给排水工程毕业设计某市12层公寓式办公楼给水排水工程设计.doc

郑州大学毕业设计 题目：某市12层公寓式办公楼给水排水工程设计学生姓名张红娟（20030570124）指导教师王素兰（讲师）班 级2003级1班专 业给水排水工程学 院环境与水利学院 2007 年 6 月 8日目 录中文摘要2ABSTRACT31前言42 总论42.1 设计题目42.2 设计依据42.2.1概述42.2.2 设计依据及参考资料42.2.3 本工程项目设计内容42.3 设计原始资料42.4设计要求52.4.1认真做好设计准备工作52.4.2 精心设计52.5 设计原则及说明52.5.1 给水工程52.5.2 排水工程52.5.3 消火栓系统62.5.4 自动喷淋系统62.5.5 管道的平面布置和管材63 设计计算63.1 给水工程63.1.1 给水用水定额及时变化系数63.1.2 建筑物最高日用水量73.1.3最高日最高时用水量73.1.4设计秒流量的确定73.1.5 室内给水管网的水力计算73.1.6屋顶水箱容积计算113.1.7贮水池有效容积计算113.2 消防工程123.2.1消火栓给水系统123.2.2自动喷淋系统153.3 室内排水工程183.3.1 排水体制及管网布置183.3.2 排水系统设计计算183.3.3 清通设备204 结论21致谢22参考文献23英文原文24英文翻译32附图中文摘要该工程为位于华北某市的一栋十二层公寓式办公楼。第一层设为商场，第二层设为商场与办公室。三至十二层为公寓式办公室。总占地面积约为780平方米，总高度为51.9米。该建筑设三至十二层有150个房间，每层设有11个卫生间，其中10个卫生间内设有浴盆、坐便器、洗脸盆各一件，1个卫生间内设蹲式大便器、洗脸盆、污水盆各一件。底层商场设两个卫生间，其中大便器、污水盆各一件。这项工程共包括四个系统：(1) 给水系统 ，采用分区供水方式。其中1至2层为管网直接供水，3至12层采用水泵水箱联合供水，上行下给式。(2) 消火栓系统，设室内、室外消火栓给水系统，其设计流量均为20L/s，要求在同一层内任何地方必须要有两股充实水柱可以同时达到。(3) 自动喷淋系统，采用特性系数法计算，喷头采用闭式吊顶型玻璃球洒水喷头，作用温度为68度。(4) 排水系统，采用生活污水和生活废水合流制，并采用U-PVC管。关键词：公寓 给水 消防 排水 AbstractThe engineering is to be a twelve-floor apartment. Which is located in a city of north of china. The floor is designed to be a office building of hall style. The first floor is to be a marketplace, second floor is to be marketplace and office .The third to twelfth is to be offices. The whole area is about780sqm, with the height of 51.9 meters. There are 150 apartments on each floor ,from the third to twelfth; in every floor 11 bathrooms are supplied,10 of which consist of one tub 、one closestool 、 one washbowl . And one included consists of one closestool 、 one washbowl 、one waste water basin. There are two bathrooms on ground floor; both consist of one closestool and one waste water basin.The engineering includes four systems:(1) Cool water supply system. It uses sub area supply system. From the 1f to the2f, it adopts the direct supply system. From the 3f to the 12f, we unite the pump and