某十三层综合办公楼给排水设计.docx

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某十三层综合办公楼给排水设计

摘要

本设计的主要任务是某十三层综合办公楼给排水设计，设计的主要内容包括：

建筑给水系统、消火栓给水系统、自动喷水灭火系统、建筑排水系统、建筑雨水系统。

本建筑地下1层，地上13层，其中第十三层主要用来布置屋顶的必要设施。

市政给水管网常年提供的资用水头为0.35MPa，经技术经济比较，室内给水系统拟采用分区给水方式。

初步拟定该建筑给水系统分二区：

1至6层为低区，由市政管网直接供水；7到12层为高区，由水泵和水箱联合供水。

建筑排水系统采用合流制，直接排入下水道。

建筑雨水系统采用普通的外排水系统。

消火栓给水系统和自动喷水灭火系统采用不分区的供水方式，两者均采用设水泵和水箱的临时高压给水方式。

消火栓的布置范围包括各楼层、消防电梯前室和屋顶检验用。

建筑内喷头数量约980个，设2组湿式报警阀，报警阀后管网为枝状网，每层设水流指示器。

关键词：

建筑给排水，雨水，系统，消火栓，自动喷水灭火系统

ABSTRACT

Themaintaskisdesigningthewatersupplyanddrainagesystemofathirteen-storybuildingwhichisacomprehensiveofficebuilding.Themaindesignelementsincludebuildingwatersupplysystem,firehydrantsystem,automaticsprinklersystem,buildingdrainagesystem,roofdrainagesystem.

Thebuildinghasabasement,and13floorswhichareaboveground.amongthem,thethirteenthFloorismainlyusedtolayouttheroofofthenecessaryfacilities.Municipalwatersupplynetworkcanprovideusastablewaterpressureofabout0.35Mpa.Afteratechnicalandeconomiccomparison,a“differentpartswithdifferentwatersupplysystems”isintendedtobeappliedinbuildingwatersupplysystem.Initialplanforthebuildingwatersupplysystemistodivideitintotwoareas.Thefloorsfrom1to6belongtothelowerareathatissupporteddirectlybythemunicipalwatersupplypipenetwork.Ontheotherhand,thefloorsfrom7to12belongtothehigherareawhichissupportedbythethewaterpumpandwatertank.The“commondrainagemanner”isgoingtobeappliedinthebuildingdrainagesystem,andthesewageisdirectlydischargedintothesewer.Roofdrainagesystemutilizestheordinarydrainagesystemwhichdrainstherainwaterontheroofdirectlytotheground.Thewholebuildingusesacommonwatersupplysysteminthefirehydrantsystemandsodoestheautomaticsprinklersystems.Bothofthemusethetemporaryhigh-pressurewatersupplymannerinwhichpumpsandwatertanksareessential.Thearrangementoffirehydrantscoverseachfloor,theroominfrontoffireelevatorandtheroofwhereitisusedforinspection.Thenumberofautomaticsprinklersinsidethebuildingisabout980.Apartfromthat,theautomaticsprinklersystemalsoincludetwowetalarmvalves.Abranchednetworkislinkedafterthepipealarmvalves,andthereisaflowindicatorlocatedoneachfloor.

Keywords:

