进而根据水力计算表查出各管段的管径，每米管长沿程水头损失，计算管段沿程水头损失，最后算出管段水头损失之和，进而根据水头损失算出所需压力。

根据设计规范，住宅区为普通住宅Ⅱ，最高日生活用水定额取250L/(人?d)，小时变化系数取h K =，每户4人，使用时数T=24。

当前我国使用的住宅生活给水管道设计秒流量公式是：

g g N U q ??=2.0

式中 g q ——— 计算管段的设计秒流量，L/s ；

U ——— 计算管段的卫生器具给水当量同时出水概率，%； g N ——— 计算管段的卫生器具的给水当量总数；

——— 以一个卫生器具给水当量的额定流量的数值，其单位为

L/s 。

设计秒流量是根据建筑物配置的卫生器具给水当量和管段的卫生器具给水当量同时出流概率来确定的，而卫生器具的给水当量同时出流的概率与卫生器具的给水当量数和其平均出流概率0U 有关。根据数理统计结果得卫生器具给水当量的同时出流概率计算公式为：

(%))1(α149

.0g

g

c N N U +=

式中 c ———对于不同的卫生器具的给水当量平均出流概率0U 的系数

卫生器具的给水当量平均出流而计算管段最大用水时概率计算公式

为： (%)3600

2.01000???=

T N mK q U g h

d

式中 0U ——— 生活给水管道最大用水时卫生器具的给水当量平均出流概率，%；

d

q ——— 最高日用水定额，L/(人·d)；

m ——— 用水人数，人；

h k ——— 小时变化系数；

T ——— 用水时间。 查表知普通住宅Ⅱ型0U 可取0U =

由《建筑给水排水设计规范》附录D 可以查出g q （内插法）。 一到二层为商场，因此，设计秒流量公式为：

g q ＝α

g N

式中 g q —— 计算管段的生活设计秒流量，L/s ；

g N —— 计算管段的卫生器具当量总数；

α —— 根据建筑物用途确定的系数。

商场 值取，即设计秒流量为：

g q ＝α

g N ＝××g N ＝g N （L/s ）

根据规定，各卫生器具的给水当量如下：

淋浴器g N =，洗脸盆g N =，坐便g N =，洗涤盆g N =，洗衣机水嘴g N =。 生活给水管道的水流速度如下：

DN15～DN20，v ＝～s ；DN25～DN40，v ＝～s ；DN50～DN70，v ≤s ；DN80及以上的管径，v ≤s 。

高区水力计算用图见图，计算结果见表

图 中区给水水力计算用图

住宅部分各楼层计算结果如下

低区水力计算用图见图，计算结果见表

图 低区给水水力计算用图

采用当量法计算

计算原理参照《建筑给水排水设计规范GB50015-2003》（2009年版），采用公共建筑采用当量法 基本计算公式 式中：

q g -计算管段的给水设计秒流量（L/s ） N g -计算管段的卫生器具给水当量总数 α-根据建筑物用途而定的系数： 建筑类型：办公楼、商场 计算结果：

水表水头损失计算

计算水表的水头损失，水表的水头损失可按下列原则确定：

1、住宅入户管上的水表，宜取 P a 。

2、建筑物或小区引入管上的水表，在生活用水工况时，宜取 M P a ；在校核消防工况时，宜取 M P a

设备的计算与选择

系统所需压力按下式计算：

4321H H H H H +++=

式中 H —系统所需水压，kPa ；

1H —给水引入管至最不利配水点位置高度所需的静水压，kPa ；

2H —管路的总水头损失，kPa ，局部水头损失取沿程水头损失的25%；

3H —水表的水头损失，kPa ；

4H —最不利配水点的流出水头，kPa 。

校核低区所需压力：

⑴低区最不利点为小便器，流出水头取20kPa 。 H=（+++）?10+?+30+20=〈250 kPa 满足要求。

⑵高区生活给水泵的计算与选择

变频调速供水方式，水泵的出水量要满足系统高峰用水要求，故高区水泵的出水量应按中高区给水系统的设计秒流量确定。

由表，高区给水设计秒流量为s Q =s 。

高区最不利点为高位水箱，流出水头取50kPa 。所需压力：

H=（+）?10+? 该设计中，高区根据流量和扬程选用一套无负压变频机组向高区供水。每层水表前均设减压稳压阀，阀后压力为。 管材

本设计选用S5系列的PP-R 聚丙烯管。

本设计中给水系统采用给水PP-R 聚丙烯管。具有以下优点：

（1）耐高温、高压。

（2）热熔连接，方便快捷、安全牢固。

（3）噪声水平低。

（4）抗老化性能优异。

（5）施工简单，操作时间短：用专门工具连接，管件连接瞬间完成。（6）接头内壁通畅：接口同水管等径，阻水性小。

4、建筑消防水系统

消防给水系统方案的确定

根据设计条件，参照《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）（2005年版）（以下简称《高规》）及《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001）（2005年版），确定该建筑为二类公共建筑，火灾危险：1、负一层即车库层为中Ⅱ级；2、一至三层即商业部分为中Ⅰ级。

根据《高规》，该建筑需要设置室内消火栓给水系统，室外消火栓给水系统及自动喷水灭火系统。同一时间的火灾次数按一次计。

根据《自动喷水·2

m，作用面积为1602m，经计算自动喷水灭火系统

消防用水量≥

608

160?

=s，取25L/s。

消防用水总量≥20+20+25=65L/s。

室内消火栓给水系统

栓的布置

本设计建筑总高度，按要求，消火栓的间距应保证同层任何部位有2个消火栓的水枪充实水柱同时到达。

本设计中消火栓系统采用DN65×19的直流水枪，25m长DN65的衬胶水带。

消火栓保护半径可按下列计算公式计算：

R＝Ls

L

d

+（）

式中 R ——消火栓保护半径，m；

d

L——水带敷设长度，m。考虑水带的转弯曲折应为水带长度乘以折减系数；

Ls —— 水枪充实水柱长度的平面投影长度，m 。

因此，消火栓的保护半径为：

R ＝Ls L d +

又L S =S K ·sin α=［（H 1- H 2）/ sin α］sin α= H 1- H 2 H 1室内最高着火点离地面高度， H 2水枪喷点离地高度，一般为1m 。 故L S = H 1- H 2==

S ≥

10m 。故L S = 10m

R ＝Ls L d +=25*+10=30m 即消火栓的保护半径为30m 。

消火栓布置间距采用下式计算：

S ＝)(22b R - （）

式中 S —— 消火栓间距，m ； R —— 消火栓保护半径，m ； b —— 消火栓最大保护宽度，m 。

本设计中，消火栓采用单排布置，消火栓最大保护宽度b 取，因此，消火栓间距为：

S ＝)(22b R -＝)4.830(22-=

需的水压

⑴水枪喷嘴处水压：

q H ＝10f α×m H ／(1－ψ×f α×m H ) （）

式中 q H —— 水枪喷嘴处水压，m O H 2；