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某住宅建筑给排水毕业设计汇总资料.doc

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#*北京市某住宅建筑给排水设计摘 要 该建筑位于北京市,是集商业、住宅于一体的高层建筑,总建筑面积24097.07m2,地上33层,地下2层,建筑高度96m,属于一类公共建筑。因为该建筑物属于高层建筑,所以其给水排水系统的设计需按照高层建筑给水排水要求完成。根据掌握的实际情况,对建筑物内各卫生器具设备的给排水情况及其使用性质等相结合,设计如下给排水系统:给水系统:该建筑采用竖向分区供水,与变频水泵、减压阀相接合满足各用户的用水要求;市政管网用水考虑到为了保障供水质量,又经济节约,所以从市政管网引出两条给水管。排水系统:本设计采污废水和流排放体制。管材使用PVC-U管,因为其质地优良,可承受高强度的压力冲击,耐化学腐蚀,卫生间设置专用通气立管。消防系统:该建筑地下一、二层,商场一二层设自动喷水灭火系统,1~33层住宅区设消火栓系统。室内设专用消火栓给水管网,竖向分为两个区;室外消防管网的布置要求布置成环状管网且室外设地下式水泵接合器两套,便于消防车使用。热水系统:家用式燃气热水器,即开即用,无需等待,占地面积小,所以该建筑住户所需热水通过家用式燃气热水器供给。 雨水系统:本建筑设置四根雨水立管,采用内排水系统。关键词:给水;排水;消防;消火栓;自动喷淋;雨水;高层建筑Water supply and drainage design of a residential building in Beijing cityAbstractThe building is located in Beijing, it is a commercial and residential in one of the high-rise buildings, with a total construction area of 24097.07m2, 33 floors above ground and 2 underground floors, building height is 96m, which belongs to a class of public buildings. Because of the building belongs to the high-rise buildings, the design of water supply and drainage system must be completed in accordance with the requirements for high-rise building water supply and drainage. According to the actual situation, it’s use for water supply and drainage and other properties of the combination of various sanitary ware equipment in the building, combining design of water supply and drainage system as follows:Water supply system: the building adopts the vertical division with variable frequency pumps, pressure reducing valve joint meet the water requirements of the users;municipal water pipe network into consideration in order to protect water quality, and economical, so two leads come from the municipal pipe network water.Drainage system: The design of mining waste and sewage discharge flow system. Pipe using PVC-U pipes, because of its fine texture, can support high strength pressure shock, resistance to chemical corrosion, toilet set special ventilation pipe.Fire protection system: the building underground layer and the second floor, store a layer and the second set automatic sprinkler system,from 1 to 33 floor residential fire hydrant system. Interior design dedicated fire hydrant water supply network, vertically divided into two zones; layout requirements outdoor fire pipe network arranged in a ring network and peripheral chamber underground pump adapter sets, easy to use fire.Water heating systems: Household gas water heater, out-of-the-box, without waiting for, cover an area of an area small, so the building needed household hot water supply by domestic gas water heater.Rainwater system: The building set four rainwater riser, using