supply,drainage,building,water,firehydrant,automaticsprinkler,roof

1引言

1.1设计的意义

随着经济的快速发展和科学水平的不断提高，高层建筑的高度和层数也在不断地增加。

从1885年美国在芝加哥建造世界第一座10层的现代高层建筑以来，全世界已建造了成千上万座高层建筑和超高层建筑。

进入20世纪90年代，高层建筑建设向着层数更多、标准更高、设备更完善、功能更齐全、技术更先进的方向发展。

建筑给水排水是给水排水中不可缺少而又独具特色的组成部分。

它与城镇给水排水、工业给水排水并列而组成完整的给水排水体系。

建筑给水排水工程又是建筑物的有机组成部分，它和建筑学、建筑结构、建筑供暖与通风、建筑电气等工程共同组成可供使用的建筑物整体。

建筑给水排水工程主要包括：

建筑内部生活给水系统、污水排水系统、建筑雨水排水系统、消防给水系统。

建筑给水排水系统的设计水平及其卫生设备的完善程度，是现代化建筑建设标准的重要标志之一。

水灭火系统（Systemofwaterextinguishing）是指以水为主要灭火介质的灭火系统，它包括消防给水系统和消防排水系统。

水灭火系统的概念首先来源于上海市工程建设标准《民用建筑水灭火系统设计规范》（DGJ08-94-2001）。

它是我国对水灭火概念认识的提高。

水灭火系统的技术是将消火栓系统、自动喷水灭火系统等以水为主要介质的消防系统统筹考虑。

这有利于专业的设计和施工安装，也有利于水灭火系统的发展。

消防给水系统主要是指消火栓给水系统和自动喷水灭火系统。

消防排水系统对应于消防给水系统，它是对水灭火系统的完善。

随着我国对水灭火系统的越来越重视，其技术和应用得到不断的发展，起在消防中的地位得到了确认。

水灭火系统技术将在消防领域进一步发挥其作用，拓展其应用，促进其在我国的深入发展。

建筑消防设计应综合进行设计，水灭火系统是消防设计种的一部分。

故在水灭火系统设计的同时，需要统筹与其他消防措施间的关系。

其目的是消防设计更可靠、更优化。

通过本设计，主要提高独立解决实际工程设计的实践动手能力，培养科学严谨的学习态度和良好的学习习惯，这对以后走上工作岗位有巨大指导意义。

1.2设计任务

（1）方案选择：

针对图纸及任务书中给出的基本设计条件，进行各设计内容的方案比较和选择，确定各专业的设计方案。

（2）设计计算：

针对已选定的设计方案按照设计要求进行各专业的详细计算与说明。

（3）图纸：

按设计规范要求绘制给水、排水、消防各专业的平面图和系统图。

（4）按学校管理要求完成毕业设计文件；重点：

给水和排水方式的选择，管路的水力计算。

1.3市政给水排水资料

（1）给排水条件

室外管网供水压力0.35~0.4MPa，管径200mm。

室外排水管网管径600mm；管顶埋深为室外地下4.0m，距建筑物为4.0m；地下水位为地下6m，室内外高差0.8m，冻土深为0.8m。

（2）卫生设施

综合办公楼每层设公共卫生间，内设蹲式大便器、坐式大便器、立式小便器、污水盆、洗手盆、淋浴器。

另外，在首层的门诊间里还连有四个洗脸盆。

（3）其它

未预见水量：

按日用水量的15%（10%-20%之间）计算。

1.4设计依据

（1）图纸一套及基本资料，包括：

各层平面图、两幅剖面图、南立面图

（2）设计规范：

《建筑给水排水设计规范》GB50015—2003

《高层民用建筑设计防火规范》GB50045—95

《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084--2001

《房屋建筑制图统一标准》GB/T50001—2001

《给水排水制图标准》GB/T50106—2001

2建筑给水系统设计与计算

2.1设计说明

（1）给水方式选择

市政外网可提供的常年资用水头为0.35MPa,不能满足建筑内部用水要求，故考虑二次加压。

经技术经济比较，室内给水系统拟采用分区给水方式。

可以充分利用市政管网的水压，减少能耗。

同时由水泵抽取的水量较小，可减少水泵、水箱、贮水池、管道等固定设备的投资。