the tanker to supply water and assume up feed system. (2) Fire hydrant system. Based indoor and outdoor fire hydrant system .The design flow of maximum second is 20 L/s. Any points in the same floor, two strengthen water column need reach the same time. (3) Automatic sprinkler systems, using coefficients calculated, using nozzles Closed-glass ceiling sprinkler head the ball, temperature of 68 degrees. (4) Water drainage system. In the sewage pipes, the domestic soil and domestic wastewater flow jointly. And we choose U-PVC pipes. Keywords: Apartment Cool water supply Fire hydrant Water drainage 1前言毕业设计是总结学生在大学期间学习的学习成果，也是完成工程技术人员基本训练的一个重要环节，通过毕业设计是学生综合运用平时所学专业知识于工程设计之中，树立和培养独立工作能力及分析问题、解决问题的实际能力。本设计为小高层公寓式办公楼给排水工程设计，包括了冷水供应系统设计，室内排水系统设计，消防系统设计，基本涵盖了建筑给排水工程的所有方面，能够锻炼设计者的各项能力。在设计过程中根据原始资料和有关规范，考虑各个系统的设计方案，从中比较确定合适方案。按照管道布置合理，符合规范要求，管材选用经济适用，管理操作方便等原则，精心设计，最终的成果符合要求，本设计也基本达到了预期效果，尤其是设计过程中的不断修改补充，弥补了以前所学之不足，丰富了专业知识和经验，可谓受益匪浅。2 总论2.1 设计题目某市12层公寓式办公楼给水排水工程设计2.2 设计依据2.2.1概述本工程位于华北某市一幢12层的公寓式办公楼，建筑总高度为51.9米，地上十二层，总占地面积约780，该楼一楼部分拟作为商场用面积，二层部分作商场，部分作办公室，三至十二层为办公室。2.2.2 设计依据及参考资料(1) 建筑给排水设计手册(2) 建筑给排水设计规范(GBJ1588) (3) 高层民用建筑设计防火规范(GB5004595) (4) 室内给排水工程和高层建筑给排水工程(5) 建筑给排水工程(6) 给排水设计手册2.2.3 本工程项目设计内容(1) 室内给水系统(冷水系统) (2) 室内排水系统(3) 消火栓给水系统(4) 自动喷淋系统2.3 设计原始资料该项目所提供的设计资料为：(1) 建筑物所在地总平面图、各层平面图、立面图及卫生间大样图；(2) 该建筑内所设卫生器具种类和数量见图。(3) 该城市给水、排水管道现状为：在该建筑南侧的道路人行道下距离15m远处DN300mm 的给水干管可作为该公寓水源，常年提供的工作水压力为36mH2O，水量充足，管顶埋深为地面以下1.0m；城市排水管道在该公寓的南侧20m远处，管径为DN600mm，管网蒸汽压力为0.2m，该管道相对标高为1.5 m。(4)冻土深度为0.5m。2.4设计要求为圆满完成该设计任务，要求学生在设计过程中，尽力做到以下几点：2.4.1认真做好设计准备工作熟悉所提供的设计资料，查阅相关的设计参考书，掌握建筑给排水工程设计的步骤和内容；2.4.2 精心设计设计时做到计算合理，内容全面，步骤清楚，数据完整；绘图时做到标准、规范、 尺寸齐全、设备尽可能选择定型产品；管道布置符合规范要求，平面布局合理，便于施工和操作。2.5 设计原则及说明 本着合理布置室内各系统管线，又立足于外部系统，以便于施工及操作的原则，认真合理设计各系统布置方式及位置。2.5.1 给水工程根据设计资料，我们知道该城市所提供的工作水压力为36mH2O，即为360KPa，而建筑的最大高度为51.9米。对层高不超过3.5米的建筑可以估算，给水系统所需压力(自室外地面算起) ，其中，由于该建筑一二层高分别为5米和4.5米，故可以将其看为三层，则每层层高为3.2m<3.5m符合，则：可得市政管网的压力不够，需加压供水。