给排水设计毕业论文 57页

'2014届土木工程毕业设计摘要本次设计要求完成一栋22层(另含地下一层)办公楼的建筑给水排水工程设计。设计的大体内容为：建筑内部给水系统、建筑内部排水系统、建筑内部消火栓给水系统、自动喷水灭火系统。本设计主要依据《建筑给水排水设计规范》、《建筑给水排水设计手册》，并参照了《建筑给水排水工程》、《高层建筑给水排水工程》等相关教材进行的。给水方式采用分区变频泵加压供水，不同分区分别设置变频水泵，低区由市政管网直接供水。排水采用污废水合流排放系统，即粪便污水、洗涤废水汇合于同一干管排出，经化粪池处理后，污水流入检查井，再进入市政管网。根据该建筑的危险等级，设置消火栓、湿式自动喷水灭火系统，消火栓系统采用临时高压给水系统，由屋顶高位消防水箱及消火栓泵-消防水池联合供水；自动喷水灭火系统采用湿式系统，临时高压给水系统，由屋顶高位消防水箱及消火栓泵-消防水池联合供水。关键词：给水系统；排水系统；消火栓给水系统；自动喷水灭火系统；分区给水；2 2014届土木工程毕业设计SummaryThisdesignrequiresthecompletionofa22-story(alsoincludingthegroundfloor)officebuildingbuildingwatersupplyanddrainageengineeringdesign.Thegeneralcontentsofthedesignare:theinternalwatersupplysystemofthebuilding,theinternaldrainagesystemofthebuilding,theinternalfirehydrantwatersupplysystemofthebuilding,andtheautomaticsprinklerfireextinguishingsystem.Thisdesignismainlybasedonthe"DesignCodeforConstructionWaterSupplyandDrainage"andthe"DesignManualforConstructionWaterSupplyandDrainage",andreferstorelevantteachingmaterialssuchas"ConstructionWaterSupplyandDrainageEngineering"and"High-riseBuildingWaterSupplyandDrainageEngineering".Thewatersupplymethodadoptsapartitionfrequencyconverterpumptopressurizewatersupply,andvariablefrequencypumpsaresetupindifferentdistricts,andthelowareaisdirectlysuppliedbythemunicipalpipenetwork.Drainageusesasewagewastewaterco-flowdischargesystem,thatis,excrementsewageandwashingwastewateraredischargedinthesamedrypipe.Aftertreatmentwithseptictanks,sewageflowsintotheinspectionwellandthenentersthemunicipalpipenetwork.Accordingtothehazardlevelofthebuilding,firehydrantandwetautomaticsprinklersystemaresetup.Keywords:watersupplysystem;Drainagesystem;Firehydrantto2 2014届土木工程毕业设计1 2014届土木工程专业毕业设计目录第一部分设计说明书1第1章概述11.1工程概况11.2市政给水排水设计资料11.2.1给水水源11.2.2市政排水11.3设计依据11.3.1参考资料11.3.2设计资料2第2章设计方案说明32.1给水系统32.1.1给水系统的组成32.1.2给水方式的选择32.1.3供水水源42.1.4加压设备及构筑物42.1.5管道的布置与敷设42.2排水系统52.2.1排水系统的组成52.2.2排水系统的选择52.2.3管道的布置与敷设52.2.4设计参数72.3消火栓系统82.3.1消火栓给水系统组成82.3.2消火栓用水量97 2014届土木工程专业毕业设计2.3.3消防初期用水92.3.4消火栓布置92.3.5消火栓系统设计102.4雨水系统102.4.1建筑屋面雨水排水系统的选择10第二部分计算说明书12第3章建筑给水系统123.1最高日用水量和最高日最大时用水量计算123.2水池和水表的计算123.2.1水池容积的确定123.2.2水表的确定选择133.3水力计算及管网所需压力计算153.3.1给水管网设计秒流量和水力计算153.3.2设计秒流量153.3.3商铺区水力计算243.3.4水表的选择263.3.5生活给水系统所需压力263.4设备的计算与选择273.4.1生活给水泵的选择27第4章建筑污废水排水系统244.1排水设计秒流量244.2排水管网的水力计算254.2.1住宅区卫生间排水系统水力计算25第5章建筑雨水排水系统277 2014届土木工程专业毕业设计5.1雨水排水系统的水力计算275.1.1雨水量计算27第6章建筑消火栓系统296.1设计参数及消火栓的选定296.2消火栓给水系统计算296.2.1消火栓的布置296.2.2消防水枪喷嘴处所需的水压306.2.3消防水枪喷嘴射流量306.2.4水带阻力316.2.5消火栓口所需水压316.2.6增压设施的校核316.3消防管网水力计算316.3.1水泵供水工况316.3.2水泵供水消火栓管网水力计算326.4消防水泵的计算和选择33第7章建筑自动喷水灭火系统347.1系统设计参数347.2喷头及管网布置347.3自动喷淋系统的水力计算357.4管道系统的减压措施387.5自动喷淋系统水泵选择39主要参考文献40致谢417 2014届土木工程专业毕业设计7 2014届土木工程专业毕业设计第一部分设计说明书第1章概述1.1工程概况本次设计内容为合肥某办公楼给排水设计。