the drain system.Keywords: water supply; drainage; fire; fire hydrant; sprinkler; rainwater; high-rise building目 录引 言- 1 -第1章 建筑给水系统- 2 -1.1方案的拟定- 2 -1.2供水系统分类比较- 3 -1.3给水系统方案的确定- 4 -1.4 给水管网水力计算- 5 -1.4.1用水量计算- 5 -1.4.2设计秒流量- 6 -1.4.3地下室内贮水池- 7 -1.4.4低区(1~4层)给水管网水力计算- 8 -1.4.6高区(20~33层)给水管网水力计算- 13 -1.4.6高区(20~33层)给水管网水力计算- 13 -1.5 管材- 15 -1.6给水管道布置与设备安装要求- 15 -1.6.1室内给水管道的布置- 15 -1.6.2室内给水管道的敷设- 16 -第2章 建筑消防给水系统- 19 -2.1方案的选定- 19 -2.2方案技术的选定- 19 -2.3消防系统- 20 -2.4消防给水系统方案的确定- 21 -2.5 室内消火栓给水系统- 21 -2.5.1消火栓的布置- 21 -2.5.2消火栓口所需的水压- 22 -2.5.3水枪喷嘴的出流量- 23 -2.5.4水带阻力- 23 -2.5.5消火栓口所需的水压- 23 -2.5.6校核- 24 -2.5.7水力计算- 24 -2.5.8其他设施的设计- 25 -2.6 自动喷水灭火系统的设计计算- 27 -2.6.1自动喷水灭火水力计算的基本数据- 27 -2.6.2自喷系统水力计算- 27 -2.6.3消防水池容积的计算- 30 -2.7 室外消防给水系统- 30 -2.7.1 室外消防给水管网- 30 -2.7.2 室外消火栓- 30 -2.8 管材- 31 -2.9消防管道布置及设备安装要求- 31 -2.9.1高层建筑消火栓给水管网布置- 31 -2.9.2自动喷水灭火系统管道及阀门等设置- 32 -第3章 建筑排水系统的设计计算- 33 -3.1污废水排水系统- 33 -3.2 排水系统方案的确定- 33 -3.2.1 确定的基本原则- 33 -3.2.2 排水系统方案比选- 34 -3.3 排水系统组成- 34 -3.4 排水系统水力计算- 35 -3.4.1 建筑生活排水管道设计秒流量- 35 -3.4.2排水立管水力计算- 36 -3.4.3排水横支管水力计算- 36 -3.4.4排水出户管设计流量- 37 -3.4.5排水支管敷设- 38 -3.5 化粪池的设计计算- 38 -3.6集水井及排水泵计算- 40 -3.7排水管道布置及设备安装要求- 40 -3.7.1排水管道的布置- 40 -第4章 建筑雨水排水系统- 45 -4.1 建筑雨水排水系统设计说明- 45 -4.2设计流量- 45 -4.2.1雨水设计流量计算- 45 -4.2.2暴雨强度计算- 46 -4.2.3雨水斗的选用- 46 -4.2.4连接管- 46 -4.2.5悬吊管设计- 46 -4.2.6立管设计- 47 -4.2.7排出管设计- 47 -4.2.8埋地管设计- 47 -结论与展望- 49 -致 谢- 49 -参考文献- 49 -插图清单图1-1 给水下行上给式原理图- 4 -图1-2 低区1~4层给水管网水力计算用图- 8 -图1-3 中区5~19层给水管网水力计算用图- 11 -图1-4 高区20~33层给水管网水力计算用图- 13 -图2-1 自喷系统图- 29 -表格清单表1-1生活给水管道的水流速度- 7 -表1-2卫生器具的给水额定流量、当量、连接管公称管径和最低工作压力- 7 -表1-3低区给水管网水力计算表(1~4层)- 9 -表1-4水表的水头损失允许值(kPa)- 10 -表1-5中区给水管网水力计算表(5~19层)- 12 -表1-6高区给水管网水力计算表(20-33层)- 14 -表1-7管道与管道、墙、梁、柱及设备之间间距- 16 -表1-8一般卫生洁具给水管的安装高度- 17 -表2-1自动喷水灭火系统设计参数- 20 -表2-2水枪水流特性系数- 23 -表2-3水带阻力系数值表- 23 -表2-4消火栓给水系统配管水力计算表- 24 -表2-5减压稳压消火栓设置情况表- 26 -表2-6自动喷水灭火系统基本设计参数- 27 -表2-7自喷系统最不利管段水力计算表- 29 -表3-1本工程可供选择的排水系统方案- 34 -表3-2卫生器具排水流量、当量和排水管的管径- 35 -表3-3卫生间、厨房和阳台当量数- 35 -表3-4排水立管最大设计排水能力- 36 -表3-5排水立管设计流量- 36 -表3-6排数管道的最大计算充满度- 36 -表3-7排水水力计算表- 37 -表3-8硬聚氯乙烯排水出户管(PVC-U)水力计算表- 37 -表3-9排水出户管设计流量- 38 -表3-10异层排水和同层排水支管(地漏)敷设方式和特点- 38 -表3-11化粪池型号尺寸参数- 40 -表3-12排水管的最小埋设深度- 42 -表3-13间接排水口的最小空气间隙- 43 -引 言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。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,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:(1)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。(2)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。(3)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。 第1章 建筑给水系统生活给水系统主要是供卫生间、洗涤盆、淋浴、冲厕所便器等生活用水,通过管网送到用水点的水质必须符合国家规定的饮用标准,送至配水点的水必须满足水量、水压和水质的要求。1.1方案的拟定1.方案的形成室内给水系统合理的供水方案,应根据建筑物的高度、市政管网所能提供的水压和工作情况、各种卫生器具所需的压力、室内消防所需的设备程度及用水点的分布情况加以选择。2.