《吾悦广场给排水及消防系统设计》6900字【论文】

吾悦广场给排水及消防系统设计目录TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 摘要：亳州市吾悦广场建筑总面积为8110m2，地上四层，地下一层，地上每层4.2m，设有两个卫生间和一间母婴室，卫生间内设有蹲便器、洗手盆等用水器具。根据设计规范对建筑内部的给水、排水和消防等系统进行设计计算。给水方式采用直接利用室外管网水压的给水方式，达到减少投资，节约能源的目的。排水方式根据《建筑给水排水设计标准》（GB50015-2019）采用污废水合流排放比较合理。消防方式采用1支消防水枪的1股充实水柱到达室内任何地方的消火栓给水系统和自动喷水灭火系统。关键词：给水系统；排水系统；消防系统设计总说明一、任务来源亳州市吾悦广场建筑总面积为8110m2，地上四层，地下一层，地上每层4.2m，设有两个卫生间和一间母婴室，卫生间内设有蹲便器、洗手盆等用水器。建筑给排水设计及消防给水设计是建筑工程施工中的重要环节。其中包括供给建筑内部生活所需水的系统设计、排建筑内部污水系统设计、排建筑顶部雨水系统设计和建筑内部消防系统设计等。二、设计标准亳州市吾悦广场建筑给水、排水管道现状为：建筑物北边有一只市政管网干管，其管径为300mm，给水压力为300KPa，在人行道下方一米处。城市给水管网位于建筑物的北侧，在人行道下方接点管顶埋深为地面以下1.0m，干管的管径为300mm，市政给水压力为300KPa。排水管网在建筑物的东侧，管顶在地面以下2.0m，干管的管径为400mm，坡度为i=0.005。三、设计原则1.满足用户的用水需求，保证供水的安全；2.及时排除污废水，保证管道通畅；3.选择最优的施工工艺，减少资金投入。四、主要技术资料亳州市吾悦广场给排水及消防系统部分设计资料《建筑给水排水设计标准》（GB50015-2019）《建筑给水排水工程》（第七版）《给水排水国家标准图集》（S1~S6）《建筑给水排水制图标准》（GB/T50106-2010)《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)1绪论1.1工程设计背景建筑给排水是给水排水中重要的一部分，随着建筑业的快速发展，国内建筑给排水不断积累实践经验，在专业技术不断发展和突破的环境下，很多城市能够选择更加有效的施工工艺和更好的施工条件，传统的给排水工程与可持续发展理念相的结合，使给排水工程成为21世纪建筑行业的重要部分。1.2工程设计意义由于我国地势的独特，水的分布不均匀，以及不平衡的发展，造成水资源的严重缺乏，因此需要合理有效的利用现有的水资源。为了满足用户不同的水质、水量和水压要求，保证给水系统的正常运行，确保污水的净化方式和排放标准，达到社会水循环稳定从而节约水资源的目的。在火灾发生并威胁人们生命安全的情况下，保证建筑消防系统的可靠性，减少人们的生命财产损失。我们需要不停学习先进的知识、结合不同的科技、完善国内的给水排水技术，结合实际情况对建筑给排水进行工程设计。1.3工程设计流程本文主要对广场建筑给排水系统的各个部分进行设计。首先介绍项目设计背景和项目研究意义，了解该建筑的主要结构和周边环境。其次对该建筑进行给水排水设计和计算。最后对室内消火栓系统和自动喷淋系统的设计和计算。第一阶段：了解建筑物地理位置及周边建筑，了解构筑物的用途，了解建筑物的构造，包括建筑层数，建筑层高和，构造特点。第二阶段：根据建筑使用性质，进行给水排水设计，确定给水系统供水方式。第三阶段：绘制各分项给排水平面图。包括给水、排水、雨水、消防等。第四阶段：明确用水定额，再进行水力计算，最后确定管径。第五阶段：确定各管道的管径，选择合适的管道配件，水箱的大小和水泵的型号。2建筑给水系统2.1给水系统设计说明只由市政管网供水的方式包括：直接给水方式和设水箱的给水方式。直接给水方式适用于对用水需求不高的建筑物，市政给水管网直接给水能够保障建筑物的水量和水压需求。设水箱的给水方式适用于市政管网用水高峰期，水压不能满足建筑物的用水需求，设置水箱保证供水稳定性。设置水泵升压的给水方式：只设置水泵的给水方式、水泵＋水箱的给水方式、分不同区域的给水方式和分不同水质的给水方式。