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常州市某办公写字楼建筑给排水设计毕业论文

 2020-04-15 20:41:08  

摘 要

本次设计是常州某15层办公楼的给排水设计,具体包括五个系统,分别是给水系统,排水系统,雨水系统,自喷淋系统,消防系统。

该建筑共十五层,建筑总高度为54.2m,地上十五层,地下一层。设有屋顶水箱,地下一层设生活消防水池并有水泵房,并有自动报警装置。建筑因为是公共建筑,所以除设有消水栓系统外,还设有自动喷水灭火系统。该建筑的北侧、南侧50M处分别有一市政给水管道经过,管顶标高为-1.5M,管径为DN200,供水最低压力为25M水头;建筑北侧40M、50M处分别有一市政污水管、市政雨水管,管顶标高分别为-2.0M和-3.0M。

Abstract

This design is the water supply and drainage design of a 15-storey office building in Changzhou. It includes five systems, namely, water supply system, drainage system, rainwater system, self-spraying system and fire fighting system.

The total height of the building is 54.2m. It has fifteen floors above ground and one floor below ground. There are roof water tank, underground fire pool and pump house, and automatic alarm device. Because the building is a public building, in addition to water hydrant system, there is also an automatic sprinkler fire extinguishing system. There is a municipal water supply pipeline passing at 50M on the north side and 50M on the south side of the building. The top elevation of the pipeline is -1.5M, the diameter of the pipeline is DN200, and the lowest water supply pressure is 25M head. There is a municipal sewage pipe and a municipal rainwater pipe at 40M and 50M on the north side of the building, and the top elevation of the pipeline is - 2.0M and - 3.0M, respectively.

一、给水工程设计

(一)设计方案的比选

1、建筑的分区

本建筑为某15层综合办公楼,包括地下一层车库。主楼建筑高度为54.2米,地下室一层层高为4.5米。设计地上建筑总面积(不含地下)为25300m2 ,地下一层面积为3209m2 , 1-2层2620m2 ,3-4层2331m2 ,标准层面积为1400m2。当室外给水管网的压力只能满足建筑物下面几层供水要求时,可采用分区给水方式。室外给水管网水压线以下楼层为低区,由室外管网直接供水,以上楼层为高区,由升压贮水设备供水。

按照《建筑给排水设计规范》高层建筑生活给水系统应竖向分区,竖向分区应符合下列条件:

(1)各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa,特殊情况下不大于0.55MPa。

(2)各分区最不利配水点的水压应满足用水水压的要求。

2、给水方式比选:

(1)水泵并联分区给水方式,各给水分区分别设置水泵或调速水泵,各分区水泵采用并联方式供水。优点是供水可靠、设备布置集中,便于维护、管理,省去水箱出流要求占用面积,能量消耗较少。缺点是水泵数量多、扬程各不相同。

(2)水泵串联分区给水方式,各分区均设置水系或调速水泵,各分区水泵采用串联方式供水,如图1-16(6所示。优点是供水可靠,不占用水箱使用面积,能量消耗较少,缺点是水泵数量多,设备布置不集中,维护、管理不便。在使用时,水泵启动顺序为自下而上,各区水泵的能力应匹配。

(3)水泵供水减压阀减压分区给水方式,不设高位水箱减压阀减压分区给水方式。优点是供水可靠,设备与管材少、投资省、设备布置集中、省去水箱占用面积,缺点是下区水压损失大,能量消耗多。

3、给水方式选择原则

(1)尽量利用外部给水管网的水压直接供水。在外部管网水压和流量不能满足整个建筑物用水要求时,则建筑物下几层应利用外网水压直接供水,上层可设置加压和流量调节装置供水。
(2) 除高层建筑和消防要求较高的大型公共建筑和工业建筑外,一般情况消防给水系统宜与生活或生产给水系统共用一个系统。 但应注意生活给水管道水质不能被污染。
(3)生活给水系统中,卫生器具处的静压力不得大于0.60MPa,各分区最低卫生器具配水点静水压不宜大于0.45MPa (特殊情况下不宜大于0.55MPa), 水压大于0.35MPa的人户管(或配水横管),宜设减压或调压设施。