将两区的两根立管相连，在分区处设阀门，和减压设施，可备低区进水管发生故障或外网压力不足时，打开阀门由高区水箱向低区供水，提高供水可靠性。

（2）给水系统分区

本建筑有13层，根据规范规定，办公楼、商业楼等晚间无人住宿和停留的建筑，一般最低处卫生器具给水配件的静水压力应控制在以下0.35-0.45MPa范围内。

因此分区如下：

1-6层为一区。

由市政管网直接供水，给水管网采用下行上给式。

7-12层为二区。

由贮水池、水泵、屋顶水箱等升压贮水设备供水，给水管网采用上行下给式。

为保证供水的安全可靠性，该区的供水干管布置成环状。

（3）管材

根据水的用途（主要是卫生间用水，非生活饮用水）和经济技术比较，各层卫生间的给水管道采用暗装敷设，管材均采用给水塑料管（UPVC）。

管道系统的连接方式由管道的作用、管径、所连接的设备和附件等决定。

（4）给水系统组成

本建筑的给水系统由引入管、水表节点、给水管道、给水附件、地下贮水池、水泵与水箱设备等组成。

（5）给水管道布置与安装

横干管管道外壁距墙面不小于100mm，离梁、柱及设备之间的距离不小于50mm；立管外壁距墙、梁、柱净距不小于60mm；支管距墙、梁、柱净距为20-30mm。

给水给水横干管与排水管道平行、交时，其距离分别大于500mm和150mm，交叉给水管道在排水管道上面。

给水立管敷设在管道井中，给水横支管和配水支管沿墙敷设在管槽内。

在立管横支管上设阀门，管径DN>50mm时设闸阀，DN≤50mm时设截止阀。

引入管穿地下室外墙设套管。

给水横干管设0.003的坡度，坡向泄水装置。

贮水池采用钢筋混凝土结构，上部设人孔，基础底部设水泵吸水坑。

生活水泵吸水管在消防水位面上设小孔，保证消防贮备水量不动用。

为保证水质不被污染，水池底板做防水处理，水池内设导流墙。

生活水泵设于地下一层。

所有水泵出水管均设缓闭止回阀，除消防泵外其他水泵均设减震基础，并在吸水管和出水管上设可曲挠橡胶接头。

2.2设计计算

2.2.1生活给水系统所需水量

根据建筑设计资料、建筑性质、卫生设备的完善程度，依据建筑给水排水设计规范》GB50015—2003查得相应的用水量标准，如表2-1所示：

表2-1集体宿舍、旅馆等公共建筑的生活用水定额及小时变化系数

建筑物名称及卫生器具设置标准

单位

生活用水量标准（最高日）（L）

小时变化系数

每日使用时间（h）

办公楼

每人每班

30-50

1.5-1.2

8-10

商场

每平方米营业厅面积每天

5-8

1.5-1.2

12

表2-2公共建筑设计单位数m、生活用水定额的估算

建筑物

使用时间/h

公共建筑设计单位数m估算

办公

普通

高级

8-12

8-12

普通办公以总面积计按7-10m2/人

以有效面积计4-5m2/人

高级办公以总面积计按10-14m2/人

以有效面积计5-7m2/人

由图纸上的标注尺寸和说明，地下室和屋顶（13层）均不计入生活给水的用水计算面积，经简单计算可得，办公楼总办公面积为9793.7m2

该办公楼属较高级办公区。

另一方面，机房、资料室、书库、计量等非办公区域（人不常去）占有较大面积，所以设计单位数m取偏上值13m3/人。

最高日生活用水量标准取40L/（每人·每天）。

小时变化系数取1.5。

每日使用时间取10h。

办公楼服务的人数约为9793.7m2÷13（m3/人）=754人

办公区最大日用水量：

Qd=

=30.1m3/d

办公区最大时用水量：

Qh=

4.52m3/h

未预见水量：

30.1×0.15=4.52m3/h

表2-3生活给水系统所需水量计算表

项目

用水类别

水量标准

用水单位（总面积）

最大日用水量Qd/（m3/d）

时变化系数Kh

最大时用水量Qmax/（m3/h）

供水时间/h

生活用水

办公区

40L/（每人·每天）

9793.7m2

30.1

1.5

4.52

10

未预见水量

4.52

0.19

总计

34.62

4.71

2.2.2室内给水管网水力计算

（1）根据建筑性质，设计秒秒量按如下公式计算。

