【文章內容簡介】 rinkler system) and roof drainage system for the eighth high plex building of Jin Xiu Cheng are designed. The water supply system is applied by vertical division block. The floors from the first to the second are the low areas, water of which is supplied directly by the municipal pipe work. The floors from the third to the 12th are the Central areas and from the 13th to the 22nd are the high areas, water of which are 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 drains to the municipal waste pipe work. The fire system includes the fire hydrant system and automatic sprinkler system. The roof drainage system is an outside drainage system. The water supply pipes and drainage pipes are made of the PP R pipes and the castiron pipes respectively, and the material of the fire fighting system is made of steel pipes. Key Words: high building； water supply system； wastewater system； fire system 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 1 1 前 言 本次設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計。此次設計基本上實現(xiàn)了我們從理論知識向實際工程設計的轉變，充分的把理論知識應用到實際的工程當中，并對設計的方案、內容加以有針對性地、有說服力地論證，從而實現(xiàn)設計工程的可行性。 本次設計在選題的過程中，考慮到地區(qū)性、建筑性質，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 計的大體內容是：建筑給水工程、排水工程、熱水工程和消防工程，設計的意義在于滿足人們生活用水的同時，要滿足室內的消防用水，保證人們居住的安全性。設計的依據(jù)為相關書籍和設計手冊、規(guī)范。在設計中，大都按照常規(guī)方法，嚴格依據(jù)設計規(guī)范來進行，建筑給水排水系統(tǒng)及衛(wèi)生設備要相對完善，在技術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)輸送到建筑內用戶的過程中，水的漏失量最少，節(jié)約水資源。 國內外高層建筑給水排水工 程設計研究的狀況和主要內容 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、建筑結構復雜，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： ⑴ 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)，加設減壓設備以及中間和屋頂水箱，使系統(tǒng)運行完好。 ⑵ 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，必須設置安全可靠的室內消防給水系統(tǒng)，滿足各類消防的要求，而且消防給水的設計應 “立足自救 ”，方可保證及時撲滅火災，防止重大事故發(fā)生。 ⑶ 高層 建筑對防噪聲、防震等要求較高，但室內管道及設備種類繁多、管線長、山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 2 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 構 及裝飾，不影響周圍環(huán)境，使系統(tǒng)安全運行。 國內外高層建筑給水排水工程設計研究的狀況和主要內容 高層建筑給水排水工程設計方法 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，變頻恒壓調速供水技術日益成熟，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)的設計更加受到重視，新的《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》己于 2020 年 7 月頒布執(zhí)行。新的規(guī)范對設置場所危險等級、設計基本參數(shù)、管道水力計算等方面都作出了一些調整。這些調整都是注入了廣大設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計經(jīng)驗的結果。 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 )式屋面雨水排水系統(tǒng)。 排水鑄鐵管在防噪聲，抗震，防火等方面有著很好的效果 。 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 3 高層建筑給水排水設計的主要內容 建筑也迅猛發(fā)展，各項工程設計內容豐富。高層建筑給水排水設計 的主要內容有： ⑴ 給水工程設計的主要內容 高層建筑給水工程設計的主要內容有 :用水量計算，給水方式的確定，管道設備的布置，管道的水力計算及室內所需水壓的計算，水池、水箱的容積確定和構造尺寸確定，水泵的流量、揚程及型號的確定，管道設備的材料及型號的選用，施工圖的繪制和施工要求。 ⑵ 室內消防設計的主要內容 高層建筑室內消防設計的主要內容有 :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 排水工程設計的主要內容 高層建筑排水工程設計內容包括 :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)生設備的選型及布置，局部污水處理，構筑物的選型，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。 