建筑高度76.4m，地上22层，地下一层（车库兼人防），总建筑面积约22,900m2（其中地上21000m2，地下1900m2），1－22层为办公用房。室内外地坪高差为0.45m，冻土深度0.3m，室外城市给水管网管径为DN200，管顶覆土厚度为0.9m，可提供的最低压力为0.30Mpa；位于建筑物北侧的室外排水管管径为DN300，管顶覆土厚度为0.7m。采用污废合流制；卫生间排水采用专用通气立管，污水经化粪池处理后排入市政管网；地下室废水在地下室设集水坑及排污泵，出水管与消防电梯下集水坑潜污泵出水管合并提升至小区排水管网。本建筑物所有给水排水均按高层建筑给排水要求进行设计。需要设计给水系统、排水系统、消火栓系统、自动喷水系统。设计包括各系统的方案比较与确定、管网布置、水力计算、设备计算及选型等内容。7 2014届土木工程专业毕业设计1.2市政给水排水设计资料1.2.1给水水源以城市自来水管网为水源，室外给水管网位于建筑物的南侧，距离外墙为15m，接管点埋深2.1m，管径为DN150，管材为钢塑管。城市给水管网水压为0.30MPa，因办公楼供水安全可靠及稳定性要求较高，不建议采用直接供水方式。1.2.2市政排水城市排水管道为污废合流的排水管。其管径为DN450，管顶埋深为3m，与楼相距30m。1.3设计依据1.3.1参考资料[1]《建筑给水排水设计规范》（GB-50015-2003）（2009年版）[2]《自动喷水灭火系统设计规范》（GB-50084-2001）（2005年版）[3]《建筑设计防火规范》（GB-50016-2014）（2014年版）[4]《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974-2014）（2014年版）[5]《建筑给水排水制图标准》(GB/T50106-2010)（2010年版）[6]《建筑灭火器配置设计规范》(GB50140-2005)（2005年版）[7]《房屋建筑制图统一标准》(GB/T50001-2001)（2001年版）1.3.2设计资料建设单位提供的本工程有关资料和相关图纸7 2014届土木工程专业毕业设计7 2014届土木工程专业毕业设计第2章设计方案说明2.1给水系统2.1.1给水系统的组成高层建筑物内部给水系统一般由引入管、水表节点、增压及贮水设备（包括水泵、贮水池等）、给水管网（包括干管、立管、支管、分支管）、给水附件（包括阀门、水锤消除器等）、配水设施、水表等组成。2.1.2给水方式的选择室内给水方式指建筑内部给水系统的供水方案。是根据建筑物的性质、高度、配水点的布置情况以及室内所需水压、室外管网水压和配水量等因素，通过综合评判法决定给水系统的布置形式。本项目市政管网可提供的常用资用水头0.30MPa，仅够建筑内部低层用水要求，故考虑二次加压。高层建筑给水方式比较多，适用范围各不相同，经楼体结构以及经济技术比较，室内给水系统拟采用变频泵供水方式。变频供水方式是高层建筑中常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，使运行可靠、合理、节能。变频泵给水方式有独立的供水系统，供水安全可靠，水压稳定；各区水泵的流量和扬程按各区需要设计，运行动力费用合理；水泵集中布置，便于管理。调节水泵的转速可改变水泵的流量、扬程和功率，使水泵的出水量随时与管网的用水量相一致，对于不同的流量可以处于较高效率范围内运行，以节省电能。8 2014届土木工程专业毕业设计综上所述，本项目采用无水箱设水泵的给水方式。其生活给水水源由室外给水泵房内贮水池，经二次加压供给，为保证供水可靠性，生活给水采用微机变频调速全天供水。2.1.3供水水源从市政管网分别接入2根DN150塑钢管至室外生活给水泵房和消防泵房。2.1.4加压设备及构筑物位于地下一层的水泵房的贮水池及变频泵。2.1.5管道的布置与敷设本设计水表前生活给水管道采用内衬塑钢管，丝接；表后冷水采用冷水PP-R管，粘接，管材及管件公称压力等级1.25MPa，热熔连接；连接配件应与管材相应配套。热水采用专用热水PP-R管，粘接，管材及管件公称压力2.0MPa。消火栓系统管道采用焊接钢管，焊接，与消火栓支管卡箍连接，与阀门法兰连接，与消火栓丝接。9 2014届土木工程专业毕业设计2.2排水系统2.2.1排水系统的组成排水系统一般由卫生器具或生产设备受水器、排水管系统、通气管系统、清通设备（包括清扫口、检查口和检查井）等组成。本系统卫生器具包括办公卫生器具。排水管道包括器具排水管（含存水弯）、横支管、立管、埋地干管。清通设备包括在横支管顶端的清扫口，设在立管和较长横干管上的检查口。排水系统流程图为：卫生器具及排水设备→室内排水管网→室外排水管网。2.2.2排水系统的选择根据《给排水设计手册-建筑给排水》第三版，排水系统划分为合流制和分流制两种。基于毕业设计任务书要求，本设计的排水系统排水方式为合流制。建筑内部排水管道内是水气两相流。排水管道系统与大气相通的通气管道系统。通气管道系统有排水立管延伸到屋面上的伸顶通气管、专用通气管。2.2.3管道的布置与敷设本设计雨水管采用给水PVC-U管及给水配件，管材选用公称压力不小于0.6MPa。污废水和通气立管采用PVC-U双壁中空螺旋消音排水塑料管，粘接。2.2.4设计参数为保证管道系统有良好的水利条件，稳定管内气压，防止水封破坏，保证良好的室内环境卫生。（1）设计充满度根据排水横支管最大设计充满度表中查知：生活排水管道在管径小于125mm的情况下最大设计充满度0.5。（2）管道坡度本设计采用的是PVC-U排水塑料管，排水横管的坡度大多选为标准坡度0.026，其余按不小于允许最小坡度取值。11 2014届土木工程专业毕业设计（3）最小管径大便器最小管径为100mm。11 2014届土木工程专业毕业设计2.3消火栓系统2.3.1消火栓给水系统组成1.