【文章內(nèi)容簡介】 design of residential building ABSTRACT. Comprehensive parative analysis based on the designed the Qujiang International House, 2nd floor, building water supply systems, drainage systems, fire protection systems (fire hydrant water supply systems and automatic sprinkler systems). The water supply system is applied by vertical division block. The floors from the first to the third are the low areas, water of which is supplied directly by the municipal pipe work. The floors from the 4th to the 19th are the high areas, water of which is supplied with the frequency conversion pump group. The drainage system is an interflow system of sewerage and waste water. Water of the first floor drains separately, the upright draining pipes are equipped with the ventilating pipes, and then the sewerage is disposed by the septic tanks and drains to the municipal waste pipe work. The fire system includes the fire hydrant system and automatic sprinkler system. The water supply pipes and drainage pipes are made of the PP R pipes and the UPVC pipes respectively, and the material of the fire fighting system is made of steel pipes. 2 Key Words: high building； water supply system； wastewater system； fire system 1 前 言 本次設(shè)計的目的是充分利用所學 的現(xiàn)有的知識，完成高層建筑給水排水工程的設(shè)計。此次設(shè)計基本上實現(xiàn)了我們從理論知識向?qū)嶋H工程設(shè)計的轉(zhuǎn)變，充分的把理論知識應用到實際的工程當中，并對設(shè)計的方案、內(nèi)容加以有針對性地、有說服力地論證，從而實現(xiàn)設(shè)計工程的可行性。 本次設(shè)計在選題的過程中，考慮到地區(qū)性、建筑性質(zhì)，選用高層建筑，建筑類別相對高級，進行建筑給水排水工程的設(shè)計，滿足人們的生活需要，并且使人們得到舒適、便利生活環(huán)境。設(shè)計的大體內(nèi)容是：建筑給水工程、排水工程和消防工程，設(shè)計的意義在于滿足人們生活用水的同時，要滿足室內(nèi)的消防用水，保證人們居住的安全性。設(shè)計的依據(jù)為相關(guān)書籍和設(shè)計手冊、規(guī)范。