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1、1 设计任务及设计资料1.1 设计任务根据有关部门的批准，新乡某置业有限公司拟建一幢十五层商住楼，该建筑属一类高层建筑，地上一至三层为商场，四层以上为住宅；地下二层为设备用房，地下一层为车库，顶层设有水箱间。室内外高差为0.60m。要求完成该高层住宅楼的建筑给水排水工程设计，并与土建工程配套。具体内容包括三部分：（1） 建筑给水系统设计：生活给水；（2） 建筑消防系统设计：包括消火栓给水系统、自动喷水灭火系统、灭火器的布置；（3） 建筑排水系统设计：生活排水。1.2 设计依据（1） 建筑设计资料 包括建筑各层平面图、电梯机房平面图、水箱间给排水放大图。（2） 设计规范高层民用建筑设计防火规范G
2、B 5004595、建筑给水排水设计规范GB 500152003、自动喷水灭火系统设计规范GB 500842001等、建筑灭火器配置设计规范GB J14090等。1.3 市政给水排水资料及设计过程1.3.1 给水水源及给水设计采用两路市政给水供给，市政自来水接管管径为DN200，接管标高为地面下1.0m，供水压力为0.27MPa，市政管网不允许直接抽水。建筑内采用独立的生活给水系统。根据设计资料,已知室外给水管网常年水头为27米,不能满足该建筑的用水要求,故室内给水系统采用分区给水方式,分为高低两区。 低区地下23层由城市管网直接供水，采用下行上给供水方式；高区415层由水泵水箱联合供水，采用
3、上行下给供水方式。但高区最下层（即4层）静水压力超过了0.45MPa, 故在这三层的横支管上设减压阀。高区管道路径为：城市管网-地下贮水池-水泵-层顶水箱-高区各层用水点。为供水安全，高区与低区连通，见图11。贮水池图11 给水系统分区图由于市政给水管网不允许生活水泵直接抽水，在地下室内设贮水池和泵房，屋顶阁楼内设水箱，水箱内设水位继电器自动控制水泵运行。整个系统包括引入管，水表节点，给水管网及附件，此外尚包括高区所需地下贮水池，加压泵和屋顶水箱。1.3.2 排水设计室内排水系统采用合流制排水，分两个区进行排放。低区满足不通气的要求，不设通气管；高区4-15层满足伸顶通气的要求，设伸顶通气管。
4、 该系统由卫生洁具、排水管道、检查口、清扫口、室外排水管道、检查井、潜污泵、集水井等组成。1.3.3 卫生设施商场设公共卫生间，内有蹲式大便器、洗手盆、污水盆等。住房的餐厅内有洗涤盆；自带卫生间，内设浴盆、洗脸盆、洗衣机及坐式大便器；主卧室内设有单独卫生间，内有坐式大便器、洗手盆以及淋浴。要求有完善的给水排水设施。1.3.4 消火栓系统该建筑属一类建筑，查规范得,室内外消火栓用水量均为30L/S。室内每根立管最小流量为15L/S，每支水枪最小流量为5L/S。最低层消火栓所承受的静压小于0.08MPa,可不分区，采用水箱和水泵联合供水的临时高压给水系统。栓口动压大于0.5MPa的采用减压稳压消火
5、栓。 消火栓布置在比较明显, 且经常有人出入使用方便的地方,消火栓箱内均设有远距离启动消防泵的按钮,以便在使用消火栓灭火的同时启动消防泵。采用单栓口消火栓，栓口口径为65mm,水枪喷嘴口径为19mm，充实水柱为12m。采用麻质水带，水带直径为65mm，长25m。室外消火栓系统共设两套地上水泵接合器，分设在建筑北、南面，以便消防车向室内消防管网供水。屋顶水箱贮存有10分钟的消防水量(与生活给水箱合用)。火灾延续时间以2小时计。该系统由水枪、水带、消火栓、消防管道、消防水池、高位水箱、水泵接合器及消火栓泵等组成。1.3.5 自动喷淋系统该建筑采用湿式自动喷水灭火系统,各层均设自动喷水灭火系统,喷头
6、动作温度为68,一般为长方形布置,距墙不小于0.5米,不大于1.8米。卫生间、配电间、值班室和大厅不布置喷头，但配电间和值班室采用固定灭火设施，商场大厅用防火卷帘隔开。自动喷水灭火系统由水源、加压储水设备、喷头、管网、报警装置等组成。1.3.6 管道的平面布置及管材室内给水排水管道及自动喷淋管道的平面布置见平面图,所有立管均设于墙角或管井内,水平干管均设于吊顶之中。给水管的室外部分采用铸铁管，室内部分采用优质UPVC白色塑料给水管。排水管的室外部分用混凝土管,室内部分采用低噪音型白色UPVC排水管。消火栓管道采用铸铁管。自动喷淋管道采用镀锌钢管。2 建筑给水系统设计与计算2.1 设计说明2.1
7、.1 给水方式选择市政外网可提供的常年资用水头为0.27Mpa，远不能满足建筑内部用水要求，故考虑二次加压。经技术经济比较，室内给水系统拟采用泵箱结合的给水方式，分两区：低区由市政供水，高区由水箱直接供水。该方式具有供水可靠；设备及管材较少，投资省；设备布置集中，便于维护管理等优点。2.1.2 给水系统分区本建筑为商住楼，共15层，所选卫生器具给水配件处的最大静水压力为300350kPa，故该建筑供水分两区，地下23层为低区，415层为高区。低区由室外市政管网直接供水，给水管网采用下行上给的方式。为了保证供水安全，高区供水干管成环，给水管网采用上行下给的方式。高区供水干管设在第十五层，供水引自