消火栓设备建筑消火栓一般由水枪、水带、消火栓组成，均安装于消火栓箱内。水带口径选用65mm两种，水带长度25m；水带材质为麻织，水带长度应根据水力计算选定。建筑室内保证任何一处均有2股水柱同时到达。水枪的充实水柱为13m。消火栓采用单出口消火栓，每个消火栓箱内配有DN65消火栓一个，长度25m长衬胶水带一条，DN65×19mm直流水枪一支，并配有消防启动按钮各一个。2.水泵接合器在建筑消防给水系统中，均应设置水泵接合器。3.消防管道本工程的消防管道采用独立设置形式。4.消防水池消防水池用于在无室外的消防给水源情况下，贮存火灾持续时间内的室内消防用水量。12 2014届土木工程专业毕业设计2.3.2消火栓用水量本工程为高层办公楼，水量根据《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014规定，按一次火灾设防，室内消火栓用水量为20L/s，火灾延续时间3h。2.3.3消防初期用水发生火灾前10min由屋顶消防水箱供水。2.3.4消火栓布置消火栓管道布置竖向及水平成环状。消火栓布置确保同层相邻两个消火栓的水枪充实水柱同时到达室内任何部位。室内消火栓箱体尺寸为（高×宽×厚）：1000×700×240，为铝合金单开门，消火栓处设水泵启动按钮及警铃，箱内设置消防软管卷盘。屋顶消防水箱间内做试验用消火栓，消火栓系统按《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》（GB50242-2002）4.3.1做试射实验。另外，消防电梯的前室也需要设消火栓。2.3.5消火栓系统设计（1）消火栓系统划不分区。（2）消火栓内均设有消防按钮，火灾时可直接启动消防水泵。（3）消火栓系统采用环状管网设计，可满足火灾时的消防要求。2.4雨水系统2.4.1建筑屋面雨水排水系统的选择建筑屋面雨水排水系统与这些条件有关:管道的设置、管内的压力、水流状态和屋面排水条件等。本次设计为外排水系统、重力半有压流、无沟排水、单斗和多斗并用系统。本工程采用有组织排水，屋面设置雨水斗，收集雨水，经雨水立管由一层直接排入室外雨水检查井中。表2.1.1屋面雨水斗的最大泄流量（L/s）14 2014届土木工程专业毕业设计雨水斗规格（mm）5075100125150重力流排水系统1个雨水斗泄流量（L/s）—5.610.0—2387式雨水斗1个雨水斗泄流量（L/s）—8.012—26满管压力流排水1个雨水斗泄流量（L/s）6-1812-3225-7060-120100-140本设计建筑所在城市为安徽合肥地区，查《建筑给水排水设计手册》第二版（上册）表3.1.3，可设降雨历时t=5min，设计重现期P=3，查《建筑给水排水设计规范》上册附录得：安徽合肥地区暴雨强度为q5=1.57L/（s·100m2），h5=56mm/h。14 2014届土木工程专业毕业设计第二部分计算说明书第3章建筑给水系统3.1最高日用水量和最高日最大时用水量计算本建筑是一幢普通办公楼，一到二十二层为办公，每7m2按1个人计算，一层227人。拟定办公最高日生活用水定额为q=50L/(人•班)，对应小时变化系数为kh=1.5，使用时间：8h。1、最高日用水量：Qd=(Mi×Qdi)/1000（2-1）式中Qd——最高日用水量，m3/d；Mi——用水单位数量（人数、床位数等）；Qdi——最高日生活用水定额，L/（人•d）。低区最高日用水量：Qd1=(681×50)/1000=34.05m3/d中区最高日用水量：Qd2=(2270×50)/1000=113.5m3/d高区最高日用水量：Qd3=(2043×50)/1000=102.15m3/d用水量总计：Qd=Qd1+Qd2+Qd3=249.7m3/d未遇见水量：Qdx=（Qd1+Qd2+Qd3）×10%=24.97m3/d则最高日用水量为：Qd+Qdx=274.67m3/d2、最大小时用水量：Qh=Qd/T•Kh（2-2）式中Qh——最大小时用水量，m3/h；17 2014届土木工程专业毕业设计T——建筑物内每天用水时间，h；Kh——小时变化系数。生活最大小时用水量：Qh=274.67/8×1.5=51.5m3/h3.2水池和水表的计算3.2.1水池容积的确定当在市政的供水管网，不能够满足建筑的用水量要求，而又不被允许直接从室外的管网抽水，应当设置贮水池。贮水池的容积，应当根据用水的对象要求。贮水池的生活调节容积可按下式计算：（3.2.1）（3.2.2）式中—贮水池有效容积，；—水泵的出水量，/h；—水泵的进水量，/h；—水泵运行时间，h；—水泵运行间隔时间，h。池生活贮水容积。此时，可采用建筑日用水量的百分数估算生活贮水量，取日用水量的20%～25%，最大不得大于48h用水量。本设计生活贮水池独立设置，生活贮水池容积取日用水量的20%，则生活有效容积为：Vy=20%×274.67=54.93≈55m3(3.2.3)17 2014届土木工程专业毕业设计3.2.2水表的确定选择水表的选择应当包括确定水表的类型和口径。可按照设计的流量不大于水表的最大流量来确定水表口径。表3.2.1水表水头损失允许值（kPa）表型正常用水时消防时旋翼式<24.5<49.0螺翼式<12.8<29.4本设计中，由两根DN150的引入管将市政给水引入建筑内，按每条引入管内流速为1.0m/s，估算每根引入管的流量为65/h，选用LXL-100N水平螺翼式冷水水表，公称直径为100mm，最大流量为120/h，公称流量60/h。水流经过水表的水头损失为：<12.8kPa，符合要求。每条引入管分别设置一组LXL-100E水平螺翼式冷水水表。。17 2014届土木工程专业毕业设计3.3水力计算及管网所需压力计算给水管网的水力计算的目的在于确定各管段的管径和给水系统所需压力。本设计工程采用微机变频调速给水，给水系统，需复核室外管网提供的水压是否满足低区给水系统所需压力以及需要确定选择水泵。