=4.71m3/h

对于商场、办公楼，取

=1.5。

（2）地下室贮水池容积

生活贮水池容积取最大日用水量的20%，V≥34.62m3×20%=7.0m3。

消防用水量参考消防设计算，室内消火栓取28.24L/s。

自动喷水灭火消防用水量取6L/（min·m2），作用面积为160m2，安全系数取1.30，则流量为6L/（min·m2）×160m2×1.30=20.8L/s。

消防贮水池容积取3h的室内消火栓用水量与1h的自动喷水用水量之和。

贮水池补水量取3h的进水量，进水管选有DN100的PVC管，管道流速取1.0m/s，则进水流量为28.26m3/h。

补水量为28.26m3/h×3h=84.78m3。

因此贮水池有效容积为：

V=7.0+

200.5m3

贮水池钢制，尺寸取20m×4m×2.8m。

有效水深2.5m，有效容积200.5m3。

在计算生活水泵扬程时，偏安全的忽略池底厚度，贮水池最低水位取地下室地面标高-3.9m。

为便于清洗和检修，贮水池分为等容积的两格。

（3）屋顶水箱容积

本建筑供水系统水泵自动启动供水。

据规范，每小时最大启动kb为4-8次，由于用水量较小，为减少不必要的水泵启动次数，可适当增加水箱的调节容积，因此取kb=4。

为保证供水安全，取C=2.0（1.5-2.0）。

1-6层的生活用水由市政管网直接供水，7-12由屋顶水箱供给。

但考虑市政给水事故停水，水箱仍应短时供下区用水（立管上下设连通管），故水箱容积按1-12层全部用水确定。

而且水泵直接向水箱供水，不与配水管网直接连接。

故水泵出水量取最大日最大时用水量，即qb=4.71m3/h。

V=Cqb/（4kb）=2.0×4.71/（4×4）=0.59m3

因这样算得的水箱容积太小，可假设水泵自动启动装置不可靠，水箱容积取最大时用水量的50%，即V=4.71m3×0.5=2.36m3。

同时，水箱容积还应贮备不少于10min的消防用水量。

根据规范规定，一类建筑10min内的消火栓消防贮备水量不小于18m3。

自动喷水灭火系统消防贮备水量为18.8×10×60=11.3m3。

因此，水箱总容积为V=18m3+11.3m3+2.36m3=31.66m3。

屋顶水箱采用钢制，尺寸取4m×3m×2.9m=34.8m3。

有效水深2.64m，有效容积31.68m3。

偏于安全考虑，同时考虑底部放空、安装泄水管的要求，水箱最低水位按屋面标高再加0.5m。

因此，水箱底部标高46.8m+0.5m=47.3m；消防水位47.3m+18m3/12m2=49.7m；生活水位49.7m+2.36m3/12m2=49.9m；水箱顶部47.3m+2.9m=50.2m。

（4）低区所需压力

图2-1低区给水管网水力计算用

A.低区给水管网水力计算成果如表2-4所示。

表2-4低区给水管网水力计算表

管段编号

卫生器具数量/当量

当量总数

∑N

设计秒流量q

（L/s）

DN

v

（m/s）

单阻i

kPa/m

管长

（m）

水头损失hy=iL

（kPa）

自

至

蹲便器

坐便器

小便器

污水盆

洗手盆

挂式洗脸盆

淋浴器

连接污水盆

0’

1’

1/0.75

0.75

0.15

15

0.75

0.275

1.5

0.41

1’

2’

1/0.75

1/0.5

1.25

0.25

20

0.66

0.206

0.7

0.15

2’

3’

2/0.5

1/0.75

1/0.5

2.25

0.45

25

0.69

0.279

3.6

1.00

3’

4’

4/0.5

2/0.75

2/0.5

4.5

0.64

32

0.63

0.159

3.6

0.57

4’

5’

6/0.5

3/0.75

3/0.5

6.75

0.78

32

0.77

0.219

3.6

0.79

5’

6’

8/0.5

4/0.75

4/0.5

9.0

0.90

32

0.88

0.277

4.5

1.25

6’