当建筑物用水期间，市政管网水压不足，安装抽水泵，但是可能会造成市政管网水压降低，甚至造成管网负压。水泵＋水箱的给水方式用于建筑物的用水不均匀，且用水所需要的水量和水压市政给水管网不能满足。分区给水方式将建筑物按高度划分为几个区域，最低区域由管网直接供水，其它区域按不同的需求由升压设备供水。用水对象具有特殊的水质要求时，使用分质给水方式，设置独立对应的供水系统。亳州市吾悦广场地上部分有四层楼，地下部分为一层停车库，建筑物北侧的城市道路下，有市政管网给水干管，其管径为DN300，工作水压为300kPa，能够满足吾悦广场一天需要的水量和水压，所以采用设直接给水方式。2.2给水系统设计计算2.2.1最高日用水量和最高日最大时用水量查技术资料，相关标准得：根据用水定额和本建筑的用水单位数计算。最高日用水量计算公式为：Qd=m×q（2-1）式中，m为用水单位数量，取m=8110m2；q为最高日生活用水定额，取q=5L/d。根据公式带入数值进行计算，最高日用水量：Qd=8110m2×5L=40550L/d=40.55m3/d最高日最大时用水量计算公式为：Qh=Qd/T×Kh（2-2）式中：T为该建筑使用水的时间，取T=12h：Kh为小时变化系数，取Kh=1.2。根据公式带入数值进行计算，得出最大时用水量为：Qh=40.55m3/12×1.2=4.06m3/h2.2.2给水管网水力计算商场设计每秒通过的水流量公式：qg=0.2αNg式中，Ng为对应支管的总给水当量，α为系数，取1.5。给水管网计算：图2-1给水计算简图即给水管网计算成果见表2-2。表2-2给水管道设计计算表计算管段编号当量总数Ng设计秒流量qg（L/s）DN(mm)V（m/s）每米管长沿程水头损失i(kPa/m)管长L(m)沿程水头损失hy=iL(kPa)沿程水头损失累计∑hy(kPa)0—11.00.300250.610.21720.3450.3451—21.50.367250.750.31511.733.6964.0412—32.50.474250.970.5057.133.6047.6443—430.520251.060.5985.453.26110.9054—55.50.704320.880.3155.5511.74812.6535—610.50.972400.770.1934.20.81213.4656—7211.375401.090.3674.21.54115.0067—831.51.684401.340.5344.22.24217.248局部水头损失计算∑hj：∑hi=17.248kPa∑hj=30%∑hi=0.3×17.248=5.17kPa管路水头损失计算：H2=∑（hi+hj）=15.003+5.17=20.173kPa水表水头损失计算：卫生间用水量较小，选用LXS-32旋翼湿式水表，安装在生活泵房管道上。总水表选用32mm口径，取q=4.95m3/h，平常通过水流量为6m3/h>q，允许通过的水流量最大值为12m3/h。带入数据计算水表的水头损失：H3=qg2/Kb=4.952/(122/100)=17.02kPa给水系统需要的总压力：H=H1+H2+H3+H4=142+20.173+17.02+50=229.193kPa<300kpa系统所需水压小于官网提供的水压，不需要设加压水泵。3建筑排水系统 3.1排水系统设计说明排放建筑内部污废水需要满足三个基本要求：首先污废水能够迅速的通过系统排出室内；其次管道内不能产生有毒有害气体堆积，保证气压稳定；尽可能的合理管线布置节约材料，降低工程造价。建筑内部的排水系统按照用水途径有生活排水系统和工业废水排水系统俩种。生活排水系统按水质分为经过化粪池或者污水处理设施才能排放的生活污水排水系统和处理过后可以作为中水二次利用的生活废水排水系统。工业废水排水系统按照水的用途分为污染较为严重的，处理达标才能排放的生活污水排水系统和简单处理即可重复使用的生活废水排水系统。在排放过程中的关系，生活排水系统和工业度水排水系统用相同的排水管道为合流制和生活排水系统和工业度水排水系统用不同的排水管道为分流制。