3.3.1给水管网设计秒流量和水力计算进行给水管网最不利管段的水力计算，其目的主要是算出各管段的设计秒流量，标出各管段的长度，并且计算出每个管段的当量数，进而再根据水力计算表查出各管段的管径，以及每m管长的沿程水头损失，并计算管段沿程水头损失，最后要算出管段的水头损失之和，进而再根据总的水头损失来算出所需的压力。3.3.2设计秒流量1、根据《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2009）3.6.5条之规定，酒店建筑设计秒流量计算公式采用下式计算：（2-8）式中qg——设计秒流量（L/s）——系数，设计中取2.5Ng——计算管段的卫生器具给水当量总数2、本建筑低区给水系统图如图2-1，低区给水系统计算表见表2-2：40 图2-1低区给水系统系统图40 40 2014届土木工程专业毕业设计表2-2低区给水水力计算表前编号后编号当量(N)流量(l/s)管径(DN)流速(m/s)坡度(MPa/m)管长(m)水损(MPa)120.500.10100.960.002320.500.0012231.001.30401.030.000620.700.0004341.501.40401.110.000710.900.0006452.001.50401.190.000800.500.0004565.001.77500.830.000303.000.0009679.002.00500.940.000382.100.00087818.002.37501.120.000523.000.00168927.002.66501.250.0006512.000.0077H1=2+12=14m由建筑物的实际情况，沿程水头损失H2=1.47m，计算其局部水头损失得：H3=∑hj=30％∑hi=0.3×1.47=0.441m(2-11)入户管DN100，流速v=0.78m/s，水表井里水表按q=3.996m3/h计，选用LXS-32C螺翼式水表，公称直径32mm，其常用流量为6.0m3/h>3.996m3/h，过载流量为12m3/h。所求水表水头损失为：hd=q2g/(Q2max/100)=3.9962/(122/100)=0.011m(2-12)H5=5m经计算得出低区给水系统所需压力H：H=H1+H2+H3+H4+H5(2-13)40 2014届土木工程专业毕业设计=14+1.36+0.408+0.011+5=20.938m因为20.938m<30m；低区由市政直接供水。式中H——建筑内给水系统所需水压，KPa；H1——引入管起点至最不利配水点位置高度所要求的静水压，KPa；H2——引入管起点至最不利配水点给水管路即计算管路的沿程水头损失，KPa；H3——引入管起点至最不利配水点给水管路即计算管路局部水头损失，KPa；H4——水流通过水表时的水头损失，KPa；H5——最不利配水点所需的最低工作压力，KPa。2.4.7中区给水管网水力计算1、由设计原始资料可知，本建筑中区为办公。2、查表可知中区卫生器具的当量值如下：表2-8给水当量表给水配件名称大便器淋浴器洗脸盆洗衣机洗涤盆给水当量0.50.750.751.00.753、本建筑中区给水系统图如图2-2，中区给水系统计算表见表2-9：40 2014届土木工程专业毕业设计40 2014届土木工程专业毕业设计图2-2中区给水系统图表2-9中区给水水力计算表前编号后编号当量(N)流量(l/s)管径(DN)流速(m/s)坡度(MPa/m)管长(m)水损(MPa)121.000.20200.620.000530.500.0003231.501.40401.110.000710.700.0005342.001.50401.190.000800.600.0005452.501.57500.740.000240.500.0001563.001.62500.760.000260.600.000240 2014届土木工程专业毕业设计673.501.66500.780.000271.200.0003787.001.89500.890.000343.000.00108910.502.07500.980.000413.000.001291014.002.22501.050.000463.000.0014101117.502.35501.110.000523.000.0015111221.002.47501.170.000573.000.0017121324.502.58501.220.000613.000.0018131428.002.69501.270.000663.000.0020141531.502.78501.310.000703.000.0021151635.002.87501.350.0007525.000.0186H1=39+0.8=39.8m由建筑物的实际情况，沿程水头损失H2=3.32m，计算其局部水头损失得：H3=∑hj=30％∑hi=0.3×3.32=0.996m流量q0-1=0.62L/s=0.62×3.6=2.232m3/h，选用LXS-20C旋翼湿式水表，公称直径20mm，其常用流量为2.5m3/h>2.232m3/h，过载流量为5m3/h。所求水表水头损失为：hd=q2g/(Q2max/100)=2.2322/(52/100)=0.02mH5=5m经计算得出高区给水系统所需压力H：H=H1+H2+H3+H4+H5=39.8+3.32+0.996+0.02+5=49.136mQ=2.87×3.6=10.33m3/h4、中区水泵选型40 2014届土木工程专业毕业设计根据本建筑高区给水系统设计计算可得，选择IS型单级单吸轴向吸入离心泵两台，一用一备，型号为IS80-50-200A，转速2900r/min，流量28m3/h，扬程55m，效率53％，电机功率11kW，必须气蚀余量2.5m，质量45Kg。3.4.2高区给水管网水力计算1、由设计原始资料可知，本建筑高区为办公。