高层给水系统的竖向分区建筑高96m,其中供水高度93.1m,分区过小,设备将增多,投资维护管理费用增加;分区过大,会产生超压,对低区产生不利影响,分析如下:(1)静水压力过大,阀门或水龙头关闭时易产生水锤,水流噪音和震动,对管材和配件产生机械磨损,甚至破裂。(2)给水系统低层配水点压力过高,将引起水量地再分配,低层会出现水量过大,上层会出现水量过小现象,破坏管网的流量平衡。(3)管网压力过大,低层水龙头开启,水流喷溅,使用不便。所以,合理确定分区压力值至关重要,根据我国的《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出的静水压力不宜大于0.45MPa,特殊情况下不宜大于0.55MPa;水压大于0.35MPa的入户管,宜设减压或调压设施;各分区最不利配水点的水压,应满足用水水压的要求。城市管网提供的可靠水压250kPa。本设计是33层的高层住宅建筑,地下一层是车库,地下二层是设备层,裙房一层和二层是商业区,主楼1~33层为住宅,每层8户。本设计分高中低区进行供水,低区(1~4层)用水由市政管网供水提供。中区(5~19层)、高区(20~33层)采用水泵房变频泵组供水。由于市政管网提供的压力在高层建筑中不能满足直接供水的要求,有必要对管网供水进行提升或加压,一般高层建筑设计使用高位水箱供水方式或采用变频水泵,供水压力稳定。 当高层建筑竖向分区确定后,最重要的问题是采用何种给水形式,从而确定经济合理,技术先进,供水安全可靠的给水系统。根据高层建筑给水技术现状,给水系统可以概括为以下三种:(1)高位水箱给水系统:一次提升屋顶水箱直接供水方式。优点:系统简单,设备少,维护管理容易。缺点:适用于12层以下的住宅、旅馆和办公楼,分区时上部的用水量占总用水量的很少部分。(2)气压罐(气压设备)给水系统:该系统是利用密闭水罐内空气可被压缩的性能,根据波玛定律来提高空气压力对水加压的过程。优点:具有隐蔽性,适用于住宅、地震区和其它不宜建造高位水箱的地区和场合。缺点:结构复杂,一次性投资大,维护工作量较大。(3)无水箱给水系统:这种方式是控制水泵在供水压力恒定的情况下,使水泵的出水量随管网的用水量的变化而变化,实现变流量供水。包括水泵恒速变流量和水泵变频调速供水。A.水泵恒速变流量适用于用水量较大的建筑群,不适用于单体高层建筑。B.水泵变频调速供水优点:高效节能;设备占地面积少,不设高位水箱,减少了建筑负荷,节省水箱的占地面积,而且也避免了水箱二次污染。综上三种给水方式,参照有关资料进行技术经济分析:由于该建筑用水量比较均匀,可采取A方案;从节能的角度考虑,可选B方案。高位水箱供水管材使用量多,加大了对工程的投资额度,而且还增加了建筑物的负荷,若将水一次性加压至屋顶水箱,再自流供水,不但不节能且减压阀减压值大,一旦减压阀失灵对阀后用水存在安全隐患。采用变频水泵供水,既减少了楼体荷载,又节省了平时水箱的维护管理费用。经过方案的比较,采用变频水泵供水是安全又合理的。1.2供水系统分类比较供水系统按照水平配水干管的铺设位置分为:1.下行上给式水平配水干管敷设最低层(明装、埋设或沟敷)、地下室或天花板下。居住住宅、公共建筑和工业建筑在利用外网水压直接供水和变频泵供水时多采用这种方式。优点是图式简单,明装时便于安装维修,不存在上行下给式的损坏墙面问题。缺点是与上行下给式相比为最高层配水点流出水头较低,埋地管道检修不便。2.上行下给式水平配水干管敷设在顶层天花板下或吊顶之内,对于非冰冻地区,也有敷设在屋顶的,对于高层建筑也可设在技术夹层内。设有高位水箱的居住楼、公共建筑和工业厂房多采用这种方式。优点是最高层配水点流出水头稍高。缺点是安装在吊顶内的配水管可能因漏水或结露损坏吊顶和墙面,要求外网水压稍高一些,管材消耗也比较多些。根据以上的分析,本设计各个分区均采用下行上给式。其原理图如下:图1-1给水下行上给式原理图1.3给水系统方案的确定该建筑为高层建筑,市政管网所提供的最小资用水头为250kPa, 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0.45MPa。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3个供水区,低区为1~4层;中区为5~19;高区为20~33层。低区利用市政给水管网供水压力直接供水;中区和高区采用变频水泵加压供水。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0.2MPa左右,使供水达到最大舒适度[1]。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:(1)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。(2)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。(3)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。(4)管理简便、运行可靠。(5)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。(6)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三个供水区,地上1~4层为低区,利用市政管网供水压力直接供水,5~19层为中区,20~33层为高区。中区和高区采用变频调速水泵供水。机组设置在地下二层给水设备间。 1.4 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。本栋建筑住宅为33层,由设计资料可知每层为8户居民。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=2.5,每户3.5人,则该建筑居住人数为33×8×3.5=924人,使用时数取T=24。1.4.1用水量计算(1) 建筑住宅用水定额及用水量计算1  最高日用水量 (1-1)式中:——设计单位数; ——单位用水定额,住宅用水量标准取250,该值是根据当地实际用水情况确定。 则最高日用水量。2  最大小时生活用水量(1-2)式中:——最高日生活用水量; ——每日使用时间; ——小时变化系数。 则最大小时生活用水量。