在設(shè)計中，大都按照常規(guī)方法，嚴格依據(jù)設(shè)計規(guī)范來進行，建筑給水排水系統(tǒng)及衛(wèi)生設(shè)備要相對完善，在技術(shù)上要保持先進的水平，在計算的過程中，盡量使用符合經(jīng)濟流速的管徑 ,以便降低成本，同時要考慮水的漏失、壓力情況來選擇管材和一些連接管件，以便在水從市政管網(wǎng)輸送到建筑內(nèi)用戶的過程中，水的漏失量最少，節(jié)約水資源。 國內(nèi)外高層建筑給水排水工程設(shè)計研究的狀況和主要內(nèi)容 高層建筑給水排水工程與一般多層建筑和低層建筑給水排水工程相比，基本理論和計算方法在某些方面是相同的，但因高層建 筑層數(shù)多、建筑高度大、建筑功能廣、建筑結(jié)構(gòu)復雜，以及所受外界條件的限制等，高層建筑給水排水工程無論是在技術(shù)深度上，還是廣度上，都超過了低層建筑物的給水排水工程的范疇，并且有以下一些特點高層建筑給水排水設(shè)備的使用人數(shù)多，瞬時的給水量和排水流量靠的水源，以及經(jīng)濟合理的給水排水系統(tǒng)形式，并妥善處理排水管道的通氣問題，以保證供水安全可靠、排水通暢和維護管理方便。下面就高層建筑給水排水工程的主要特點介紹如下： （ 1）高層建筑層數(shù)多、高度大。給水系統(tǒng)及熱水系統(tǒng)中的靜水壓力很大，為保證管道及配件免受破壞，必須對給水系統(tǒng)和 熱水系統(tǒng)進行合理的豎向分區(qū)，加設(shè)減壓設(shè)備以及中間和屋頂水箱，使系統(tǒng)運行完好。 （ 2） 高層建筑的功能復雜，失火可能性大，失火后蔓延迅速，人員疏散及撲救困難。為此，必須設(shè)置安全可靠的室內(nèi)消防給水系統(tǒng)，滿足各類消防的要求，而且消防給水的設(shè)計應 “立足自救 ”，方可保證及時撲滅火災，防止重大事故發(fā)生。 3 （ 3） 高層 建筑對防噪聲、防震等要求較高，但室內(nèi)管道及設(shè)備種類繁多、管線長、噪聲源和震源多，必須考慮管道的防震、防沉降、防噪聲、防水錘、防管道伸縮變位、防壓力過高等措施。以保證管道不漏水，不損壞建筑結(jié)構(gòu)及裝飾，不影響周圍環(huán) 境，使系統(tǒng)安全運行。 國內(nèi)外高層建筑給水排水工程設(shè)計研究的狀況和主要內(nèi)容 高層建筑給水排水工程設(shè)計方法 近年來，隨著高層建筑業(yè)的快速發(fā)展，建筑給水排水工程設(shè)計方法也有了不少的改進和更新。 ⑴ 高層建筑生活給水 首先，對適用于高層建筑的生活給水設(shè)計秒流量計算方法的研究，一直不斷地在進行。經(jīng)驗法，概率法，平方根法等計算方法不斷地被修正和改進。用科學的概率法取代現(xiàn)在仍在使用的平方根法，研究人員在此方面進行了不少嘗試。 其次，變頻恒壓調(diào)速供水技術(shù)日益成熟，加上減壓閥的使用，改善了原來高層建筑 “水箱一水 泵聯(lián)合供水 ”和 “水箱減壓 ”方法中出現(xiàn)的 “水質(zhì)二次污染 ”和 “水箱占用大量建筑面積 ”的狀況，同時也達到了節(jié)能效果。再次，在貯水方面，合建水箱的設(shè)計方式己越來越少的被采用，取而代之的是生活水池與消防水池分建的設(shè)計方式，其中，生活水池也大多傾向于采用不銹鋼板等組合式水箱。 ⑵ 高層建筑消防給水 首先，因為高層建筑的消防特點是 “立足于自救 ”，因而自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計更加受到重視，新的《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》己于 2021 年 7 月頒布執(zhí)行。新的規(guī)范對設(shè)置場所危險等級、設(shè)計基本參數(shù)、管道水力計算等方面都作出了一些調(diào)整。這 些調(diào)整都是注入了廣大設(shè)計人員近年來工作研究實踐得出的寶貴經(jīng)驗，以及借簽了國外工程設(shè)計經(jīng)驗的結(jié)果。 其次，消火栓給水系統(tǒng)也在變頻分級供水方面進行的有益的嘗試和應用。