2、查表可知高区卫生器具的当量值如下：表2-10给水当量表给水配件名称大便器淋浴器洗脸盆洗衣机洗涤盆给水当量0.50.750.751.00.7540 2014届土木工程专业毕业设计3、本建筑高区给水系统图如图2-2，高区给水系统计算表见表2-9：40 2014届土木工程专业毕业设计图2-3高区给水系统图表2-11高区给水水力计算表前编号后编号当量(N)流量(l/s)管径(DN)流速(m/s)坡度(MPa/m)管长(m)水损(MPa)121.000.20200.620.000530.500.0003231.501.40401.110.000710.700.0005342.001.50401.190.000800.600.0005452.501.57500.740.000240.500.0001563.001.62500.760.000260.600.0002673.501.66500.780.000271.200.0003787.001.89500.890.000343.000.00108910.502.07500.980.000413.000.001240 2014届土木工程专业毕业设计91014.002.22501.050.000463.000.0014101117.502.35501.110.000523.000.0015111221.002.47501.170.000573.000.0017121324.502.58501.220.000613.000.0018131428.002.69501.270.000663.000.0020141531.502.78501.310.0007045.000.0316H1=66+0.8=66.8m由建筑物的实际情况，沿程水头损失H2=5m，计算其局部水头损失得：H3=∑hj=30％∑hi=0.3×5=0.15m流量q0-1=0.62L/s=0.62×3.6=2.232m3/h，选用LXS-20C旋翼湿式水表，公称直径20mm，其常用流量为2.5m3/h>2.232m3/h，过载流量为5m3/h。所求水表水头损失为：hd=q2g/(Q2max/100)=2.2322/(52/100)=0.02mH5=5m经计算得出高区给水系统所需压力H：H=H1+H2+H3+H4+H5=66.8+4.41+1.323+0.02+5=77.553mQ=2.78×3.6=10.008m3/h4、高区水泵选型根据本建筑高区给水系统设计计算可得，选择IS型单级单吸轴向吸入离心泵两台，一用一备，型号为IS150-50-200A，转速2900r/min，流量28m3/h，扬程90m，效率55％，电机功率13kW，必须气蚀余量2.5m，质量45.3Kg。40 2014届土木工程专业毕业设计第4章建筑污废水排水系统4.1排水设计秒流量根据《建筑给水排水设计规范》（GB-50015-2003）(2009版)，按建筑物类型，我国生活排水设计秒流量计算公式有两个。对办公楼建筑用水设备使用不集中，其生活排水设计秒流量按下式计算：（4.1.1）式中qp—计算管段排水设计秒流量，L/s；—计算管段卫生器具排水当量总数；qmax—计算管段上排水量最大的一个卫生器具的排水流量，L/s；α—根据建筑物用途而定的系数，查下表根据建筑物用途而定的系数α值表4.1.1根据建筑物用途而定的系数α值建筑物名称集体宿舍、旅馆和其他公共建筑的公共盥洗间和厕所间住宅、旅馆、医院、疗养院、休养所的卫生间α值α=1.5α=2.0-2.5表4.1.2卫生器具排水流量、当量和排水管的管径序号卫生器具名称卫生器具类型排水流量（L/s）排水当量排水管管径（mm）1洗脸盆—0.250.7532-502淋浴器—0.150.45503大便器冲洗水箱1.504.5010040 2014届土木工程专业毕业设计4家用洗衣机—0.501.50505洗涤盆—0.331.00504.2排水管网的水力计算建筑内部横向排水管道按圆管均匀流公式计算：q=ωv(4.2.1)(4.2.2)式中：q—计算管段的排水设计秒流量（L/s）；w—管段在设计充满度的过水断面，m2；V—流速（m/s）；R—水力半径，m；I—水力坡度，即管道坡度；n—管道粗糙系数，塑料管取0.009；铸铁管为0.013；钢管取0.012；混凝土管、钢筋混凝土管为0.013-0.014。4.2.1卫生间排水系统水力计算（1）横支管水力计算按公式（4.1.1）计算排水设计秒流量，其中α取2.5，卫生器具当量和排水流量按表4.1.2选取，计算出各管段的设计秒流量后查《建筑给水排水工程》第六版附表5-1，确定管径和坡度（均采用标准坡度）。系统水力计算草图如下：40 2014届土木工程专业毕业设计图4.2.1排水系统水力计算草图卫生间排水系统水力计算表如下：管段编号卫生器具名称、数量总Np设计秒流量Qp管径Dn坡度i洗涤盆大便器小便器洗脸盆Np=1Np=4.5Np=0.3Np=0.7540 2014届土木工程专业毕业设计1--2　1　　4.50.559117500.0262--3　2　　90.77750.0263--4　3　　13.50.9318161000.0264--5　3　114.250.955981000.0265--613　115.751.002471000.0266--717　133.751.4442741000.0267--8274337.951.5284861000.026（2）立管计算立管接纳的排水当量总数为Np=37.95×21=796.95立管最下部管段排水设计秒流量=0.12×2.5+1.5=6.82L/s查《建筑给水排水工程》第六版中附表5-1及表5-8，选用立管管径de=110m。（3）通气管道计算因为本建筑设计高度54.3m，通气立管长度大于50m，空气在管内流动时阻力损失增加，为保证排水支管内气压稳定，通气立管管径应与排水立管相同，即通气立管管径取de=110mm。40 2014届土木工程专业毕业设计第5章建筑雨水排水系统5.1雨水排水系统的水力计算5.1.1雨水量计算屋面雨水排水系统雨水量的大小是设计计算雨水排水系统的依据，其值与该地暴雨强q、汇水面积F以及径流系数φ有关，屋面径流系数一般取φ=0.9，设计重现期为3年。雨水量可按以下两个公式计算：(5.1.1)(5.1.2)式中Q—屋面雨水设计流量；F—屋面设计汇水面积；q5—当地降雨历时为5min时的暴雨强度，L/(s·100m2)；h5—当地降雨历时为5min时的小时降雨深度，mm/h；φ—径流系数，屋面取0.9。