加压供水有两种方案：(1) 水泵，水池，水箱联合的供水方式(2) 设水池，水泵和水箱部分加压供水方式。方案(1) 的优点是：水泵能及时的向水箱供水，可缩小水箱的容积，又因水箱的调节作用，可以使水泵的出水量稳定，能保持在高效区运行。但缺点是不能充分利用市政管网的 水压。方案(2) 的优点是：可以充分利用外部市政管网的压力，节约能源，并且贮水池容积变小，减小了基建投资，同时考虑到办公楼下面两层的功能和其它楼层不太相同，进行分区供水可以方便维护和管理。根据资料，故采用方案(2) 设水池，水泵和水箱部分加压供水方式向建筑物供水将该公寓式办公楼冷水给水系统分为上、下两个供水区，即12层有市政给水管网直接供水，采用下行上给方式供水，312层采用设水泵水箱联合供水方式供水，干管采用上行下给方式。设贮水池，屋顶水箱设水位继电器自动开闭装置水泵。2.5.2 排水工程该工程排水系统采用单立管排放系统，由排水干管汇至室外污水检查井，然后排入该建筑南侧的城市污水管网中。2.5.3 消火栓系统本建筑属二类建筑，设室内、室外消火栓给水系统。根据高层建筑消防有关规范规定，消火栓给水系统的用水量为：室内、室外消火栓用水量分别为20L/S ，20L/S，每根竖管最小流量为10 L/S，每支水枪的最小流量为5 L/S，室内消火栓系统不分区，采用高位水箱水泵联合供水的临时高压给水系统，每个消火栓处设直接启动消防水泵的按钮。高位水箱贮存10min的消防用水，消防泵机管道均单独设置。每个消火栓口径为65单栓口，水枪喷嘴口径为19，充实水柱为12 mH2O，采用麻质衬胶水带直径65，长度20 m 。消防泵直接从生活-消防合用贮水池吸水，火灾延续时间以2小时计。2.5.4 自动喷淋系统自动喷淋系统不分区，根据自动喷水灭火系统设计规范，采用特性系数法计算。自动喷淋灭火系统有三个方案:(1) 湿式自动喷水灭火系统；(2) 干式自动喷水灭火系统；(3) 预作用闭式自动喷水灭火系统。方案(1) 灭火成功率高，但是由于管网中充有有压水，当渗漏时会损坏建筑物的装饰和影响建筑物得使用；方案(2) 对建筑物装饰无影响，对环境温度也无要求，但是灭火不及时，有一定的延时性；方案(3) 则兼有方案(1) 和(2) 的优点，故选择方案(3) 本建筑为中危险级建筑物，按中危险级一级计算。喷头采用闭式吊顶型玻璃球洒水喷头，作用温度为68度。2.5.5 管道的平面布置和管材室外给水排水管道平面布置见图，室内给水、排水、消防立管设置见标准层图。下区给水的水平干管、热水的水平干管及回水干管、消防给水的水平干管及排水横干管等均设于地下层的天花板下，上区干管设在顶层天花板下，消防竖管暗装。给水管的室外部分采用给水铸铁管，室内部分采用镀锌钢管。管件与管件连接均采用螺纹方式连接。室内排水管道采用硬聚氯乙烯U-PVC管，管件与管件之间采用承插连接。安装完毕后做闭水试验。室内消火栓管道采用焊接钢管，焊接外刷红丹漆两道，银粉两道，埋地管刷沥青两道。热水及回水管均采用PP-R管。管道支撑件可采用塑料墙卡，吊卡等，也可采用金属墙卡和吊卡，塑料管采用管卡固定时，管卡与塑料管间采用塑料袋或橡胶垫隔垫，在金属管配件与塑料管连接部分，管卡应设在金属管件一侧。塑料管道穿越楼板处设阻水圈，立管穿越楼板时应预设套管，高出地面1020。穿越墙壁、楼板时应配合土建施工预留孔洞。3 设计计算3.1 给水工程3.1.1 给水用水定额及时变化系数生活用水包括办公室生活用水和底层商场用水。 3-12层办公楼用水：每人每天生活用水量标准320L/p.d,时变化系数Kh选用2.0，每天使用15h,每户按3.5人计，居住人数共人；底层商场用水：根据有关规范，商场用水量标准选用20 L/，时变化系数Kh选用1.5,使用面积以780，12h使用，每人每平方米生活用水量标准8。2层商场用水：商场面积520m2，办公室面积260m2，办公人数计80人，每人每班按40L计算，一天一班，一般8h，时变化系数1.23.1.2 建筑物最高日用水量最高日用水量为：3.1.3最高日最高时用水量最高日最高时用水量按公式 Qh=Qd/T×Kh （3.1） 公寓式办公楼：商场： 商场办公室：3.1.4设计秒流量的确定根据建筑物性质，设计秒流量按下式计算 （3.2） 公寓式办公楼=1.5，k=0 =0.3商场 可取=1.5，k=0 =0.33.1.5 室内给水管网的水力计算 (1) 下区给水管网计算计算草图如图3.1所示,计算结果见表3.1 图3.1 下区给水系统具体计算结果见表3.1：表3.1 