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 4 2 工程概況及設計任務 工程概況 該樓位于濟南市區(qū)，地上 二十二 層，地下一層，地下一層為 儲藏 室 。 地上一 、二層為各家獨立商鋪。 三 層以上均為住宅。屋頂設有水箱間。各層高度如下： 儲藏室 ，商鋪 一層 4 m， 商鋪 二層 ， 住宅三層 ， 住宅標準層 ，建筑總高度 。 設計資料 建筑設計資料 建筑物地下一層平面圖、首層平面圖、二層平面圖、三層平面圖 、 標準層平面圖、二十二 層平面圖、屋頂平面圖、建筑立面圖。 城市給水排水設計資料 ，該地區(qū)工程地質條件良好，室外地面標高 。 、最大工作壓力分別是 280kPa、 500kPa。 、北各一條，管徑均為 300mm， 可供流量為 60L/s， 管中心距地面 。 工程設計任務 在本次設計中，要求設計的該建筑的給水排水工程的內容如下： （ 1）建筑給水工程設計 （ 2）建筑消防工程設計 A. 消火栓系統(tǒng)工程設計 B. 自噴系統(tǒng)工程設計 （ 3）建筑排水工程設計 （ 4）雨水排水工程設 計 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 5 3 建筑給水系統(tǒng) 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，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)設計資料以及規(guī)范中的要求并結合該樓的功能分區(qū)，將該建筑在豎向上分為 3 個供水區(qū)，低區(qū)為 1～ 2 層； 中區(qū)為 3~12； 高區(qū)為 13～ 22 層。低區(qū)利用市政給水管網(wǎng)供水壓力直接供水； 中區(qū)和 高區(qū)采用變頻水泵加壓供水。本設計采用高區(qū) 每層均設減壓閥的供水方式，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。變頻調速水泵具有以下優(yōu)點： ⑴ 設備時刻 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 設備占地面積小，不設高位水箱，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 了設備的使用壽命。 ⑷ 管理簡便、運行可靠。 ⑸無負壓設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無負壓供水設備不需設水池，避免二次污染。 前已述及，該建筑給水系統(tǒng)豎向分 三 個供水區(qū)，地上 一 ~二 層為低區(qū)，利用市政管網(wǎng)供水壓力直接供水。 3～ 12 層為 中 區(qū) ， 13~22 層為高區(qū) 。 中區(qū)和高區(qū) 采用變頻調速水泵供水。機組設置在地下室，給水設備間。 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)水山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 6 頭損失算出所需壓力。 根據(jù)設計規(guī)范，住宅區(qū)為普通住宅 Ⅱ ，最高日生活用水定額取 280L/(人 ?d)，小時變化系數(shù)取 hK =，每戶 人，使用時數(shù) T=24。 設計秒流量 當前我國使用的 住宅 生活給水管道設計秒流量公式是： gg NUq ??? () 式中 gq ——— 計算管段的設計秒流量， 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。根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計結果得衛(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。 查表知 普通住宅 Ⅱ 型 0U 可取 0U = 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 7 由 《 建筑給 水 排水設計 規(guī)范》 附錄 D 可以查出gq（內插法）。 一到 二 層為商場 ，因此，設計秒流量公式為： gq＝ ?gN () 式中 gq —— 計算管段的生活設計秒流量， L/s； gN —— 計算管段的衛(wèi)生器具當量總數(shù)； ? —— 根據(jù) 建筑物用途確定的系數(shù)。 商場 ? 值取 ，即設計秒流量為： gq ＝ ? gN ＝ gN ＝ gN （ L/s） 根據(jù)規(guī)定，各衛(wèi)生器具的給水當量如下： 淋浴器 gN =，洗臉盆 gN =，坐便 gN =，洗滌盆 gN =，洗衣機水嘴gN =。 生活給水管道的水流速度如下： DN15～ DN20， v＝ ～ ； DN25～ DN40， v＝ ～ ； DN50～ DN70，v≤； DN80 及以上的管徑， v≤。 中 高區(qū)給水管網(wǎng)水力計算 中 區(qū)水力計算用圖見圖 ，計算結果見表 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 8 圖 中 區(qū)給水水力計算用圖 表 中 區(qū)給水系統(tǒng)水力計算表 計算 管段 編號 當量 總數(shù)∑ gN 設計 秒流量 gq （ L/s） 管徑 DN （ mm） 流速 v (m/s) 單阻 i （ kPa/m） 管長 L （ m） 沿程水 頭損失 yh （ kPa） 01 15 12 25 23 32 34 40 45 40 56 95 50 67 50 78 50 89 50 910 190 50 1011 70 1112 70 1213 80 10 ∑hy= kPa 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 9 高 區(qū)水力計算用圖見圖 ，計算結果見表 圖 區(qū)給水水力計算用圖 表 區(qū)給水系統(tǒng)水力計算表 計算 管段 編號 當量 總數(shù)∑ gN 設計 秒流量 gq （ L/s） 管徑 DN （ mm） 流速 v (m/s) 單阻 i （ kPa/m） 管長 L （ m） 沿程水 頭損失 yh （ kPa） 01 15 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 10 12 25 23 32 34 40 45 40 56 95 50 67 50 78 50 89 50 910 190 50 1011 70 1112 70 1213 80 10 ∑hy