8、屋顶水箱，高区由水箱直接供水。屋顶水箱间设有一座3.2m水箱。2.1.3 给水系统的组成本建筑的给水系统由引入管、水表节点、给水管道、给水附件、地下贮水池、水泵与水箱等组成。2.1.4 给水管道布置与安装（1）各层给水管道采用暗装敷设，商场管材用给水镀锌钢管，住宅管材均采用给水塑料管（埋地引入管采用给水铸铁管），采用承插式接口，用弹性密封套连接。（2）管道外壁距墙面不小于150 mm,离梁、柱及设备之间的距离为50mm，立管外壁距墙、梁、柱净距为20-25mm。（3）给水管与排水管平行、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。（4）立管通过楼板时应预埋套管，且高出地
9、面1020mm。（5）在立管横支管上设阀门，管径DN50mm时设闸阀，DN H2+ H4 （2.2.8）水箱安装高度满足要求。图22 高区给水系统计算草图2.2.2.4 住宅水表选择及计算（1）水表1 设计秒流量qg=0.974L/s=3.51m3/h，选旋翼式LXS32C水表，公称直径32mm，过载流量12m3/h，常用流量6m3/h。 Kb= =1.44 （2.2.9） hd=8.56KPa （2.2.10） 水表水头损失hd=8.56Kpa24.5Kpa，满足要求。（2）水表2 设计秒流量qg=1.16L/s=4.48m3/h，选旋翼式LXS32C水表，公称直径32mm，过载流量12m3
10、/h，常用流量6m3/h。Kb= = =1.44hd= =13.94kPa 水表水头损失hd=13.94Kpa24.5Kpa，满足要求。（3）水表3 设计秒流量qg=0.67L/s=2.41m3/h，选旋翼式LXS20C水表，公称直径20mm，过载流量5m3/h，常用流量2.5m3/h。Kb= = =0.25hd= =23.23kPa水表水头损失hd=23.23kPa24.5kPa，满足要求。住宅每户均选用IC卡式水表。2.2.2.5 室外管网水力计算室外网流量由生活水量及消防水量组成，Qd=212.756 m3/d；Qh=22.326 m3/h，选用DN80塑料管，流速v=1.08m/s，i
11、=0.143。2.2.2.6 引入管及水表选择（1）生活给水流量 Qh=22.326 m3/h（2）消防流量 补水时间按48h计，Q=12.15 m3/h。则该建筑总的设计秒流量为Qmax=22.326+12.15=34.476 m3/h该楼的给水引入管拟采用两条，每条引入管承担的设计流量Q=2/3Qmax=23.00 m3/h,选用管径为DN80的塑料管，设计流速为V=1.12m/s，i=0.150。水表按Q=23.00 m3/h，选LXL80N螺翼式水表，公称口径为80mm，最大流量为80 m3/h，常用流量为40 m3/h。Kb= = =640hd= =2.99Kpa水表水头损失hd=2
12、.99Kpa12.8Kpa，满足要求。2.2.2.7 低区水压校核低区所需水压 H=H1=H2+H3+H4=90+1.3*40.512+2.99+50=195.65kPa （2.2.11）市政给水管压力为0.27MPa，能满足低区供水压力。2.2.2.8 屋顶水箱容积本商住楼供水系统水泵自动启动供水。据规范，每小时最大启动kb为48次，取kb=6次，安全系数C可在1.52.0内采用，为保证供水安全，取C=2.0。415层的生活冷水由水箱供给，13层的生活冷水由水箱供给，但考虑到市政给水事故停水，水箱仍应短时间供下区用水（上下区设连通管），故水箱容积应按115层全部用水确定。又因为泵向水箱供水不
13、与配水管网连接，故选水泵出水量与最高时日最大时用水量相同，即qb=22.326 m3/h水泵自动启动装置安全可靠，屋顶水箱的有效容积为： V=Cqb/(4kb)=2.0*22.326/(4*6)=1.86 m3 （2.2.12）屋顶水箱钢制，尺寸为2.0m*2.0m*0.8m，有效水深为0.6m，有效容积为2.4 m3。2.2.2.9 地下室内贮水池容积本设计高区为设水泵水箱的给水方，因为市政管网不允许水泵直接从官网抽水，故地下室设储水池。其容积V(Qb-Qj)Tb+Vs且QjTt(Qb-Qj)Tb。进入水池的进水管径为取DN70的塑料管，按管中流速为1.0m/s估算进水量，则由给水塑料管水力
14、计算表知Qj=3.8L/s=13.68m3/h。因无生产用水，故Vs=0。水泵运行时间应为水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，此供水量即为水箱的出水量，按最高时平均时来计算，为Qp=Qd/24=212.756/24=8.86 m3/h。则Tb=V/(Qb-Qp)=1.86/（22.326-8.86）=0.14h=8.3min取10min贮水池的有效容积为V(Qb-Qj)Tb+Vs=(22.326-13.68)*0.14+0=1.3 m3水泵运行间隔时间应为屋顶水箱向管网配水的时间。仍然以平均时间用水量估算，Tt=V/Qp=1.86/8.86=0.20h，QjTt=13.