另外，為保障高層建筑火災初期消防水壓及水量而設(shè)計的穩(wěn)高壓系統(tǒng)，先從上海地區(qū)得到應用，然后逐步在各地推廣開來，其計算及設(shè)計手段逐漸成熟，乃至有人建議將穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)單獨列入《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》以區(qū)別原有的常高壓消防給水系統(tǒng)和臨時高壓消防給水系統(tǒng)。 ⑶ 高層建筑排水 排水的輸送已 不限于重力流和壓力流，虹吸流出現(xiàn)在壓力 (虹吸 )式屋面雨水排水 4 系統(tǒng) 。排水塑料管的噪聲防治問題上，或采用改變水流狀態(tài)的方法、或采用改變管道結(jié)構(gòu)型式、或兼用兩種方式，都有一定效果。 高層建筑給水排水設(shè)計的主要內(nèi)容 建筑也迅猛發(fā)展，各項工程設(shè)計內(nèi)容豐富。高層建筑給水排水設(shè)計的主要內(nèi)容有： ⑴ 給水工程設(shè)計的主要內(nèi)容 高層建筑給水工程設(shè)計的主要內(nèi)容有 :用水量計算，給水方式的確定，管道設(shè)備的布置，管道的水力計算及室內(nèi)所需水壓的計算，水池、水箱的容積確定和構(gòu)造尺寸確定，水泵的流量、揚程及型號的確定，管道設(shè)備的材料及型號的選用，施工圖的繪制和施工要求。 ⑵ 室內(nèi)消防設(shè)計的主要內(nèi)容 高層建筑室內(nèi)消防設(shè)計的主要內(nèi)容有 :消火栓系統(tǒng)，自動噴水滅火系統(tǒng)，二氧化碳滅火系統(tǒng)，干粉滅火系統(tǒng)，鹵代烷滅火系統(tǒng) (現(xiàn)已不讓采用 )，蒸汽滅火系統(tǒng)，煙霧滅火系統(tǒng)等。以水作為滅火劑的主要有消火栓系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng) .自動噴水滅 火系統(tǒng)又分 :閉式系統(tǒng) (有濕式、干式、預作用、重復啟閉預作用四種系統(tǒng) )，雨淋系統(tǒng)，水幕系統(tǒng)，自動噴水一泡沫聯(lián)用系統(tǒng)。其中閉式系統(tǒng)中的濕式自動噴水滅火系統(tǒng)最為常用。 消火栓給水系統(tǒng)設(shè)計包括消防用水量的確定 :消防給水方式確定 :消防栓的位置、消防栓的個數(shù)和型號確定 。消防水池、水箱的容積確定 。消防 管道的水力計算及消防水壓的計算 。消防水泵的流量、揚程、型號和穩(wěn)壓系統(tǒng)的確定 。消防控制系統(tǒng)的確定 :消火栓給水系統(tǒng)的施工圖繪制及施工要求。自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計包括 :方案確定 。供水方式確定 :噴頭布置 。噴頭型號的確定 。管網(wǎng)水力計算 。報警閥、水流指示器的選型 。自噴水泵的流量、揚程、型號和穩(wěn)壓系統(tǒng)的確定 。自動控制系統(tǒng)的確定 。自噴系統(tǒng)的施工圖繪制及施工要求 . ⑶ 排水工程設(shè)計的主要內(nèi)容 高層建筑排水工程設(shè)計內(nèi)容包括 :排水體制的確定，排水方案的確定，排水管道系統(tǒng)的布置，排水管道的水力計算及排水通氣系統(tǒng)的計算，衛(wèi)生設(shè)備的選型 及布置，局部污水處理，構(gòu)筑物的選型，屋面雨水排水系統(tǒng)的確定，排水管材的定型，排水系統(tǒng)施工圖的繪制和施工要求。 5 2 工程概況及設(shè)計任務 工程概況 該樓位于 西安 市區(qū)，地上十 一 層，地下 二 層，地下一層為 貯藏間 。地上一層為各家獨立商鋪。 二 層以上均為住宅。屋頂設(shè)有水箱間。各層高度如下：住宅地下一層 3m，住宅地下二層 ，一層 ，二層 為 ，住宅標準層 ，建筑總高度 ，總建筑面積約為 2m 。 