(2) 商场用水定额及用水量计算 本栋建筑裙楼1~2层为商场,根据《建筑给排水设计规范》确定商场用水量标准为,由设计图纸可知商场建筑面积为,时变化系数取,使用时数,商场部分由市政管网直接供水。1  最高日用水量式中:——设计单位数; ——单位用水定额,商场用水量标准为。 则最高日用水量。2  最大小时生活用水量式中:——最高日生活用水量; ——每日使用时间; ——小时变化系数。 则最大小时生活用水量。1.4.2设计秒流量当前我国使用的住宅生活给水管道设计秒流量公式是: (1-3) 式中 ——— 计算管段的设计秒流量,L/s;——— 计算管段的卫生器具给水当量同时出水概率,%; ——— 计算管段的卫生器具的给水当量总数; 0.2 ——— 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有关[2]。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: (1-4)式中 ———对于不同的卫生器具的给水当量平均出流概率的系数 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: (1-5)式中 ——— 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,%;——— 最高日用水定额,L/(人·d); m ——— 用水人数,人; ——— 小时变化系数; T ——— 用水时间。由此式得出的查GB50015-2003中~值对应表,求出。由《建筑给水排水设计规范》附录D可以查出(内插法)。一到二层为商场,因此,设计秒流量公式为:=0.2 (1-6) 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当量总数; —— 根据建筑物用途确定的系数。商场值取1.5,即设计秒流量为:=0.2=0.2×1.5×=0.3(L/s)《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003(2009年版)第3.6.9条对生活给水管道的水流速度有一定的要求。表1-1为生活给水管道的水流速度。表1-1 生活给水管道的水流速度公称直径(mm)15~2025~4050~70≥80水流速度(m/s)≤1.0≤1.2≤1.5≤1.8《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003(2009年版)第3.1.14条对卫生器具的给水额定流量、当量、连接管公称管径和最低工作压力有相应的规定。表为本工程各种卫生器具的给水额定流量、当量、连接管公称管径和最低工作压力[17]。表1-2 卫生器具的给水额定流量、当量、连接管公称管径和最低工作压力序号给水配件名称额定流量(L/s)当量连接管公称管径(mm)最低工作压力(MPa)1厨房洗涤盆0.151.00150.0502洗脸盆0.150.75150.0503沐浴器0.150.75150.0504大便器冲洗水箱浮球阀0.100.50150.0205家用洗衣机0.201.00150.0501.4.3地下室内贮水池贮水池分为两格,并能独立工作或分别泄空,以便清洗与检修。贮水池进水管和出水管布置在相对位置,以便池内贮水经常流动,防止滞留和死角,以防贮水水质发生变化。贮水池设有防水设施,防止贮水渗漏和地下水渗入。贮水池设水位指示器,将水位情况反应到泵房和控制室。生活水池与消防水池分别设置,并且根据具体设计情况,生活贮水池容积按该建筑最高日用水量的20%~25%计算,本设计取20%(1)贮水池容积V=20%Qd=20%×234.28=46.856m3,取水池容积为50m3 ;(2)池尺寸确定长×宽×高=4.0×4.0×3.5=56m3>46.856m3 ;(3)贮水池构造 a、贮水池由不锈钢板制成,不会对水质造成污染。 b、贮水池设进水管、出水管、通气管、引流管、泄水管、水位信号装置、液位计。引流管口径应比进水管口径大一级。 c、贮水池亦作吸水井,以充分利用其有效容积。 d、贮水池应设计成保证池内水经常流动,防止死角,进水管和出水管在相对的位置不宜靠近。 e、贮水池设溢流液位和最低报液位警信号[3]。1.4.4低区(1~4层)给水管网水力计算根据低区水力计算用图1-2·,1~4层管网水力计算成果见表1-3。图1-2 低区1~4层给水管网水力计算用图表1-3 低区给水管网水力计算表(1~4层)计算管段编号当量总数同时出流概率U(%)设计秒流量q(L/S)管径DN (mm)流速v (m/s)单阻i (kPa)管长(m)沿程水头损失(kPa)0-10.7551.660876070.08 150.50 0.27510.2751-21.551.660876070.15 150.75 0.5640.950.53582-3251.660876070.21 151.00 1.0395.65.81843-4351.660876070.31 200.82 0.4531.354-5451.660876070.41 201.05 0.703149.8425-61626.82726920.86 320.84 0.2612.90.75696-73219.521708311.25 321.23 0.5192.91.50517-84816.279983911.56 400.94 0.2342.90.67868-96414.345715211.84 401.10 0.315113.4659-106414.345715211.84 401.10 0.31561.89∑hy=26.1168kPa由图表可知:(其中0.8为配水嘴距室内地坪的安装高度)。(即最不利点水嘴的最低工作压力)。计算水表的水头损失,水表的水头损失可按下式计算: = (1-7) 式中 —— 水表的水头损失,kPa; —— 计算管段的给水设计流量,/h; —— 水表的特征系数,一般由生产厂提供,也可按下述计算:旋翼式水表:;螺翼式水表:, 其中为水表的过载流量,/h。水表的水头损失应满足表1-4的规定,否则应适当放大水表的口径。