下区水给水系统水力计算表管段编号大便器洗手盆当量总数设计秒流量DNV单阻管长沿程水头损失0.50.75Ngqmmm/simh=iLl/s1-210.750.15200.931.532.80.432-5111.251.35401.110.88141.23-410.750.15200.931.5320.314-5111.251.35401.110.8850.445-6222.51.57500.750.30440.12hy=2.5下区水压校核 H=H1+H2+H3+H4 （3.3）H1最不利点与室外引入管起点的高差H1=1-(-1.5) =2.5mO=25KPaH2计算管路的水头损失及其局部损失按沿程水头损失以30%计H2=1.3hy=1.3×2.5=3.25KPaH3水表水头损失总用水设计秒流量为4.91×3.6=17.67m3/h查表，本建筑物给水系统的水表选用LXL-80N型水表，其公称流量为40m3/h H4最不利点卫生器具的流出水头 ，取20KPaH=H1+H2+H3+H4 =25+47.26+0.48+20 =92.744 KPa360 KPa故可以满足1-2层的水压要求。(2) 高区(3F-12F) 室内给水管网计算计算草图如图3.2所示，图3.2 上区给水系统系统图具体水力计算结果见表3.2表3.2 上区冷水给水系统水力计算表管段编号卫生器具名称、数量及当量当量总数 Ng设计秒流量管径 DN流速 V单阻 I管长沿程水头损失大便器 0.5洗脸盆 0.75浴盆 1.2污水盆 1.0DNviLl/smmm/sm/mmm0-111.20.33250.670.0480.70.031-2111.70.39250.800.0660.880.062-31112.450.47250.960.0920.45续表3.2管段编号卫生器具名称、数量及当量当量总数 Ng设计秒流量管径 DN流速 V单阻 I管长沿程水头损失大便器 0.5洗脸盆 0.75浴盆 1.2污水盆 1.0DNviLl/smmm/sm/mmm3-42224.90.66320.830.0535.174-54449.80.94321.170.1003.35-666614.71.15400.920.0493.36-788819.61.33401.060.0643.37-810101024.51.48401.180.0793.38-912121229.41.63401.300.0933.39-1014141434.31.76401.400.1083.310-1116161639.21.88500.960.0413.311-1218181844.11.99501.020.0463.312-13202020492.10501.070.0514.90.2513-14404040982.97501.510.0967.20.6914-186060601473.64700.950.02711.90.321.64a-b10.50.21250.430.0210.560.01b-c111.250.34250.680.0500.780.04c-d1112.250.45250.920.0850.440.04d-e1112.250.45320.560.0263.3e-f2224.50.64320.790.0493.3f-g3336.750.78320.970.0713.3g-h44490.90321.120.0933.3h-i55511.251.01321.250.1143.3i-j66613.51.10321.370.1353.3j-k77715.751.19321.480.1553.3k-l888181.27321.580.1763.3l-m99920.251.35321.680.1963.3m-1510101022.51.42321.770.2162.60.5615-1610101022.51.42401.130.073100.7316-173030201071.52.54501.290.0727.20.5217-1850504010120.53.29501.680.1169.51.1018-1911011010010267.54.91701.280.0476.030.283.28H=7.2+2.3=9.5mH2O=95.0 KPaH最不利出水点与水箱的最低水位之间的高差上区给水管网的计算管段为0-15-16-17-18-19H2计算管路的水头损失及其局部损失按沿程水头损失的30%计H2=1.3hy=1.3×3.28×10=42.64KPaH4最不利点卫生器具的流出水头 ，取20KPaHH2+H4=42.64+20=62.64 KPa故水箱安装高度可以满足供水要求。