15、68*0.20=2.74 m3。满足QjTt(Qb-Qj)Tb的要求。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V=212.756*20%=42.55 m3。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V=42.55 m3。生活贮水池钢制，尺寸为6.0m*6.0m*1.4m，有效水深为1.2m，有效容积为43 m3。2.2.2.10 生活水泵的选择本商住楼为水泵水箱联合供水，生活水泵出水量按最大时流量选用，即：Qh=22.326 m3/h。水池最低水位至水箱出口位置高度为：H1=55.55+8.70=64.2
16、5m水泵压力上水管长L=13.6+64.25=77.83m，选用DN80的给水钢管，查相应的水力计算表得：V=1.10m/s，i=0.133总水头损失为：H2=0.133*77.80*1.3=13.45Kpa（局部水头损失取30%）取水箱的岀流水头为20kPa水泵扬程为Hp=642.5+13.45+20=675.95kPa水泵出水量如前所述为22.326 m3/h据此选得水泵为65GDL24126多级离心泵（H=720kPa，Q=24 m3/h，N=7.24KW）2台，一用一备。2.2.2.11 高区底层给水支管的减压 根据我国高层给水排水设计规范GBJ15-98 规定：高层建筑生活给水系统应
17、竖向分区，各分区的最低点的卫生器具配水点的静压力，住宅，旅馆，医院易为300500kPa 。按使最低点静压力400kPa=40mH2O 计算， 54.30 40=14.30mH2O，故只需在4层的给水支管在水表节点前设置减压阀。3 建筑消防系统设计与计算3.1 消防给水系统布置原则 （1）管网布置成环状（2）消防泵出水管直接与室内消防管网连接（3）消防立管 相临消防立管的同层水枪充实水柱能同时到达室内任何位置. 建筑物走廊的端头,宜设置消防立管,立管最大间距不宜大于30米. 立管管径依消防用水量计算确定,但最小管径不宜小于30mm. 消火栓系统与自动喷淋系统管网分开设置（4） 消防管网上必需设
18、置一定数量的控制阀,阀门的布置应保证在管道检修时,关闭的立管不超过一根,阀门应处于常开状态,并有明显的标志.（5） 室内消火栓应设在明显易于取用的地点,严禁伪装消火栓.消防电梯前应设消火栓。（6） 消火栓的静水压不宜大于80m水柱,如超过80m水柱,应采取分区给水系统,消火栓口处的压力超过50m水柱时,应在消火栓处设减压设施。3.2 室外消防系统 室外消火栓系统共设两套地上水泵接合器，分设在建筑北、南面，以便消防车向室内消防管网供水，每个接合器的供水流量：1015L/s。3.3 消火栓的设计与计算该建筑总长30.2m，宽度为28.1m，高度为49.8m。按高层民用建筑设计防火规范（GB5004
19、595，2001）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；另外，消防电梯的前室也需设消火栓。水带长度取25m，展开时的折减系数C取0.8消火栓的保护半径为： R=C*Ld+Ls=0.8*25+3.0=23m（Ls取3m） （3.3.1） 消火栓的布置间距为： S= =15.49m，取15.5m （3.3.2）据此，415层住宅每层设置2个消火栓；地下23层每层设置3个消火栓。其布置图详见附图。3.3.1 水枪喷嘴处水压水枪喷嘴处所需水压计算（水枪喷口直径选19mm）： （3.3.3） 式中 水枪喷嘴处的压力，；试验系数，与有关，此处为12，查表得为1.21； 与水枪喷嘴口径有关的阻力系数，该处水枪喷嘴口径为19mm，对应的为0.0097； 水枪充实水柱长度，m；3.3.2 水枪喷嘴的出流量 （3.3.4） 式中 B 水枪水流特性系数，与水枪嘴口径有关，该处水枪喷嘴口径为19mm，查表得B为1.577； 水枪喷嘴处的压力，；3.3.3 水带阻力损失 （3.3.5）式中 水带的水头损失，； 水带长度，m； 水带阻力系数，所选的水带为麻织的直径为65mm，查表得为0.00430。 水枪的射流量，L/s；3.3.4 消火栓口所需压力消火栓口所需的压力计算 （3.3.6）式中 消火栓口的压力，；水枪喷嘴处的压力，； 水带的水头损失，； 消火