表1-4 水表的水头损失允许值(kPa)表型正常用水时消防时旋翼式小于24.5小于49.0螺翼式小于12.8小于29.4选用LXL-100型旋翼式水表(常用流量为50m3/h,过载流量为120m3/h),性能系数,则该水表的水头损失是: 故室内所需的压力=115+33.94+0.21+50=199.15kPa 式中 H——建筑内给水系统所需水压,kPa; H1——引入管起点到最不利点的静水压,kPa; H2——引入管起点到最不利点的管路水头损失之和,kPa。 H3——水流流过水表时的水头损失,kPa; H4——最不利配水点所需最低工作压力,取50kPa。室内所需的压力小于市政给水管网常年供水压力250kPa,可以满足1~4层供水要求,不再进行调整计算。1.4.5中区(5~19层)给水管网水力计算根据中区水力计算用图1-3,5~19层管网水力计算成果见表1-5。图1-3 中区5~19层给水管网水力计算用图表1-5 中区给水管网水力计算表(5~19层)计算管段编号当量总数同时出流概率U(%)设计秒流量q(L/S)管径DN (mm)流速v (m/s)单阻i (kPa)管长(m)沿程水头损失(kPa)0-10.7551.660876070.08 150.50 0.275 10.2751-21.551.660876070.15 150.75 0.564 0.950.53582-3251.660876070.21 151.00 1.039 5.65.81843-4351.660876070.31 200.00 0.450 31.354-5451.660876070.41 201.05 0.703 149.8425-61626.82726920.86 320.84 0.261 2.90.75696-73219.521708311.25 321.23 0.519 2.91.50517-84816.279983911.56 400.94 0.234 2.90.67868-96414.345715211.84 401.10 0.315 2.90.91359-108013.024803492.08 500.76 0.119 2.90.345110-119612.04921332.31 500.87 0.358 2.91.038211-1211211.290634442.53 500.95 0.517 2.91.499312-1312810.678914522.73 501.04 0.392 2.91.136813-1414410.17203482.93 501.11 0.283 2.90.820714-151609.7430886363.12 501.19 0.263 2.90.762715-161769.373941913.30 501.25 0.291 2.90.843916-171929.0518677013.48 501.32 0.319 2.90.925117-182088.7676353953.65 501.38 0.348 2.91.009218-192248.514365263.81 501.44 0.375 2.91.087519-202408.2868106483.98 501.50 0.529 25.513.489520-212408.2868106483.98 501.50 0.529 63.174∑hy=47.8073kPa1.4.6高区(20~33层)给水管网水力计算根据高区水力计算用图1-4,20~33层管网水力计算成果见表1-6。图1-4 高区20~33层给水管网水力计算用图表1-6 高区给水管网水力计算表(20-33层)计算管段编号当量总数同时出流概率U(%)设计秒流量q(L/S)管径DN (mm)流速v (m/s)单阻i (kPa)管长(m)沿程水头损失(kPa)0-10.7551.660876070.08 150.50 0.275 10.2751-21.551.660876070.15 150.75 0.564 0.950.53582-3251.660876070.21 151.00 1.039 5.65.81843-4351.660876070.31 200.00 0.450 31.354-5451.660876070.41 201.05 0.703 149.8425-61626.82726920.86 320.84 0.261 2.90.75696-73219.521708311.25 321.23 0.519 2.91.50517-84816.279983911.56 400.94 0.234 2.90.67868-96414.345715211.84 401.10 0.315 2.90.91359-108013.024803492.08 500.76 0.119 2.90.345110-119612.04921332.31 500.87 0.358 2.91.038211-1211211.290634442.53 500.95 0.517 2.91.499312-1312810.678914522.73 501.04 0.392 2.91.136813-1414410.17203482.93 501.11 0.283 2.90.820714-151609.7430886363.12 501.19 0.263 2.90.762715-161769.373941913.30 501.25 0.291 2.90.843916-171929.0518677013.48 501.32 0.319 2.90.925117-182088.7676353953.65 501.38 0.348 2.91.009218-192248.514365263.81 501.44 0.375 63.223.719-202248.514365263.81 501.44 0.375 62.25∑hy=56.0063kPa1.4.7中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,故中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。中高区的水表设置同低区,选用LXL-100型旋翼式水表,故水表水头损失为kPa。由表1-5,中区给水设计秒流量为=3.98L/s。中区最不利点为洗脸盆,流出水头取50kPa。所需压力:kPa由表1-6,高区给水设计秒流量为=3.81L/s。高区最不利点为洗脸盆,流出水头取50kPa。所需压力:kPa该设计中,中高区根据流量和扬程各选用一套无负压变频机组向中高区供水。每层水表前均设减压稳压阀。