根掘《建筑给水排水设计标准》（GB50015-2019）以及节能环保的要求，本设计建筑采用污废水合流排放比较合理，产生的污废水经排水管道直接排入市政污水管道。3.2排水系统设计计算3.2.1排水当量计算建筑物卫生间排水管道设计的每秒通过的水流量计算公式：Qp=0.12×αNp+qmax（3-1排水管网计算：图3-1排水系统计算图3.2.2水力计算表3-1排水管计算表"管段编号卫生器具排水当量总数Np设计秒流量Qp（L/s）管径de（mm）坡度i洗手盆大便器污水盆小便池Np=0.3Np=4.5Np=1Np=0.31-210.30.1500.0252-3114.82.031100.0123-41115.82.081100.0124-512110.32.271100.0125-617132.82.871100.0127-814.52.011100.0128-9292.221100.0129-10313.52.381100.01210-114182.521100.01211-5522.52.641100.01212-13110.33500.02513-14115.52.061100.01214-151115.82.081100.01215-161126.12.091100.01216-61136.42.111100.01217-1810.30.1500.02518-1920.60.68500.02519-2030.90.69500.02520-6415.72.081100.01221-2214.51.51100.01222-20114.82.081100.012通过排水立管的污水当量总数为：Np=（32.8+6.4+5.7）×3=134.7排水立管最下部管段的污水每秒通过的流量为：排水立管的管径为：de110mm。3.3雨水排水系统说明亳州市吾悦广场为商业广场，雨水和雪水会在建筑物屋顶产生积水，考虑到建筑物的安全和美观采用重力流的普通外排水系统，将雨水立管设置在建筑外墙处，降低对建筑物内部构件的影响。3.4雨水排水系统计算采用安徽省亳州市的重现期P=5年，t=5min，降雨强度5.07L/（s•100m3），径流系数取0.9。屋顶雨水量计算公式：Q=0.9Fq5/10000（3-2）计算雨水量和立管管径见表3-2.表3-2雨水管计算表管段编号汇水面积m2降雨强度qs（L/（s•100m3））径流系数泄流量（L/s）管径de（mm）立管186.745.070.93.9690立管2161.385.070.97.36110立管3179.995.070.98.21110立管4179.995.070.98.21110立管590.585.070.94.1390立管6152.025.070.96.94110立管7340.355.070.915.53110立管8164.865.070.97.52110立管9157.725.070.97.20110立管1086.935.070.93.97904室内消防系统4.1室内消火栓系统设计说明消火栓给水系统：通过加压将管网中的水输送到固定的灭火设备。又分为高压给水系统，临时高压给水系统和低压消防给水系统。高压给水系统的管道中始终有足够的水量和水压。临时高压给水系统平时没有足够的水量和水压，火灾发生时启动消防水泵，使管道中有满足灭火设施所使用的水量和水压。低压消防给水系统是用于消防车吸水灭火的装置。亳州市吾悦广场建筑高度小于或等于24.0m采用1支消防水枪的1股充实水柱到达室内任何位置。自动喷水灭火系统：火灾发生初起，喷头的热敏元件感应温度到达一定程度，喷头开始喷水灭火，具有扑救及时，效率高等特点。常见的自动喷水灭火系统有湿式自动喷水灭火系统，干式自动喷水灭火系统和预作用喷水灭火系统。自动喷水灭火系统的管道中一直都有一定的水量和水压，火灾初期能够及时喷水灭火，效率较高，但是当发生渗漏时，会对建筑物和其中的设备的使用造成影响。组成情况下干式自动喷水灭火系统的管道中没有水，当发现火灾时，喷头先开启排气，再喷水灭火，对火灾的扑救不够及时，但是管道破损时，对建筑物的装饰以及其中的设备不构成影响。预作用喷水灭火系统平时管道中也没有水，对建筑物的装饰以及其中的设备不构成影响，当探测器发现火灾时，就立刻进行排气，冲水，当温度到达着火点，再开始喷水灭火，相对较为及时，效率较高。