阳光大厦商业楼给水排水设计和实现 土木工程管理专业

本课题来源及研究的目的和意义。

本课题来源于工程的生产现场，它是新疆石河子的一栋商业建筑。商业建筑是指用于商业用途的建筑物，其主要用途价值反映在商业用途中。商业楼区人群密集，因此，商业楼设计至关重要，是商业楼能够安全正常运行的根本保障。

同时作为即将毕业的给排水专业学生，这样亲身实践，将理论与实际相结合的设计过程对我们的专业知识的充分运用，熟练掌握有着深远的意义。

本课题所涉及的问题在国内(外)研究现状及分析。

阳光大厦商业楼作为一栋综合性建筑，其涉及多方面的问题，如管道的排列布置安全性，合理性，美观性问题，施工的经济性问题，以及节约能源保护环境的问题，自十八大以来，中央将生态文明建设作为五位一体总体布局的基础，因此，设计一个节约资源，保护环境的建筑给排水管网是新时代给排水工作者的首要任务，是我们义不容辞的责任。

1节水

根据已有资料表明，中国人均水资源占有量约为2400立方米，而且是一个缺水国家。尤其是自改革开放以来，中国经济正在持续蓬勃发展，然而，水污染现象也逐步加剧，随之而来的是愈发严峻的水资源问题。在此背景下，水资源保护势在必行。对于建筑给排水而言，其最主要的节点要素大致包含下述几种：其中，涉及到卫生洁具;顶棚浮子阀;建筑物中水。

1.1使用新型的卫生设备和配件

现如今，在一系列卫生器具中，以大便器冲洗水箱为典型的传统卫生器具，存在相对较大的实际耗水量，并且其配件伴随着相对较差的耐用性及其密封性，可能会存在跑冒滴漏等诸多问题，从而导致水资源的严重浪费。然而，对于创新性的卫生设备而言，其能够切实改善上述多样化实际问题。例如：JS型虹吸式节水型坐便器，相较于传统坐便器而言，其单次冲洗水的具体用量，不超过5升，能够节约将近一半的用水量;公共浴室可使用单管恒温供水，带脚踏阀淋浴，光电淋浴，手动延时自动关闭淋浴设备比普通双管淋浴节水约20％。

1.2建筑中水

“节流”也需要“开源”。建筑物中的水将在处理和废水再利用后重复使用。它不仅可以节约用水，还可以使污水无害化，节约资源，保护环境，防止水污染，缓解水资源短缺。这一重要作用具有明显的社会效益。最近发布的“建筑用水设计规范”（征求意见稿）对水源，水质标准，水系统和处理过程提出了具体要求。预计在正式实施后，水的使用将起到很大的推动作用。该建筑的供水系统应用于济南市南郊宾馆和玉泉森新宾馆，效果良好。目前，中水处理设备已有定型产品供设计选用。

2节能

在中国经济的持续发展过程中，节能的实际作用，是至关重要的。从本质角度而言，节能就相当于环保。故此，在建筑给排水领域中，若想进行更深层次的细致设计，则不仅需要对其进行合理的布局及其相对精确的计算，与此同时，还需注重于二次供水设备的节能效果。

2.1二次供水设备的选择

以供水方式为例，既定的水泵—水箱相关供水方式，将很容易导致水资源发生污染现象。在此情况下，多样化节能型的被气压罐供水方式应运而生，并且伴随着新型的变频调速供水方式。实际上，在20世纪90年代初期，变频调速设备就已经获得了相对广泛的实际应用。在此类设备中，主要基于变频器改变电机内部存在的实际供电频率，利用实际用水量，针对水泵中涉及到的无级调速功能及其循环软起动功能，进行依次实现。近年来，变频设备开始逐步由既定的恒压变量供水方式，过渡至变压变量及其相应的变频气压供水等诸多方式。基于系统在实际运行过程中的基本特点，以及多样化设备蕴含的节约性质，针对相关设备，进行科学合理的妥善选择，才能获得相对良好的效果。通常情况下，当处于用水低谷的情况下，偏离设计工况将会愈发明显，此时，相关设备的共同组成，需要切实满足低谷用水量不断变化的具体特点，并且相关设备的实际效率，需要远远优于用水低谷的情况。如果系统的实际低谷用水量，远远比不上单台水泵最大流量比例的20％，则需要通过配置小流量泵，以此来实现小流量状态下的自动切换；同理，如果低谷用水量，呈现出断续小流量的状态，则需要及时配置作用于断续供水的相关压力供水装置。