1.5 管材镀锌钢管是我国长期以来在生活给水中采用的主要管材,镀锌钢管质地坚硬,刚度大,市场供应完善,施工经验成熟。但镀锌钢管也存在着一些问题:管道由于长期工作,镀锌层逐渐磨损脱落,钢体外露,管壁腐蚀,出现黄水,污染水质,污染卫生洁具;长久的锈蚀使管道断面缩小,水流阻力增大。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,最短使用寿命50年。(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。1.6给水管道布置与设备安装要求1.6.1室内给水管道的布置给水管道的布置与建筑物的性质、结构情况、用水要求、配水点和室外给水管道的位置以及给水系统的给水方式等有关,一般应符合下列原则和要求。1.确保供水安全的良好的水力条件,力求经济合理室内给水管道应在满足水量、水压要求的前提下,使管线布置得最短,尽可能呈直线走向。引入管、主干管、立管应尽量敷设在用水量最大或不允许间断供水的配水点附近,这对保证供水安全、减少流程中不合理的转输流量、降低室内管网所需压力、节约管材都是有利的。高层建为筑保证安全供水,应从室外管网不同侧设两条或两条以上引入管,并将室内管道连成环状或贯通成树枝状,进行双向供水。如不可能,也可由室外环网同侧引入,但两根引入管间距不得小于10m。并在接点间设置阀门,或采取设贮水池、增设第二水源等安全供水措施。2.保证管道不受损坏,防止水质污染给水埋地管应避免布置在可能受重物压坏处,管道不得穿越生产设备基础,如遇特殊情况,必须穿越时,应与有关专业人员协商处理。给水管道不得敷设在排水沟内。给水管道不得穿过大、小便槽,当立管位于小便槽顶部0.5m以内时,在小便槽顶部应有建筑隔断措施,以防管道腐蚀。给水管道不宜穿过伸缩缝、沉降缝,否则就采取软性接头法或丝扣弯头法、活动支架法保护措施。生活饮用水管道不得与非饮用水管道连接。在特殊情况下,必须以饮用水作为工业备用水源时,两种管道连接处应采取防止水质污染措施。饮用水管与大便器(槽)连接时,应采取防止非饮用水倒流污染的措施,如在冲洗水管上设防污助冲器,或安装带有空气隔断装置的冲洗阀。3.不影响生产安全的建筑空间的使用给水管道的位置不得妨碍生产操作、交通运输和建筑物的使用。管道不得布置在遇水易燃、易爆和易损坏的原料、产品和设备上面,并应尽量避免在生产设备上面通过。管道不宜穿过橱窗、壁柜和木装修[5]。4.便于管道安装、维修管道与管道、墙、梁、柱及设备之间应保持一定的间距,以便安装、维修。它们的最小间距参见表1-7。 表1-7 管道与管道、墙、梁、柱及设备之间间距给水管道名称室内墙面(mm)地沟壁和其它管道(mm)梁、柱、设备(mm)排水管注水平净距(mm)垂直净距(mm)引入管1000150在排水管上方横干管10050此处无焊缝500150在排水管上方立管管径(mm)﹤3232~503575~10050125~150601.6.2室内给水管道的敷设室内给水管道的敷设有两种方式,明装、暗装,按照甲方的意思进行。明装管道应尽量沿墙、梁、柱平行敷设。暗装管道横干管除直接埋地外,宜敷设在地下室、顶棚或管沟内,立管可敷设在管井中。给水管与其它管道同沟或共架敷设时,宜设在排水管、冷冻管上面,热水管或蒸汽管下面,给水管不宜与输送易燃、可燃或有害的液体、气体的管道同沟敷设。管道井尺寸应根据管道数量、管径大小、排列方式、维修条件结合建筑平面合理确定。设备设计人员还希望管道(线)井内不要有梁柱。进入管道井检修时,能通过的净宽不宜小于0.6m。管道井应每层设检修设施,每两层应有横向隔断,检修门宜开向走廊。给水管穿过地下室外墙或地下构筑物的墙壁处,应采取防水措施。穿过承重墙或基础处,应预留洞口,且管顶上部净空不得小于建筑物沉降量,一般尺寸一般采用 d+50mm~d+100mm。给水横干管宜有0.002~0.005的坡度,坡向泄水装置。为防止生活饮用水管道被使用过的水回流而造成污染,管道敷设时,应注意配水出口不得被任何液体或杂质所淹没[8]。一般卫生洁具给水管的安装高度见表1-8。表1-8 一般卫生洁具给水管的安装高度序号卫生洁具名称卫生洁具边缘离地面高度给水配件中心距地面的一般高度注居住和公共建筑幼儿园1架空式污水盆(池)(至上边缘)8008001000在幼儿园内,洗手盆、洗脸盆的水龙头及盥洗槽、挂式小便器上的冷水管、冲洗管应根据以上洁具的安装设计,适当降低2落地式污水盆(至上边缘)5005008003洗涤盆(至上边缘)80080010004洗手盆(至上边缘)800500350(下部进管)5洗脸盆(至上边缘)800500970(上部龙头)6盥洗槽(至上边缘)8005001020(冷水管)7浴盆(至上边缘)480—650~7008蹲、坐式大便器(从台阶面至高水箱底)180018002048(从台队面至角阀)9蹲式大便器(从台阶面至低水箱底)900900600(从台阶面至角阀)10坐式大便器(至低水箱底)外露排出管式虹吸喷射式510470—370250(角阀)250(角阀)11坐式大便器(至上边缘)外露排出管式虹吸喷射式400380——12大便槽(从台阶面至冲洗水箱底)不低于2000—不低于2400(水箱截止阀)13立式小便器(至受水部分上边缘)100—113014挂式小便器(至受水部分上边缘)600450105015小便槽(至台阶面)200150(1100冲洗管)16化验盆(至上边缘)800—1000 给水与排水管平行、交叉时,其距离分别大于0.5m和0.15m,交叉时给水管在上。立管上设闸阀,横管上设截止阀,则当立管管径大于50mm时,采用截止阀。水泵基础高出地面20cm,水泵采用自动启动。贮水池采用钢筋混凝土,水位由浮球阀控制,且为安全起见,设两个浮球阀。第2章 建筑消防给水系统2.1方案的选定高度为10层及以上的建筑和高度超过24.0m的建筑的消防给水系统称为高层建筑室内消防给水系统。根据《高层建筑给水排水设计手册》知,本建筑属于一类防火建筑。由《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95第7.4.6.5条知,消火栓口的静水压力不应大于1.0MPa,当大于1.0MPa时应采取给水系统分区,因此本建筑消火栓需要设置两个区,设置消火栓灭火系统和自动喷淋灭火系统[10]。灭火系统包括消火栓灭火系统和自动喷淋灭火系统,两个系统分开设立自成系统,由专门水泵抽水供给。