亳州市吾悦广场营业期间，人员密集，疏散困难，当火灾发生时，对人们的生命和财产威胁较大，所以需要设置自动喷水灭火系统。亳州市吾悦广场地上部分有四层，地下部分为一层停车库，选用的自动灭火喷头系数为80，喷嘴处的压力为0.1MPa，喷水强度为6L/（min•m2）最不利配水点的喷头标高为17m，取100m2的作用面积，作用面积内喷头有9个，按作用面积法进行水力计算。4.2室内消火栓系统计算4.2.1消火栓的布置亳州市吾悦广场建筑高度小于或等于24.0m采用1支消防水枪的1股充实水柱到达室内任何位置。表4-1各类建筑要求水枪充实水柱长度建筑物类别消火栓栓口处动压（MPa）充实水柱长度（m）高层、厂房、车库和室内净空高度超过8m的民用建筑等场所大于0.35413其它场所大于0.25104.2.2消火栓保护半径以消火栓为圆心的保护半径公式为：R=C*Ld+h（4-1）带入数值计算半径：R=0.8×25+3=23m4.2.3消火栓布置间距间距为：S≤2R2S≤2×232每层楼需设置4个消防栓。4.2.4水枪喷嘴处所需水压水枪喷嘴处的压力公式：Hq式中Hq为满足水枪喷嘴的压力，mH2O；αf为实验系数；Hm水枪充实水柱长度，取13m；φ阻力系数，取0.0097。水枪实验系数αf=1.21，喷口直径选19mm。Hq=1.21×13/（1-0.0097×1.21×13）=18.56mH2O=185.6kPa4.2.5水枪喷嘴计算水枪喷嘴的出水流量：qxh=BHq（4-4）式中qxh为水枪口每秒钟射出的水流量，L/s；水枪喷口直径为19mm的水枪的水流特性系数B是1.577，则qxh=1.577∗18.56=5.41L/s>5.0L/s4.2.6水带阻力水带的阻力：hd=AZ×Ld×qxh（4-5）式中hd为水带的水头损失，单位为kPa；AZ水带阻力造成的损失：hd=0.00172×25×5.412=1.26m4.2.7消火栓口所需水压满足消火栓强度的压力：Hxh=Hq+hd+Hk（4-6）式中Hk根据格式计算：Hxh=18.56+1.26+2=21.82mH2O=218.2kPa标准规定的商城的消火栓栓口压力不得小于0.25MPa，故本例取0.25MPa。4.2.8校核消防水箱的底部高程为17.3米，水压最小的消火栓高程为14.3米。则最不利配水点的消火栓栓口处的压力为17.4-14.3=3.1mH2O=31kPa。根据表4-1技术规范，消火栓栓口处动压不应小于0.25MPa，需额外设置稳定泵。4.2.9水力计算XL-4是最不利消防立管，每层个均分布有一支消防水枪，其中第四层消防水枪为最不利消防水枪。相邻消防立管从近到远分别为XL-3、XL-2和XL-1，出水枪支数都为5支，且水流的速度小于2.5m/s。Hxh1=Hxh0+ΔH+h（4-7）根据公式带入数值进行计算：Hxh1=25+4.2+0.812=30.01mH2O1点的水枪射流量：qxh1=Hxh1-2式中Hxh1为消火栓口压力，取Hxh1=30.01m；B为特性系数，取B=1.577；A为水带阻力的系数；Ld为水带长度，取Ld=25m。根据公式带入数值进行计算，qxh1=30.01-2图4-1消火栓系统计算图配管计算成果见表:表4-2消火栓给水系统计算表计算管段设计秒流量q（L/s）管长L(m)DNV(m/s)i（kPa/m）i*L(kPa)0—15.414.21000.690.05340.2241—211.8419.21001.510.22734.3642—311.8418.881500.670.03150.5963—423.6818.951501.340.11372.1554—535.5215.041502.010.24083.6225—647.36301502.680.410012.300管路总水头损失为：Hw=0.224+4.364+0.596+2.155+3.622+12.3)×1.1=23.261×1.1=25.59kPa给水系统所需总压力：Hx=14.3×10-（-4.9）×10+250+25.59=467.59kPa按室内消防灭火总用水量47.36L/s，选用恒压消防泵XBD15/60型2台，1用1备。