高区水泵扬程计算HbH1+H2+H4 （3.4）H1-贮水池最低水位至水箱进水口所需的压力H1=49.5-(-0.53) =50.03 mH2O=500.3 KpaH2-水泵吸水管和出水管至水箱进水口的水头损失；H2=7.13mH2O71.3KpaH4-水箱进水浮球阀的流出水头 ，取20 KpaHbH1+H2+H4=500.3+71.3+20=591.6 Kpa根据Q=32.196m3/h8.95 L/s , H=591.6Kpa选用水泵800L型水泵2台，一用一备 。(Q=50m3/h , H=80m，N=22KW) (3) 生活水泵的选择生活贮水池及加压水泵设在地下层，水泵直接将水由贮水池提升至屋顶水箱水泵出水量按公寓区最高日最大时用水量的1.2倍计即：Q=1.2×26.83m3/h=32.196 m3/h8.95L/s查给水钢管(水煤气管) 水力计算表可得，当水泵出水量为32.196m3/h(8.95L/S) 时，水泵吸水管取DN100mm,V=1.03m/s ,单位长度水头损失为i=0.22 KPa/m ，吸水管长度4.0米计，吸水管沿程水头损失为hL1=0.22×4.0=0.88Kpa，水泵压水管管径DN=80mm ,V=1.80m/s,单位长度水头损失为i=0.936 KPa/m,压水管长度： L=1.06.048.420.0+1.2376.63，故其沿程水头损失: hy=76.63×0.93=71.3 Kpa3.1.6屋顶水箱容积计算由于屋顶水箱是生活消防合用水箱，故水箱容积=生活贮水容积+消防贮水容积 采用公式 （3.5） 水泵出水量按办公楼最大时用水量的1.2倍计算，即生活贮水容积：Vs =2.0×130.84/4×4=3.9 m3 其中：Qb-水泵出水量，以公寓最大时用水量的1.2倍计 C-安全系数，取2.0 Kb-水泵在一小时内的最大启动次数以4次计消防贮水容积按存贮10 min的室内消防用水量计算 Vx=Qxh×Tx×60/1000 =20×10×60/1000=12.0 m3 高位水箱有效容积为V=3.9+12.0=15.9m3，尺寸为3600×2500×2000mm，水箱支座高度0.4米，水箱安装高程及水位见图。3.1.7贮水池有效容积计算该贮水池为生活与消防共用贮水池， 采用地下式。贮水池有效容积式根据用水要求与水源供水能力而确定。 VVf+Vs+Vt （3.6）其中，Vf-消防贮水量，消火栓消防延续时间以2小时计，Vf=20×2×3600/1000=144 m3Vs-生产用水，本建筑生产用水不计。Vt-生活调节水量，按公寓生活日用水量的20确定，Vt=20×181.6=36.32 m3贮水池有效容积为V=144+36.32=180.32m3，取200 m3，尺寸为12000×6500×3000 mm贮水池高出地面0.3米，上部设检修人孔，基础底部设水泵吸水坑，贮水池为钢筋混凝土结构，具体尺寸配合土建施工3.2 消防工程消防给水系统的确定： 本公寓建筑层数为12层，建筑高度为44米，采用消火栓消防系统和自动喷淋灭火系统。3.2.1消火栓给水系统(1) 消火栓给水系统类型屋顶水箱储存10min的室内消防用水量，其设置高度应保证室内最不利消火栓的水压要求，并在消火栓处设自动启动消防水泵按钮。10min后，由消防泵从贮水池吸水灭火。当室内消防泵发生故障或室内消防用水量不能满足灭火要求时，通过水泵接合器由消防车向室内消防系统供水，本建筑物外设两套消防水泵接合器SQ100，间距大于20米。屋顶设置1个实验消火栓布置详见消防系统图。(2) 消防用水量 根据该公寓建筑的建筑性质和特点，查高层民用建筑设计防火规范可知消防用水量为：室内20L/S 室外20L/S ，每根竖管最小流量为10 L/S，每只水枪最小流量为5 L/S，消火栓间距保证同层任何部分由2支水枪的充实水柱同时到达。(3) 消防水箱本建筑采用生活和消防共用水箱，消防水箱的消防最低水位为46.00，最不利消火栓的静水压为：4.82.20.27.2 mH2O =72 KPa70 KPa，按照高层民用建筑设计防火规范规定，可不设增压设备。(4) 消火栓的布置该建筑总面积为780，建筑总高度为44米，按高层民用建筑设计防火规范(GB50045-95，2001年版) 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。由于该建筑高度不超过50米，故消火栓系统不分区，采用水泵水箱的室内消火栓给水系统。