室内消火栓灭火系统灭火时间为2.0h,流量为40L/s;自动喷淋灭火系统灭火时间是1.0h,流量为30L/s;室外消火栓灭火系统灭火流量为30L/s。灭火前10min用水量由高位水箱供给,而后水泵启动供水。并且在不能用水灭火的场所采用化学消防。消防具体拟定方案如下:方案A:气压水罐提供前十分钟的水量,设置减压阀在低处减压,该方案优点是设备简单,可以贮存一部分消防水量,省去了消防水箱,避免了水质变坏。缺点是多了一些设备,一次性投资较大,且有一定的噪声。方案B:在楼顶设置高位水箱,低处设置减压孔板减压,在地下室设置加压措施。优点是投资少,运行方便,安全。缺点是需要设置单独高位水箱间,管理不够方便。比较上述两个方案,消防系统对于高层建筑来说是比较重要的,尤其是超过自救高度范围的高层建筑更是尤为重要,然后又要考虑到经济效益和成本,所以采用方案B。2.2方案技术的选定据规范要求,消火栓的作用半径不得大于30m,按此原则在建筑物内布置消火栓并确定其数量。根据规范要求,消火栓设置在使用方便且显眼的地方,同时应设检查和试验用的消火栓(屋顶消火栓),供本单位和消防队定期检验室内消火栓给水系统的供水能力时使用,而这对保护本建筑物免受邻近火灾的威胁也有良好的效果。另外室外设水泵接合器,以便消防车接入,保证消防安全可靠。本建筑是高度大于50m的住宅,属于一类建筑,由于层数高、面积大、人员多、设备多、装饰材料有一定的火灾危险性,从消防的角度看,大体有几个重要特征:火灾发展蔓延快;功能复杂,火灾危险性大;补救困难;人员疏散困难。根据以上特点,并根据消防车救火特点,超过50m时国内消防车无法适用,所以本建筑立足自救,以建筑内部消防设施为主,消防人员仅通过消防电梯登高使用内部消火栓灭火。2.3消防系统1.室外消火栓给水系统:室外消火栓管网围绕建筑环形设置,因室外管网压力充足,可以保证室外消防水压,因此不必设置室外消防水泵,由市政管网直接供水即可。消火栓的布置由《高规》第6.3.5条规定,消火栓位置距离路边不宜大于2m,距离建筑物外墙不宜小于5m,但不宜大于50m。在水泵结合器15~40m的范围内,亦应该设置消火栓。另外由于北京地区天气寒冷,宜设置地下消火栓[18]。2.室内消火栓给水系统:由《高规》第6.4.1条,室内消防给水管网应布置成环状,为保证消防的安全性,在平面上成环,在竖向上亦成环。环状管道上需要引出枝状管道时,枝状管道上的消火栓数量不应超过一个,室内消火栓系统的引入管不少于两条,当其中一条发生故障时,另外一条应能保证消防流量和水压。水泵结合器直接接入地下一层水平吊顶中。消防立管布置应保证同层相邻两个消火栓的充实水柱同时到达室内任何部位,在消防电梯前室设有专用的消火栓,在起火时用于电梯消防和消防队员冲出前室使用。水枪口径采用19mm,水龙带口径65mm,水泵结合器采用相同规格的并且全楼统一采用,消火栓箱内均采用口径65mm的单出口水枪,一支19mm口径喷枪,一卷20m衬胶水龙带,还有19mm的内径胶管,胶管的一端用钢管接消防立管,另一端接喷枪,当发现火警及消防队队员未到达时,由普通人员用喷枪灭火,以防止火灾蔓延。箱内有手动报警器,能将信号报警至消防中心,并启动该区消防泵。水枪的充实水柱取12m。3. 自动喷淋给水系统:根据建筑防火要求,需要设置自动喷淋灭火系统。由《自动喷水灭火系统设计规范》第6.1.1条,本建筑属于中危险级,温度在4-70℃之间,故可以采用湿式自动喷淋灭火系统。该系统的基本设计数据如表2-1:表2-1 自动喷水灭火系统设计参数设计喷头强度L/(minm2)作用面积m2喷头工作压力MPa601600.1 本设计大部分区域采用68℃喷头,平面布置上使喷头与房间融为一体,大空间采用矩形布置,保证没有死角。尽量使横竖成行,均匀布置。自动喷水灭火系统和消火栓系统共用一个高位水箱,喷淋管系各自独立,原则上不跨越防火分区,在横管接立管处设有水流指示器,立管接环处设有报警阀。当建筑发生火灾时使喷头炸裂,打开喷淋系统,这时水流指示器开始运作,输出电信号给消防控制中心,启动喷淋消防泵,扑灭火灾。自动喷淋系统的组成:(1)闭式喷头:是自动喷淋系统主要组成部分,系统通过热敏释放机构的动作而实现灭火。(2)配水管网:采用湿式喷淋系统,管网充水,管网竖直成环,在管网每层每根立管的末端设有阀门、压力表和试验用泄水装置。(3)控制信号阀:当喷头自动喷水后,由控制信号阀自动报警至消防中心,为确保安全,除由水力警铃外,还应有电动报警器。(4)管道的吊架和防晃装置:吊架与支架的位置以不妨碍喷水效果为原则,一般吊架与喷头的距离大于0.3m,距末端喷头距离小于0.75m。对电器设备要求:(1)喷头喷水时,水流指示器和报警阀报警至消防中心和消防泵站。(2)水流指示器应能明显指示该建筑哪层哪部分喷头在喷水灭火。(3)安装的烟感和温感探测器能通过电器设备自控装置进行报警。(4)最不利点压力降低到0.06MPa以下时,喷淋泵自动开启和报警。(5)两台同型喷淋消防泵应具有自动切换功能,当一台泵启动30s后,不能达到要求时,另一台泵应自动开启。(6)延时器安装在报警阀与水力警铃之间的信号管上,应能防止管路发生水锤时引起水力警铃的误动作。2.4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)及《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2001)(2005年版),确定该建筑为一类建筑,火灾危险等级为中危险级一级。根据《高层民用建筑设计防火规范》,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《高层民用建筑设计防火规范》第7.3.3规定,火灾持续时间按2h计算,自动喷水灭火系统火灾持续时间按2h计算。根据《高层民用建筑设计防火规范》第7.2.2规定,建筑高度超过50m或每层建筑面积超过1500m2的商住楼,其室内消火栓用水量为40L/s,室外消火栓用水量为30L/s,每根竖管最小流量为15L/S,每支水枪最小流量为5L/S。根据《高层民用建筑设计防火规范》第7.2.2规定,室内消火栓用水量为40L/s,室外消火栓用水量为30L/s。根据《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2001)第5.0.1规定,自动喷水灭火系统的喷水强度为6L/min·,作用面积为160,经计算自动喷水灭火系统消防用水量=16L/s.