根据提供的建筑条件,考虑本建筑的给水分区情况,-1F-4F高度为15m,估算折算为层高3m,则15/3=5,水压= 120 40* (5- 2) = 240kPa= 24mH2O,因此,市政管网压力足够满足-1F-4F水压的要求。由于主体楼高为54m,而4F-顶层高度为54-15=39m,水损估算5m,则最低处水压为39 5.0= 44m,不超过0. 55Mpa,此处符合规范不用分区的要求。通过方案比较,采用第 1 种方案。即:系统竖向分为三区:

(1)1~4 层为低区,由市政给水管网直接供水;

(2)5~11 层为中区,由无负压给水设备将生活水箱中的水提升高层。

(3)11~15层为高区,由无负压给水设备将生活水箱中的水提升高层。即市政管网—生活水箱—加压水泵—用水点。

给水系统的组成

本建筑的给水系统包括引入管、水表节点、管道系统、给水附件、升压和贮水设备。其中管道系统由干管、立管、支管组成。给水附件指给水管路上装设的各种水龙头及相应的闸阀、止回阀等。升压和贮水设备指无负压给水设备和贮水设备。

给水管材 室内生活给水管材推荐采用交联聚乙烯管(PEX)、聚丙烯管(PP)、钢塑 复合管等,室外给水管道采用 PE 管或球墨铸铁管、钢塑复合管等,卫生间宜采用铜管或不锈钢管。这些管道都具有卫生条件好、水力条件好、强度高、寿命长 等优点。本建筑室内给水采用 PPR 管,室外给水采用内衬塑镀锌钢管。

给水附件

(1)控制附件:常用的有闸阀(用于DN50的管道及环网上)、截止阀(用于DN50的管道上)、球阀、蝶阀、旋塞阀、止回阀、减压阀、安全阀、浮球阀等,材质一般与管材一样,即塑料、铜、不锈钢等;

(2)配水附件:常用的有配水龙头、盟洗龙头、混合龙头等,材质有塑料、不锈钢、铜镀铬等。

给水管道布置和敷设

(1)确保供水安全和良好的水力条件,力求经济合理;

(2)保护管道不受损坏,管道需要穿越墙、伸缩缝、变形缝时应采取保护措施。给水管道穿越墙和楼板时,应预留孔洞,预留洞尺寸,考虑到管顶上部净 空不能小于建筑物沉降量的要求,其值不小于 0.1m;穿水池、水箱处应预埋防水套管;引入管穿地下室外墙设套管;立管通过楼板时应预埋套管,且高出地面10~20mm;

(3)不影响生产安全和建筑物的使用。不得穿越变、配电间等;给水管不能敷设在排水沟、烟道、风道内,不允许穿越壁柜、橱窗、大小便槽等;

(4)便于安装维修。给水管道与其他管道和建筑结构的最小间距满足规范要求;管道外壁距墙面不小于150mm,离梁、柱及设备之间的距离为 50mm,立管外壁距墙、梁、柱净距为 20~25mm;需进人检修的管道井其工作通道净宽度不宜小于0.6m;管井应每层设外开检修门;

(5)管道一般暗装。横干管敷设于技术层内或吊顶中或管沟内,立管设于给排水管道竖井里,支管可敷于吊顶、墙体、地板找平层、管井内;

(6)在立管横支管上需设阀门,管径DN 50时应设闸阀,DN 50时应设截止阀;

(7)在技术层、吊顶中给水管道、排水管道及电缆等交叉时,一般是电缆在上面,其次是给水管、排水管。给水管与排水管道平行、交叉时,其距离分别大于0.5m 和0.15m,交叉给水管在排水管的上面;

本建筑各层给水管道采用暗装敷设,给水管网采用上行下给的供水方式

二、室内消火栓系统

2.1.1 消火栓系统的选择

消火栓栓口的静水压力不应大于80m ,当大于80m应采取分区给水系统。消火栓栓口的出水压力大于0.50MPa时消火栓出应设减压装置。 本楼总共高差为59m,《建筑设计防火规范》GB50016-2014 中规定:高 位消防水箱的设置高度应保证最不利点消火栓静水压力。当建筑物不超过100 米时其最低压力应低于0.07MPa,否则,不应低于0.15MPa。考虑本工程实际情况,为满足最不利消火栓栓口处静水压力,因此屋顶设箱泵一体化增压稳压给水设备,从第7层设减压稳压消火栓,以满足规范规定的水压要求。