屋顶设高位水箱，供火灾初期用水，地下室设有消防水泵房和消防水池。消火栓选用口径为65mm，喷嘴口径为19mm，长度为20m的麻质水龙带，消火栓箱内均设有远距离启动消火栓的按钮，以便在使用消火栓灭火的同时，启动消防水泵。(5) 消火栓布置间距水带长度取20m，展开时的弯曲折减系数C取0.8，消火栓的保护半径应为：3F12F层高为3.30m，则保护半径消火栓单排布置2股水柱同时可到达室内任何部分，其间距为=17m故在走廊布置四个消火栓，才能满足要求。1F，2F层高为5m和4.5m，均大于3.5m ,故其则保护半径为R=20×0.8+8.48=16+8.48=24.48m24.5m，布置同3-12F(6) 水枪喷嘴处所需水压 水枪喷嘴口径选用19，水枪系数值为0.0097，充实水柱要求不小于10m，取，水枪实验系数值为1.21。则水枪喷嘴处所需水压为： （3.7） =16.9m(7) 水枪喷嘴的出流量 喷口直径19的水枪特性系数B为1.577则 （3.8）=5.2 L/S>5.0L/s (8) 水带的水头损失 19水枪配65的水带，查表知65水带阻力系数值为0.0043，则水带的水头损失为： （3.9） =0.0043×20×5.22 =2.33 mH2O(9) 消火栓口所需水压 Hx= Hq+Hd+Hk （3.10） =16.9+2.33+2.0 =21.23mH2O(10) 校核设置的消防贮水高位水箱最低水位高程为47.30m，最不利点消火栓栓口高程40.3m，则最不利点消火栓口的静水压力为，按高层民用建筑设计防火规范(GB50045-95，2001版) 第7.4.7.2条规定，可不设增压设施。(11) 水力计算按照最不利点消防竖管和消火栓的流量分配要求，最不利消防竖管为XH1出水枪支数为2支，相邻消防竖管即XH2，出水枪支数为2支则1点水枪的射流量为： 进行消火栓给水系统水力计算时，以枝状管路计算。配管水力计算成果见表3.3表3.3 消火栓给水系统配水水力计算表计算管段设计秒流量管长 LDNVIILl/smmmm/sm/mm0-15.23.31000.660.0090.031-210.8361001.380.0361.292-310.87.21001.380.0360.263-421.633.51002.750.1294.315.89其余立管的管径均取DN100mm管路总水头损失为： 消火栓给水系统所需总水压(Hx) 应为：按消火栓灭火总用水量，选消防泵100DL-3型2台，1备1用。，根据室内消防用水量应设置2套水泵结合器。消火栓系统图如图3.3 图3.3 消火栓系统图第3层消火栓的过剩压力为30.54mH2O此压力由减压孔板消耗，孔板的阻抗系数为：S= （3.11） =30.54/5.22=1.13 由以上计算查表可知，该公寓应在13层的消火栓支管处设置减压孔板，减压孔板选型见表3.4。表3.4 消火栓减压孔板计算表消火栓编号消火栓所在楼层消火栓口动水压力过剩压力消火栓口径减压孔板直径KpaKpammmm012198.30650111231.633.36501'10265.867.56502'9300101.76503'8334.1135.86504'7368.31706505'6402.5204.26506'5436.7238.46507'4470.9272.66508'3505306.765339'2551.6353.3653310'1603.4405.1653311'-1655.2456.965333.2.2自动喷淋系统根据自动喷水灭火系统设计规范(GB50084-2001) ，采用特性系数法计算，本建筑为中危险级建筑物，按中危险一级计算。查表得：设计喷水强度，喷头工作压力0.1MPa，为安全，系统的最不利点处喷头的工作压力按0.1MPa计算。喷头采用闭室吊顶型玻璃球洒水喷头，作用温度为，。(1) 喷头的布置查表得：中危险级1级建筑物的设计喷水强度为，作用面积为160，最不利点喷头工作压力为0.1MPa，即100KPa，喷头特性系数则设计流量，最不利点喷头选定在最高层最远处根据建筑物的结构与性质，本设计喷头采用矩形的布置形式，间距为2.3m和3.6m，使保护范围内无空白点，每个喷头的保护面积为自动喷淋系统图如下：图3.4 自动喷淋系统图(2) 水力计算：具体计算结果见表3.4：表3.4 自动喷淋水力计算表节点编号管段编号节点水压节点流量管段流量管径流速管道比阻管长管段水头损失HqQDALhKpa(L/s) (L/s) mm(m/s) S2/L2mKpa1100.00