查《建筑给水排水设计手册》第二版（上册）附表3.1-3可知，本设计降雨历时t=5min，设计重现期P=3年时，降雨强度q5=1.57L/(s·100m2)，h5=56mm/h。屋面的汇水面积较小，一般以m2计算。屋面都有一定的坡度，汇水面积不是按实际面积而是按水平投影面积计算。表5.1.1各雨水立管汇水面积表40 2014届土木工程专业毕业设计雨水立管汇水面积（m2）雨水立管汇水面积（m2）YL—154.03YL—274.4YL—342.31YL—440YL—554.03YL—674.4YL—742.31YL—840为安全及时地排除屋面雨水，防止天沟积水过深，造成屋面漏水，在计算雨水量时要乘以一个系数，即屋面校正系数k。屋面坡度小于2.5%时，k取1.0；屋面坡度大于或等于2.5%时，k取1.5-2.0。本设计取k=1.0。雨水设计流量计算：(5.1.3)式中Q—雨水设计流量（L/s）；k—校正系数，本设计取1；ф—径流系数，屋面ф=0.9；q—设计暴雨强度，；F—汇水面积（）。代入数据计算所得数据填入雨水设计流量计算表。表5.1.2雨水设计流量计算表立管汇水面积m2设计暴雨强度雨水设计量L/s管径mm40 2014届土木工程专业毕业设计YL-154.031.570.76100YL-274.41.571.05YL-342.311.570.60YL-4401.570.57YL-554.031.570.76YL-674.41.571.05YL-742.311.570.60YL-8401.570.57本设计选取87（79）型雨水斗，查《给水排水设计手册》第2册建筑给水排水可知在选取75mm口径的情况下最大泄流量为9.5L/s，DN100的雨水立管最大允许汇水面积为680m2，最大排水流量为19L/s，由此可见本设计选取DN100雨水立管，口径75mm87型雨水斗能够满足设计要求。排出管：排出管管径应该不小于立管管径，因此排出管管径采用110mm。埋地管：埋地管最小管径为200mm。查规范可知可以满足排水要求。第6章建筑消火栓系统6.1设计参数及消火栓的选定本建筑总高度为66m。需设置室内消火栓给水系统。根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974-2014）（2014年版）（以下简称《消规2014》）P22表3.6.2不同场所的火灾延续时间查得，火灾延续时间按3.0h计算。根据《消规2014》P19表3.5.2建筑物室内消火栓设计流量查得，民用建筑h≥24m室内消火栓设计流量为20L/s，同时使用消防水枪数4支，每根竖管最小流量为10L/s。按《消规2014》P51—7.4.2规定，室内消火栓直径为65mm的消火栓，水枪喷嘴直径d=19mm，衬胶水龙带长度Ld=25m。根据《消规2014》P53—7.4.12规定消火栓栓口动压不应小于0.3540 2014届土木工程专业毕业设计MPa，且消防水枪的充实水柱应按Hm=13m计算。6.2消火栓给水系统计算6.2.1消火栓的布置消火栓应当设在走道、楼梯口附近等明显且易于取用。按《消规2014》P51—7.4.6，室内消火栓的布置应满足同一平面有2支消防水枪的2股充实的水柱同时达到任何部位的要求，因此本次设计采用2根消火栓的设计。消防电梯是消防队员进入高层建筑进行扑救的重要设施，在消防电梯的前室应设置消火栓。建筑内采用统一规格的消火栓，消火栓口径DN65，配备水龙带的长度为25m，水枪喷嘴口径19mm。消火栓的保护半径可按下式计算：R＝(6.2.1)式中C—弯曲折减系数，一般取0.8~0.9；R—消火栓的保护半径，m；—水带长度，m；—充实水柱的长度，m；因此，消火栓的保护半径为：，取29m。消火栓口中心离地面高度为1.10m，栓口出水方向宜向下或与设置消火栓的墙面相垂直。消火栓均应布置在走道、楼梯附近等明显易于取用的地点。室内消火栓箱体尺寸为（高×宽×厚）：1000×700×240，设铝合金单开门，箱内设置消防软管卷盘。具体布置见平面图。6.2.2消防水枪喷嘴处所需的水压水枪喷嘴处所需要的压力按下式计算：(6.2.2)40 2014届土木工程专业毕业设计式中—水枪喷嘴处水压，mH2O；—水枪实验系数；—水枪充实水柱，m；—水枪系数。经过查表，水枪喷口直径选19mm，水枪系数ф值为0.0097，充实水柱取=13m。水枪实验系数值为1.21。因此，水枪喷嘴处所需水压为：13.32mH2O6.2.3消防水枪喷嘴射流量水枪实际射流量按下式计算：(6.2.3)式中u—流量系数，采用u=1.0；—水枪喷嘴口径，mm；B—水流特性系数，查表得：喷口直径19mm的水枪水流特性系数为1.577。4.58L/s<5L/s此处按5L/s计算，则水枪喷嘴处所需水压为15.853m，即Hq=15.853m。6.2.4水带阻力水带阻力损失按下式计算：(6.2.4)式中—水带阻力损失，m；—水带阻力系数；40 2014届土木工程专业毕业设计—水带有效长度，m；—水枪喷嘴出流量，L/s。19mm水枪配65mm水带，衬胶水带阻力较小，室内消火栓水带多为衬胶水带。本工程亦选用衬胶水带。查表可知：65mm的水带的阻力系数值为0.00172。水带的阻力损失：m6.2.5消火栓口所需水压消火栓口所需的水压按下式计算：(6.2.5)式中—水枪喷嘴处的压力，kPa；—水带的水头损失，kPa；—消火栓栓口水头损失，按20kPa算则最不利消火栓口处所需的水压为：mH2O=189.28kPa6.3消防管网水力计算消防栓管网为环状管网，在进行水力计算时，假设环状管网某段断开，并确定最不利计算管段，按枝状管路进行水力计算。6.3.1水泵供水工况由消防栓泵向管网供水，水流自下向上流动。计算出消防流量由消火栓泵至最不利点消火栓处的水头损失，为选择消火栓泵提供依据。最不利消防立管为X1L—1，出水枪数为2支，相邻竖管即X1L—2由前面计算知：立管X1L—1上22层消火栓口的压力为Hxh=18.928mH2O，消防水枪射流量为qxh0=5.0L/s。40 2014届土木工程专业毕业设计即18.928mH2O。