設(shè)計資料 建筑設(shè)計資料 建筑物地下一層平面圖、首層平面圖、二層平面圖、標準層平面圖、十一層平面圖、屋頂平面圖、建筑立面圖。 城市給水排水設(shè)計資料 1：該樓位于西安市區(qū)，該地區(qū)工程地質(zhì)條件良好，室外地面標高 。 2：市政給水管網(wǎng)提供的最小、最大工作壓力分別是 280kp、 500kp。 3：室外給水管西、北各一條，管徑均為 300mm，管中心距地面均為 。流量65L/S 工程設(shè)計任務 在本次設(shè)計中，要求設(shè)計的該建筑的給水排水工程的內(nèi)容如下： （ 1）建筑給水工程設(shè)計 （ 2）建筑消防工 程設(shè)計 A. 消火栓系統(tǒng)工程設(shè)計 B. 自噴系統(tǒng)工程設(shè)計 （ 3）建筑排水工程設(shè)計 3 建筑給水系統(tǒng) 給水方式的選擇 本建筑屬于高層建筑，市政給水管網(wǎng)水壓只能滿足建筑 5 層以下的供水需求，為了有效利用室外管網(wǎng)的水壓，該建筑采用分區(qū)給水方式，系統(tǒng)豎向分為兩區(qū)。低區(qū)采用由市政管網(wǎng)供水的直接給水方式，高區(qū)采用水泵的直接給水方式。 高層建筑豎向分區(qū)給水方式有以下幾種： 6 、并列給水方式 在各分區(qū)獨立設(shè)水箱和水泵，水泵集中設(shè)置在建筑底層或地下室，分別向各區(qū)供水。 優(yōu)點：各區(qū) 是獨立的給水系統(tǒng)，互不影響，當某區(qū)發(fā)生事故時，不影響全局，供水安全可靠；水泵集中，管理維護方便；運行動力費用低。 缺點：水泵臺數(shù)多，壓力高，管線長，設(shè)備費用增加；分區(qū)水箱占用樓層空間，給建筑房間布置帶來不便，使經(jīng)濟效益下降。 、串聯(lián)給水方式 即分區(qū)串聯(lián)給水方式，水泵分散設(shè)置在各區(qū)的樓層或技術(shù)層中，低區(qū)的水箱兼作上一區(qū)的水池。 優(yōu)點：無高壓水泵和高壓管道；運行動力費用低。 缺點：水泵分散設(shè)置，連同水箱所占樓層空間較大；水泵設(shè)在樓層，對防振隔音要求高，水泵分散，管理維護不方便；若下區(qū)發(fā)生事故，則其上部 數(shù)區(qū)供水受影響，供水可靠性降低。 、減壓水箱給水方式 整個高層建筑的用水量全部由設(shè)置在底層的水泵提升至屋頂總水箱，然后再分送至各區(qū)水箱，分區(qū)水箱起減壓作用。 優(yōu)點：水泵數(shù)量最少，設(shè)備費用低，管理維護簡單；水泵房面積小，各分區(qū)減壓水箱調(diào)節(jié)容積小。 缺點：水泵運行動力費用高；屋頂總水箱容積大，對建筑的結(jié)構(gòu)和抗震不利；建筑物高度較大、分區(qū)較多時，下區(qū)減壓水箱中閥門承壓過大，導致關(guān)不嚴或經(jīng)常維修；供水可靠性差。 、減壓閥給水方式 工作原理與減壓水箱給水方式相同，其不同之處在于以減壓閥來代替減壓水 箱。 減壓閥的最大優(yōu)點是占用樓層空間較小，使建筑面積發(fā)揮最大的經(jīng)濟效益，簡化了給水系統(tǒng)。其缺點是水泵運行動力費用較高。 餓根據(jù)提供的建筑條件，通過方案比較，采用第 4 種方案，即，此方案可以充分利用條件，減少投資。 給水系統(tǒng)方案的確定 該建筑為高層建筑，市政管網(wǎng)所提供的最小資用水頭為 280kpa, 若只采用一個給水系統(tǒng)供水，建筑低層的配水點所受的靜水壓力很大，易產(chǎn)生水錘，損壞管道及附件， 7 流速過大產(chǎn)生水流噪音；低層壓力過大，開啟水龍頭時，水流噴濺嚴重；使用不便，根據(jù) 《 建筑給 水 排水設(shè)計 規(guī)范》， 衛(wèi)生器具的最大靜 水壓力不 宜 超過 。由于其層數(shù)多，豎向高度大，為避免低層配水點靜水壓力過大，進行豎向分區(qū)。