2.2热水供应和太阳能利用

一般情况下，对于热水供应系统而言，其能够选择的主要节能措施大致如下：其中，主要包含切实降低实际使用温度；尽可能降低实际热水耗量，并据此尽量减少实际流率；力求选择高效能保温材料，以此来有效降低实际热损失；切实提升换热器具备的实际传热效率；采用节能型产品；开发利用新能源等。

3生活用水二次供水的污染防治

因为受到城市供水体制因素的影响，在当前时期的建筑给排水领域中，其设计环节必将涉及到二次供水，然而，这也同样需要添设相关贮水设施及其多样化供水设备等诸多环节，这些环节将极有可能会导致水质污染的发生。基于上述内容，为了有效预防二次供水状态下出现的水质污染现状，在进行实际设计的过程中，需要着重于下述方面，开展行之有效的解决措施：

3.1系统

当已经明确供水系统的情况下，需要将各种类型的方案彼此之间，进行相互对比，与此同时，尽可能降低不必要的中间环节。例如：在通过市政管网的允许之后，就不需要再设置相应的贮水池，只要将多样化供水设备，从已经被允许的市政管网，进行直接吸水即可。

3.2管材

对于大多数自来水而言，其水质都会存在一定程度的腐蚀性，从而腐蚀其所接触的金属管道，在此期间，自来水体中存在的余氯，将会快速降低，同时伴随着浊度、铁、锌及其多样化细菌学指标的持续攀升，进而导致严重的水质污染。基于上述情况，某些西方发达国家，已经出台了相关法律文件，明令禁止将普通镀锌钢管，作为生活给水管。现如今，国际上开始逐渐推行铝塑管、聚丙烯管及其交联聚乙烯管等具备一定环保性能的安全新型管材，从而切实保障生活用水，在实际运输过程中，保持良好的安全性。

还有很多细节影响了系统设计水平，如管道坡度不合理，要注意根据最大水量进行设计、给水排水雨水以及消防管道的冲突问题，都会影响结果。

下面我将主要介绍国内外的技术现状。

相较于西方发达国家而言，中国基于建筑给排水领域中的理论成就，略显不足，最为明显的就是流量计算方法，在此方法中，主要涉及到三大方面，即给水方面、排水方面及其热水供应方面。在全球范围内，主要包含三类流量计算方法，其中，主要包含经验法及其概率法，与此同时，包含平方根法，这三类方法，依次代表着流量计算发展过程中的三个阶段。对于美国和日本等发达国家而言，主要选择概率法，而对于中国而言，从1964年度至今，一直在沿用平方根计算方法,在此期间，虽然中国学者对其进行了持续完善，然而，因为严重缺乏卫生器具的实际运用数据，故此，中国在当今运用的流量计算方法，在本质上依然为平方根法,无法与概率法相提并论。

在本篇论文中，还将阐述热水供应耗热量的细致计算。目前，中国仅仅存在适用于全日供应热水的相关耗热量具体计算公式,尚未涉及到定时供应热水的相关计算公式及其相应的扬程计算方法,这也严重制约了新型水加热器的实际发展进程。

对于基础课题而言，中国与西方国家的差距，还表现在排水通气系统的深入研究及其高层建筑立管扩展分析等诸多方面。正是因为这些方面的不完善性，中国在更新传统设备的过程中，很难进行科学合理的改进，从而导致同类型产品，在规格层面及其实现功能的层面上，存在一定的差异性。

对课题提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析。

该设计为高层建筑“阳光大厦商业楼”。地下一层，地上十二层，建筑高度46.35m，建筑面积15393m2，属二类高层建筑，该建筑地下室为商业用房及设备用房，一层为商铺，二、三层为商业用房，四至十二层为宾馆。建筑给排水设计部分包括建筑的建筑给水设计、建筑雨水设计、建筑排水设计；建筑消防设计部分包括建筑室内消火栓系统设计、自动喷水系统设计。

1）室内给水管网水力计算，室内给水平面、系统图设计

2）室内排水管网水力计算，室内排水平面、系统图设计

3）室内消防系统水力计算，室内消防平面、系统图设计

4）材料表

5）编写设计计算书和设计说明书。

4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路。

（1）给水图示

上向下给式给水在最高层配水点能满足给水压力需求，水头较高，漏水造成的墙面损坏、管材消耗稍多是其主要缺点，主要应用于有高位水箱的楼房或公共建筑；下行上给式安装维修方便，多用于外网直接供水，但最高层配水处流出水头较低。环状式管网造价较高，因此对于要求不高的民用建筑较少应用。