40 2014届土木工程专业毕业设计6.3.2水泵供水消火栓管网水力计算1点处消火栓处的压力为：Hxh1=Hxh0+ΔH（0到1消火栓距离）+h（1-2管段的水头损失）：代入数据计算得：Hxh1=Hxh1+ΔH+h=18.928+2.9+0.0186=21.849mH2O1点消火栓的消防出水量：qxh1=Hxh=q2xh/B＋Az×Ld×q2xh＋2.0===5.34L/s41 2014届土木工程专业毕业设计表6.3.1消火栓给水系统配管水力计算表管段设计秒流量q（L/s）管径DN(mm)流速V(m/s)i(kpa/m)管长L(m)水头损失i·L(kpa)0—151000.580.07492.90.2171—25+5.34=10.341001.190.28748.713.9772—310.341001.190.2870.810.2323—42×10.34=20.681002.351.121.2011.3454—520.681002.351.122022.4=38.171由上表知管路沿程水头损失3.8171mH2O，管路总水头损失为4.20m。6.4消防水泵的计算和选择消防水泵的流量，应按满足火灾、发生时建筑内消火栓使用总数的每个消火栓的设计流量之和计算。消防水泵的扬程按下式计算：Hx=H1+Hxh+Hw（6.4.1）式中Hx—消防水泵的压力，kPa，Hxh—最不利点消火栓所需水压，kPa；Hw—管网水头损失，kPa；H1—消防水池最低水位与最不利消火栓的压力差，kPa消火栓给水系统所需总水压Hx应为Hx=H1+Hxh+Hw=63+25+3.8171=91.81m43 2014届土木工程专业毕业设计按消火栓消防总用水量Qx=20.68L/s，=100m，选择CK/26HA消防泵两台，一用一备。水泵性能参数Q=20.97L/s。H=75.6m，电动机功率N=30kW。由于各个消火栓所在位置和高程不同，所以消火栓口的水压不同，对于压力过大的消火栓处需设置减压阀。43 2014届土木工程专业毕业设计第7章建筑自动喷水灭火系统7.1系统设计参数根据《建筑设计防火规范》GB50016—2014版规定本建筑需设置自动喷水系统。按《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084—2001版规定本设计的火灾危险等级取中危险级I级，设计喷水强度6L/（min·m2），作用面积160m2。表7.1.1民用建筑和工业厂房的系统设计基本参数火灾危险等级喷水强度[L/(min·m2）]作用面积（m2）喷头工作压力（MPa）轻危险级41600.1中危险级Ⅰ6Ⅱ8严重危险级Ⅰ12260Ⅱ167.2喷头及管网布置喷头的布置间距要求在所保护的区域内任何部位发生火灾都能得到一定强度的水量，喷头的布置形式应根据顶棚、吊顶的装修要求布置成正方形、长方形与菱形三种形式。间距应按下列公式计算：为正方形布置时°为长方形布置时，要求：为菱形布置时54 2014届土木工程专业毕业设计式中，R—喷头的最大保护半径（m）见下表：54 2014届土木工程专业毕业设计表7.2.1同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距喷水强度[L/(min·m2)]正方形布置的边长（m)矩形或者平行四边形布置的长边边长（m）一只喷头的最大保护面积（m2）喷头与端墙的最大距离（m）44.44.520.02.263.64.012.51.883.43.611.51.7喷头的具体位置可设于地下室顶板下。7.3自动喷淋系统的水力计算本设计按中危险级Ⅰ级设计，且设计喷水强度为6L/(min·m2)，作用面积160m2，喷头的工作压力为0.1MPa。自动喷淋系统管网水力计算的目的在于确定管网各管段管径、计算管网所需的供水压力、确定高位水箱的设置高度与选择消防水泵。本设计设喷淋的过道狭窄所以配水支管沿过道中间布置。每个喷头间距按上表中正方形的边长3.6m设计，个别地方根据实际情况会偏小。过道顶端喷头过道顶端距离取喷头与端枪的最大距离1.8m。由于各个喷头在管网中的位置不同，所处的实际压力亦不同，喷头的实际喷水量与理论值有偏差，自动喷淋系统设计秒流量可按理论值的1.15至1.30倍计算。最不利作用点为地下一层的最远点，在地下一层平面图的右下侧，作最不利作用点计算简图如下图所示：54 2014届土木工程专业毕业设计图7.3.3最不利作用点计算简图由上图可知，每个喷头的喷水量为：L/min=1.33L/s从系统最不利点开始进行编号，直至水泵处，从节点1开始，至水池吸水管为止，进行水力计算。根据本设计实际情况管段流量仅计算在每个支管上的的喷头，支管外的喷头不计。（1）由上面计算可知每根直观上的每个喷头出流量：q=1.33L/s（2）管段流量：（L/s）；（3）管道流速：，值见表7-3-1；（4）管道沿程阻力损失计算：①，其中，②，A值见下表7-3-2；本设计采用此方法进行计算。54 2014届土木工程专业毕业设计表7.3.1值表管径(mm)253240507080100125150200250钢管1.8331.050.800.470.2830.2040.1150.0750.053——铸铁管——————0.12730.08140.05660.03180.021表7.3.2管道比阻A值（单位：）公称管径（mm）管材公称管径（mm）管材钢管铸铁管钢管铸铁管250.4367——800.001168——320.09386——1000.00026740.0003653400.04453——1250.00008623——500.01108——1500.000033950.0000418554 2014届土木工程专业毕业设计700.002893——2000.0000092730.0000092029表7.3.3地下一层自动喷水灭火系统最不利计算管路水力计算管段喷头数（只）设计流量Q（L/s)管径DN（mm）管段长L（m）流速系数设计流速V（m/s）管段比阻A（）压力损失h（kp）1-211.33403.60.81.0540.044532.3632-322.66503.60.471.250.011082.7003-456.65703.60.2831.890.0028934.60654 2014届土木工程专业毕业设计4-567.98703.60.2832.270.0028936.6325-679.31801.9110.2041.870.0011681.9356-7810.64803.60.2042.140.0011684.7607-8911.97803.60.2042.420.0011686.0258-91013.31002.9530.1151.540.00026741.3979-101925.27125200.0751.900.000086211.009∑h=31.52Kpa（5）喷淋系统校核（25.27×60）÷122.6=12.34L/(min·m2)>6L/(min·m2），满足设计要求。