额定流量60L/s，压力1.5MPa，转速2960r/min，配带电机Y2315L2-2。根据计算出的供水量，需要安装2套水泵接合器。4.2.10消防水箱亳州市吾悦广场为二类公共建筑，考虑到火灾初期要保证供水的可靠性，需要设置4.0m×5.0m×2.0m消防水箱，材料可选用钢制，水深为1.5m，最大容积40m³，安装高度需要满足室内最不利点消火栓的最低水压，仅作为消防用水设施。消防水箱内的水由市政管网直接供水，或者由生活用水水泵供水。4.2.11消防贮水池消防贮水池的贮存水量要满足三小时消防系统的稳定运行，计算可得：Vf=47.36×3×3600/1000=511.488m34.3自动喷水灭火系统设计计算每个喷头的出水量：q=K10×P式中，K为喷头特征系数，取K=80；P为喷头处的压力，取P=1MPa。q=8010×1=1.33L/s作用面积区域的设计秒流量：Qs=nq（4-10）根据公式带入数值进行计算：Qs=9×1.33=11.97L/s理论出水秒流量：Q1=Fq/60（4-11）式中，F为作用面积，取F=100m2。根据公式带入数值进行计算：Q1=100×6/60=10L/s设计的出水秒流量大于理论出水流量的一点二倍。计算作用面积区域的平均喷水强度：qp=9×80/100=7.2L该数值规定大于6L(min•m2)，符合要求。每个喷头的保护半径：Rmin=3.2×3.2+3.6×3.6图4-2自动喷淋系统计算图表4-4自动喷淋系统计算表管段编号管段流量(L/s)管径(mm)管道比阻值管长(m)水头损失(m)11.33250.43673.224.7222.66320.093863.221.2533.99320.093861.928.3943.99500.011083.66.3557.98700.0028933.66.63611.97800.0011683.66.02715.961000.00026743.62.45819.951000.00026743.63.83923.941500.000033953.60.701027.931500.000033953.60.951131.921500.000033953.61.251235.911500.000033953.61.581339.91500.000033953.61.951443.891500.000033953.62.351547.881500.000033953.62.801651.871500.000033953.63.291755.861500.000033953.63.81管段的总水头损失：∑h=1.2×(24.72*21.25+28.39+6.35+6.63+6.02+2.45+3.83+0.7+0.95+1.25+1.58+1.95+2.35+2.80+3.29+3.81)=118.32Kpa计算满足系统所需的水压公式：H=∑h+P0+Z（4-12）式中：H为所选泵的扬程；∑h为管段的总水头损失；P0为满足最不利喷头的最小压力；Z为高度差。根据公式带入数值进行计算：H=118.31+100+(17+2)×10=408.31Pa5结束语经过几个月的努力，初步完成了毕业设计的所有内容，我对这次毕业设计有如下总结：本次给水排水工程设计为城市广场给排水设计，总面积为8110m2，地上部分有四层楼，每层4.2m，地下部分为一层停车库，建筑物北侧的城市道路下，有市政管网给水干管，其管径为DN300，工作水压为300kPa，能够满足吾悦广场一天需要的水量和水压，所以采用设直接给水方式。为了污废水能够迅速的通过系统排出室内，尽可能的合理管线布置节约材料，降低工程造价，本设计建筑采用污废水合流排放比较合理，产生的污废水经排水管道直接排入市政污水管道。考虑到建筑物的安全和美观采用重力流的普通外排水系统，将雨水立管设置在建筑外墙处，降低对建筑物内部构件的影响。设置四根消防立管，每根消防立管有五个消防水枪，同时设置消防水箱和消防贮水池提高消防系统的可靠性。亳州市吾悦广场营业期间，人员密集，疏散困难，当火灾发生时，对人们的生命和财产威胁较大，所以需要设置自动喷水灭火系