故消防用水总量40+30+16=86L/s。2.5 室内消火栓给水系统 2.5.1消火栓的布置本栋住宅建筑高度为96m,属于中危险级一级,按照《高层民用建筑设计防火规范》的要求,消火栓的间距应保证每一个防火分区同层有2支水枪的充实水柱同时到达任何部位。每层室内消火栓内设DN65普通消火栓两个,放置于公共走道,每个消火栓有25m长DN65衬胶水带一条,配φ19水枪一支,以及启泵按钮等全套[9]。消火栓保护半径可按下列计算公式计算: R= (2-1) 式中 R —— 消火栓保护半径,m; —— 水带展开时的弯曲折减系数,一般取0.8~0.9,本设计取0.8;—— 水带敷设长度,m;—— 水枪充实水柱倾斜45°时的长度的平面投影长度,m,,对一般建筑(层高为3~3.5m)由于两楼板间的限制,本设计取;——水枪充实水柱长度,m;因此,消火栓的保护半径为:R==25×0.8+3=23m消火栓布置间距采用下式计算:S= (2-2) 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的1/2,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8.5m,故消火栓间距为: S===21.37m,取22m(应根据建筑具体情况合理调整布置,保证每点有两股水柱同时到达) 本设计中大楼宽度为54m,据此应该布置6个消火栓(),另外根据《高层民用建筑设计防火规范》 第7.4.6.8条规定, 消防电梯间前室应设消火栓,设计图纸中包含两个消防电梯前室。2.5.2消火栓口所需的水压经过查表,水枪喷口直径选19mm,水枪系数值为0.0097,充实水柱取=12m,单个水枪的设计流量5L/s。水枪实验系数值为1.21。因此,水枪喷嘴处所需水压为:式中 —— 水枪喷嘴处水压,m; —— 水枪实验系数; —— 水枪充实水柱,m; —— 水枪系数。2.5.3水枪喷嘴的出流量表2-2 水枪水流特性系数水枪喷口直径(mm)13161922B0.3460.7931.5772.836故喷口直径为19mm的水枪水流特性系数B为1.577。水枪喷嘴的出流量为:===5.2 L/s>5.0L/s2.5.4水带阻力本设计中,依据栓箱规格选用19mm的水枪配65mm的衬胶水带。由下表可知65mm的水带阻力系数值为0.00172。表2-3 水带阻力系数值表水带材料水带直径(mm)506580麻织0.015010.004300.00150衬胶0.006770.001720.00075 水带阻力损失为:式中 —— 水带阻力损失,m;—— 水带阻力系数;—— 水带有效长度,m;—— 水枪喷嘴出流量,L/s。2.5.5消火栓口所需的水压 (2-3)式中───消火栓口的水压,mH2O ; ───水枪喷嘴处的压力,mH2O; ───水带的水头损失, mH2O; ───消火栓栓口水头损失,按2mH2O计算。=16.9+1.263+2=20.163m2.5.6校核本设计中设置的消防储水高位水箱最低水位103.3m,最不利点消火栓栓口高程96.0m,则最不利点消火栓口的静水压力为103.3-96.1=7.2m,按照《高层民用建筑设计防火规范》第7.4.7.2条规定,当建筑高度不超过100m时,高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.07MPa,因此不需要设增压设施[6]。2.5.7水力计算根据规范,按照最不利点消防立管和消火栓的流量分配要求,最不利消防立管为,出水枪数为3支,相邻消防立管为,出水枪数为3支。次相邻立管出水枪数为2支。=16.9+1.263+2=20.163m=++h=20.163+2.9+0.233=23.296m(为1点和2点的消火栓间距,为1~2管段的水头损失)1点的水枪射流量:5.61L/s表2-4 消火栓给水系统配管水力计算表计算管段设计秒流量q(L/s)管长L(m)管径DN(mm)流速V(m/s)i(kpa/m)i*L(kPa)0-15.22.91000.600.08040.2331-210.8191.41001.250.30928.2432-310.819.61001.250.3092.9663-421.629.61002.491.25124-532.4312.01252.450.91110.932∑hy=54.37kPa管路水头总损失为=54.37×1.1=59.81kPa消火栓给水系统所需总水压为Hx=H1+Hxh+Hw=96-(-7)+20.163+5.981=129.144mH2O=1291.44kPa消火栓总用水量=32.43L/s,故选用消防泵型号为:200DL280-30×5型2台,一用一备。(Q=69.89~27.22L/s,H=150~120m,N=139.47kW)。2.5.8其他设施的设计(1)水泵接合器水泵接合器的设置数量按室内消防水量计算确定,该建筑室内消火栓用水量为32.43L/s,每个水泵接合器的流量按15L/s计,故设置3个水泵接合器,型号为SQS150-A(标准图集L03S004,69-70页)。消防水泵接合器安装于建筑外墙上,以满足明显、使用方便的要求[10]。(2)室内消火栓栓口减压措施《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-1995(2005年版)第7.4.6.5条规定:“消火栓栓口的出水压力大于0.50MPa时,应采取减压设施。”当消火栓处的压力超过0.5MPa时,持枪的反作用力大,一人难以操作[18]。因此,消火栓栓口处的出水压力大于0.50MPa时,应采取减压设施,但为确保水枪有必要的有效射程,减压后消火栓栓口处的出水压力不应小于0.25MPa。减压设施一般可采用设置减压孔板、节流管、减压阀或减压稳压消火栓等方式[11]。本设计按设置减压稳压消火栓的方式,24层及以下采用SNJS65型稳压减压消火栓,24层以上采用SN65普通型消火栓(图集L03S004,36页),表2-5为减压稳压消火栓设置情况表。表2-5 减压稳压消火栓设置情况表层数消火栓栓口压力(MPa)减压稳压消火栓设置层数减压稳压消火栓栓口压力设定值(MPa)屋面层
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