據(jù)設(shè)計資料以及規(guī)范中的要求并結(jié)合該樓的功能分區(qū)，將該建筑在豎向上分為 2 個供水區(qū)，低區(qū)為 1 層；高區(qū)為 2～ 11 層。低區(qū)利用市政給水管網(wǎng)供水壓力直接供水；高區(qū)采用變頻水泵加壓供水。本設(shè)計采用高區(qū)每層均設(shè)減壓閥的供水方式，采用 Y 型減壓穩(wěn)壓閥。閥后壓力在 左右，使供水達到最大舒適度。 變頻調(diào)速水泵給水是目前高層建筑中普遍采用的一種給水方式，可以實現(xiàn)水泵流量供水時保持高效運行，使運行更可靠、更合理、更加節(jié)能。變 頻調(diào)速水泵具有以下優(yōu)點： ⑴ 設(shè)備時刻 監(jiān) 測供水量， 使 機組處于高效節(jié)能的運行狀態(tài)。水泵軟啟動，啟動電流小，能耗少。 ⑵ 設(shè)備占地面積小，不設(shè)高位水箱，減少了建筑負荷，節(jié)省水箱占地面積，又可有效的避免水質(zhì)的二次污染，給水系統(tǒng)也隨之相應簡化。 ⑶ 水泵軟啟動，減少了水泵機組的機械沖擊和磨損，因而延長了設(shè)備的使用壽命。 ⑷ 管理簡便、運行可靠。 ⑸無負壓設(shè)備可以充分利用市政管網(wǎng)的壓力，并且不會使市政管網(wǎng)產(chǎn)生負壓。 ⑹無負壓供水設(shè)備不需設(shè)水池，避免二次污染。 前已述及，該建筑給水系統(tǒng)豎向分兩個供水區(qū)，地 上 一層為低區(qū)，利用市政 管網(wǎng)供水壓力直接供水。 2～ 11 層為高區(qū)。采用變頻調(diào)速水泵供水。機組設(shè)置在地下室，給水設(shè)備間。 給水管網(wǎng)水力計算 進行給水管網(wǎng)最不利管段的水力計算，目的是算出各管段的設(shè)計秒流量，各管段的長度，計算出每個管段的當量數(shù)，進而根據(jù)水力計算表查出各管段的管徑，每米管長沿程水頭損失，計算管段沿程水頭損失，最后算出管段水頭損失之和，進而根據(jù)水頭損失算出所需壓力。 根據(jù)設(shè)計規(guī)范，住宅區(qū)為普通住宅 Ⅱ ，最高日生活用水定額取 300L/(人 ?d)，小時變化系數(shù)取 hK =，每戶 人，使用時數(shù) T=24。 8 設(shè)計秒流量 當前我國使用的 住宅 生活給水管道設(shè)計秒流量公式是： gg NUq ??? () 式中 gq ——— 計算管段的設(shè)計秒流量， L/s； U ——— 計算管段的衛(wèi)生器具給水當量同時出水概率， %； gN ——— 計算管段的衛(wèi)生器具的給水當量總數(shù)； ——— 以一個衛(wèi)生器具給水當量的額定流量的數(shù)值，其單位為 L/s。 設(shè)計秒流 量是根據(jù)建筑物配置的衛(wèi)生器具給水當量和管段的衛(wèi)生器具給水當量同時出流概率來確定的，而衛(wèi)生器具的給水當量同時出流的概率與衛(wèi)生器具的給水當量數(shù)和其平均出流概率 0U 有關(guān)。根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計結(jié)果得衛(wèi)生器具給水當量的同時出流概率計算公式為： ( % ))1(1 ggc NNU ??? ? () 式中 c? ——— 對于不同的衛(wèi)生器具的給水當量平均出流概率 0U 的系數(shù) 衛(wèi)生器具的給水當量平均出流而計算管段最大用水時概率計算公式為： 0 ( % )0 .2 3 6 0 0dhgq m kU NT? ? ? ? () 式中 0U ——— 生活給水管道最大用水時衛(wèi)生器具的給水當量平 均出流概率， %； dq ——— 最高日用水定額， L/(人 d)； m ——— 用水人數(shù)，人； hk ——— 小時變化系數(shù)； T ——— 用水時間。 住宅區(qū) gN = 0U =300（ 243600） =％ ,取 0U =. 由 《 建筑給 水 排水設(shè)計 規(guī)范》 附錄 D 可以查出 gq （內(nèi)插法）