7.4管道系统的减压措施本项目自动喷水灭火系统分支多，每个喷头位置不同，喷头出口压力也不同。为了使各分支管的水压均衡，本系统采用减压孔板消除多余水压。减压孔板应当采用不锈钢板材制作。减压孔板的水头损失应按下式计算：（7.4.1）54 2014届土木工程专业毕业设计式中Hm—减压孔板的水头损失，10-2MPa；Vk—减压孔板后管道内水的平均流速，m/s；—减压孔板局部阻力系数，见下表表7.4.1减压孔板的局部阻力系数0.30.40.50.60.70.829283.329.511.74.751.83注：减压孔板孔口直径（m）d=7.5自动喷淋系统水泵选择水泵流量应按自动喷淋系统设计秒流量计。经计算，Q=25.27L/s作为选泵参数。系统供水压力或水泵所需扬程H=∑h+P0+Z式中H—系统所需水压或水泵扬程，MPa；∑h—管道沿程与局部水头损失的累计值，MPa；本设计共有两个异径三通，查《建筑给水排水工程》第六版中附表3-8得知两个异径三通当量长度分别为：4.6KPa，6.1×1.5=9.15KPa；所以本设计∑h=31.52+4.6+9.15=45.27KPa=4.527mP0—最不利点处喷头的工作压力，MPa；Z—最不利点处喷头与消防水池的最低水位或系统入口管水平中心线之差的高程差，MPa。H=4.527+66+0.9=71.427m按照自动喷淋系统设计秒流量Q=25.27L/s，扬程75m，选用XBD6/15—80X3喷淋泵2台，一用一备。水泵性能参数：Q=15L/s，H=60m，N=15kW。54 2014届土木工程专业毕业设计自动喷淋系统在一层室外设消防水泵接合器2套，每个流量15L/s。主要参考文献[1]中华人民共和国国家标准.建筑给水排水设计规范（GB-50015-2003）(2009年版).北京：中国计划出版社，2010.[2]中华人民共和国国家标准.自动喷水灭火设计规范（GB-50084-2001）（2005年版）.北京：中国计划出版社，2005.[3]中华人民共和国国家标准.建筑设计防火规范（GB-50016-2014）（2014年版）.北京：中国计划出版社，2014.[4]中华人民共和国国家标准.消防给水及消火栓系统技术规范（GB-50974-2014）（2014年版）.北京：中国计划出版社，2014.[5]中华人民共和国国家标准.建筑给水排水制图标准（GB/T50106-2010)（2010年版）.北京：中国计划出版社，2010.[6]中华人民共和国国家标准.建筑灭火器配置设计规范(GB50140-2005)（2005年版）.北京：中国计划出版社，2005.[7]中华人民共和国国家标准.房屋建筑制图统一标准(GB/T50001-2001)（2001年版）.北京：中国计划出版社，2001.[8]王增长主编.建筑给水排水工程（第六版）.北京：中国建筑工业出版社.2010.[9]李玉华，苏德俭主编.建筑给水排水工程设计计算（第一版）.北京：中国建筑工业出版社.2006.[10]永琨主编.中国消防工程手册.北京：中国建筑工业出版社.1998.[11]郭汝艳主编.建筑工程设计编制深度实例范本（给水排水）.北京：中国建筑工业出版社.2004.[12]张健主编.建筑给水排水工程.重庆；重庆大学出版社.2002.[13]陈方肃主编.高层建筑给水排水设计手册.54 2014届土木工程专业毕业设计湖南：湖南科技技术出版社.1998.[14]姜文源等主编.水工业工程设计手册—建筑和小区给水排水.北京：中国建筑工业出版社.2000.[15]LIUJianghong,LIAOGuangxuan,LIPeide,FANWeicheng&LUQiang.Progressinresearchandapplicationofwatermistfiresuppressiontechnology.ChineseScienceBulletin,2003，48(8):718-725.[16]ZHAOJianboandYANGLijun.Experimentandpredictionoffireextinguishmentwithwatermistinanenclosedroom.JournalofThermalScience,2013,22(1):71−79.致谢本次毕业设计在薛俊杰指导老师的关心和指导下，用了将近两个月的时间终于顺利的完成了。本次毕业设计的题目为合肥市某办公楼给排水设计，设计内容包括建筑给水系统、建筑排水系统、室内消火栓系统等。通过本次毕业设计，不仅加深了我对大学期间所学的各科专业知识的印象，同时也使我将以前学习的理论知识真正的与实际设计相结合，做到真正的理论联系实际，使我对给排水这门专业有了更深的了解，对以后的工作和学习都将会有重大的影响。在本次毕业设计期间不仅考验了我对各种规范、文献资料的查阅能力、理解能力，同时也加深了小组成员之间的沟通、交流、合作，虽然在毕业设计期间大家也遇到了一些比较棘手的问题，但是在指导老师的细心讲解和指导下我们还是顺利的解决了问题。最后，我要真诚地感谢在本次设计中给予我支持和帮助的给排水教研室全体老师以及高层建筑给排水小组全体同学，因为有了你们，我大学的最后一段时光才更加值得珍惜。54 2014届土木工程专业毕业设计54'