建筑可使用并联给水方式，需要设置水泵但是供水安全可靠性高，对于城市商业楼的维护管理较为方便。因气压给水罐供水可靠卫生，采用变频调速泵组可以克服该方案压力波动大的缺点，但是其缺点是水泵的投资较大，控制调节繁琐。

（2）水质污染

如果生活饮用水产生虹吸回流或背压回流的现象，则会造成管道污染，所以任何杂质或液体都不应把配水件出水口淹没，出水口的安装位置与用水容器溢流边缘的距离也有详细要求，一般不能小于出口直径2.5倍。设置导流防止器、真空破坏器可有效防止回流，具体设置要求还应参见设计规范。

（3）消防

设计时需要注意高层建筑的消防设计不同于以往普通建筑的设计方案，否则就会出现压力不足等问题造成的安全隐患，因此必须加强消防性能。设计方案执行过程中，需要进行管网试压以确定是否有足够的压力，施工现场的勘察保证信息完整性同样也是设计时不可缺少的。

其中，该商业楼的消火栓满足应设置DB65室内消火栓的需求。作为商业楼处于城市中心区域，该高层人流量较大，高层建筑用水总量所确定的消防水池容积可按照最高日用水量的25%进行设计。考虑地下消防的设置时，消防水池可以减少供水压力不足和水量不够的问题，且进行雨水的储存可以有效利用天然水源。可以通过设置导流墙、吸水槽的方式保证消防水槽无死角。

（4）设备的选用

供水加压及增压设施：

由于某些地区城市供水能力不足，水厂的发展滞后于建筑发展的要求，往往不能满足多层建筑的水压需求，而且老旧的管网承压能力差，因此我国多采用两次加压设备。目前，比较普遍的设备有气压给水设备，有补气式、隔膜式两种。

参考《给水排水设计手册（第三版，第2册）》，在常用供水加压方式的比较中，高位水箱供水的能耗较小但投资费用最高，运行费用也偏高，水质二次污染严重，优点主要是水泵均在高效段运行，供水安全性可观，管网叠压供水时若仍采用高位水箱，可明显改善水质二次污染，并使投资费用降低。变频调速供水在部分时段水泵低效运行，供水安全性和水质二次污染情况均较差，投资低而且运行费用高，官网叠压供水并未明显改善。

其中，气压罐给水有其特定的场合，如已建多层建筑上层水压不足是由市政给水管网的水压下降引起的，无法再安屋顶水箱且用户对水压变化要求不高时使用，同理于旧房加层改造和地震多发地带；在高层建筑水箱建好后，不能满足新建建筑高度的给水水压要求或不能满足消防所需工作压力时，可选其为增压设备。本次设计考虑到新疆地区十分寒冷，冬季最低温度可达到零下30摄氏度，并且石河子地区的污染是比较严重的。为解决水箱被冻坏或被污染，可采用气压给水设备。

5、完成本课题所必须的工作条件(如工具书、实验设备或实验环境条件、某类市场调研、计算机辅助设计条件等等)及解决的办法。

（1）完成课题需要的工具书：①《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）；②《建筑设计防火规范》（GB50016－2014）；③《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974-2014）；④《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2017）；⑤《给水排水设计手册》（第二册）；⑥《新12系列给排水标准设计图集》新疆：新疆建筑标准设计办公室，2013⑦《建筑给水排水工程》教材（第六版），中国建筑工业出版社。

（2）CAD技术

现在绘图软件借助于计算机硬件的发展飞速发展，由AutoCAD为基础发展而来的专业绘图软件为给排水设计人员进行专业设计提供了便利，鸿业、杰图、天正等优秀软件，BIM技术日益发展并引领新的设计方式，作为社会主义新时代的学生，应及时学习并熟练使用这种先进便利的科技成果，本次建筑给排水采用杰图辅助绘图。

6、完成本课题的工作方案及进度计划。

课题研究进度计划

本课题研究的周期为半年,具体起止日期为2018年11月11日到2019年6月1日，一共分三个阶段进行。

第一阶段:准备阶段(2018年11月-2018年1月)

利用文献资料的查阅、研究法,进行课题论证,撰写开题报告,熟悉自己的设计任务及图纸。实地参观，了解实际建筑结构，学习已经设计好的设计思路，了解任务难点。

第二阶段：中期检查阶段(2018年3月-5月)

3月进行设计课题知识学习,选定设计方案,做好资料的检索工作,初步进行建筑给水和建筑排水（包括污水和雨水）系统的布置、绘制草图、计算。4月进行消防管系布置方案以及水力计算，对其中遇到的问题进行总结、排除并更正。

第三阶段:总结成果阶段(2018年5月-2018年6月)

5月完成给水、排水、消防的施工图绘