7’

10/0.5

5/0.75

5/0.5

11.25

1.01

40

0.60

0.102

4.5

0.46

7’

8

12/0.5

6/0.75

6/0.5

13.5

1.10

40

0.66

0.106

9.5

1.01

连接门诊洗脸盆

0”

1”

1/0.75

0.75

0.15

25

0.23

0.033

—

—

1”

2”

2/0.75

1.50

0.30

25

0.45

0.113

—

—

2”

3”

3/0.75

2.25

0.45

25

0.69

0.234

—

—

3”

7

4/0.75

3.00

0.52

25

0.79

0.300

—

—

最不利管

0

1

1/0.5

0.5

0.10

15

0.50

0.275

1.5

0.41

1

2

1/0.5

1/0.5

1.0

0.20

20

0.53

0.206

0.7

0.15

2

3

1/0.5

2/0.5

1/0.5

1/0.75

2.75

0.50

25

0.76

0.279

3.6

1.00

3

4

3/0.5

4/0.5

1/0.5

1/0.75

4.75

0.65

32

0.64

0.159

3.6

0.57

4

5

5/0.5

6/0.5

1/0.5

1/0.75

6.75

0.78

32

0.77

0.219

3.6

0.79

5

6

7/0.5

8/0.5

1/0.5

1/0.75

8.75

0.89

32

0.87

0.277

4.5

1.25

6

7

9/0.5

10/0.5

1/0.5

4/0.75

1/0.75

13.75

1.11

40

0.67

0.131

4.5

0.59

7

8

11/0.5

12/0.5

1/0.5

4/0.75

1/0.75

15.75

1.19

40

0.72

0.148

9.5

1.41

8

9

11/0.5

12/0.5

12/0.5

6/0.75

7/0.5

4/0.75

1/0.75

29.25

1.62

40

0.98

0.252

11.8

2.97

最不利管∑hy=9.0kPa

六层屋面标高19.8m，配水横支管距室内地坪0.8m，最不利配水点蹲便器高位水箱距室内地坪的计算高度取2.0m，台阶计算高度取0.2m。

因此，建筑高度为：

H1=2.0m+0.2m-0.8m+1.3m+0.8m+19.3m=23.3m=233kPa

总水头损失：

H2=1.3×∑h=1.3×9.14kPa=11.9kPa

B.选择水表

考虑到水表应满足向贮水池供水和向低区同时供水时的过流量要求，水表设计流量计算值取（1.62+1.10+1.10+1.58）×3600/1000=19.5m3/h。

并考虑到消防补水时的用水量要求，水表选用LXS-50N螺翼式水表。

过载流量Qmax=30m3/h，常用流量15m3/h。

水表特性系数：

kb=

90

水表水头损失：

H3=hd=

4.1kPa

满足螺翼式水表正常使用时水头损失小于12.8kPa的要求。

C.校核市政管网的压力

配水点冲洗水箱浮球阀最低工作压力H4=20kPa。

因此室内所需压力

H=H1+H2+H3+H4=233+11.9+20+4.1=269kPa

市政管网常年可保证的工作压力为350kPa，足够满足1-6层供水要求，不必再进行调整计算。

（6）高区所需压力

图2-2高区给水管网水力计算用图

A.根据计算用图，高区管网水力计算成果如表2-5所示。

表2-5高区给水管网水力计算表

管段编号

卫生器具数量/当量

当量总数

∑N

设计秒流量q

（L/s）

DN

v

（m/s）

单阻i

kPa/m

管长

（m）

水头损失hy=iL

（kPa）

自

至

蹲便器

坐便器

小便器

污水盆

洗手盆

淋浴器

连接污水盆

0’

1’

1/0.75

0.75

0.15

15

0.75

1’

2’

1/0.75

1/0.5

1.25

0.25

20

0.66

2’

3’

2/0.5

1/0.75

1/0.5

2.25

0.45

25

0.69

3’

4’

4/0.5

2/0.75

2/0.5

4.5

0.64

32

0.63