本建筑为一类高层建筑,建筑耐火等级二级,市政管网供水压力不能满足消防时的水压要求,故本建筑室内消防系统采用临时高压供水系统。消防水源为屋顶消防水箱和地下消防水池两部分,消防水箱及消防泵房设于建筑屋顶,供给火灾初期10min 消防水量;消防水池设于地下一层,贮存 2h 室内外消火栓所需水量和1h自喷系统所需水量之和,消防泵设于地下水泵房,消防泵从消防水池和消防水箱吸水供给消防系统用水。根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014 要求:室内消火栓用水量取20L/s,水枪充实水柱取13m,最不利情况下最不利立管上同时出两股水柱,次不利立管上同时出两股水柱。消防立管管径为 DN100。消火栓的布置在负一层的顶成平面环状,其它层成立面环状,形成立体环状。

消火栓应布置在明显易取且操作方便的位置,地下车库的消火栓布置不应对汽车的出行造成影响,首层设置在对外出口附近,二层及以上设在楼梯口附近、走道公共区域,对照各层平面进行调整,尽量保证上下层对齐。屋顶设试压消火 栓一个,应满足其有13m的充实水柱。室内消火栓箱内均设远距离启动消防泵的按扭。以便在使用消火栓灭火的同时,启动消防泵、屋顶贮存有10min 的消防水量。室外消火栓系统设有两个水泵接合器,以便消防车向室内管网供水。

2.1.2 系统组成

消火栓系统由消防水池、消火栓泵、消防管网、室内消火栓、消火栓箱、箱泵一体化消防增压稳压给水设备和水泵接合器组成。

2.1.3 设备及构筑物

消防泵型号:,两用一备。

2.1.4 消火栓的安装

(1)管材采用热浸镀锌钢管。

(2)消火栓立管采用 DN100,横管采用 DN100,消火栓口径为 65mm,水枪喷嘴口径为 19cm,使用衬胶水带,直径65mm,长度25m。

(3)为使各层消火栓出水流量接近设计值,超压部分选用减压稳压消火栓。

(4)消火栓给水管的安装与生活给水管基本相同。

三、生活排水系统方案

3.1 排水方案

常州某15层办公楼,一层层高为4m,地下室层高为4.5m,标准层层高3.1m。根据规范,拟设计污废合流排水系统:地下车库及水泵房设排水沟,废水经排水沟排至集水坑,再经污水泵提升至室外城市污水管网;一层裙房公共卫生间污废水单独排放至市政排水管网;二层至十五层标准层采用同层排水;消防电梯基坑设容积不小于32m 的集水坑,排水泵的流量取大于10L/s。

根据设计规范,环形通气排水条件较好,但耗费管材,施工复杂,而专用立管通气能满足排水量要求且相较于环形通气便于施工、造价低。因本建筑为高层建筑,排水立管采用通气立管的双立管排水系统,其中一层单独排水,二至十五层集中排水。

3.2 排水系统的组成

该排水系统由卫生器具,排水管道,检查口,清扫口,室外排水管道,检查井,潜污泵,集水坑等组成。通气系统为专用通气管。

3.3 排水水管材和设备

建筑内部排水管材主要有硬聚乙烯塑料管、铸铁管和陶土管。工业废水还可 以用陶瓷管、玻璃钢管、玻璃管。硬聚乙烯塑料管(UPVC)具有质量轻、不结垢、不腐蚀、外壁光滑、容易切割、便于安装、节省投资和节能等优点,故而得 到广泛应用。所以本设计采用 UPVC(硬聚乙烯塑料)管。

3.4 排水管道布置和敷设

(1)排水管与室外排水管连接处设置检查井,检查井中心距离建筑物外墙的距离不宜小于3m,并与给排水管引入管外壁的水平距离不得小于1.0m。

(2)从排水管上的清扫口或污水立管到室外检查井中心的最大长度,与管径有关,与管径为50mm、75mm、100mm以及大于100mm时,分别为10m、12m、15m和20m。

(3)大便器排水管最小管径不得小于100mm。

(4)连接3个及3个以上的小便器,其排水资管管径不宜小于75mm。

(5)当排水管在中间竖向拐弯时,排水支管与排水立管、排水横管相连接时排水支管与横管连接点至立管底部的水平距离不小于1.5m;排水竖支管与立管拐弯处的垂直距离不得小于0.6m。

(6)立管管径大于或等于110mm 时,在楼板贯穿部位应设置阻火圈或张度不小于500mm 的防火套管。管径大于或等于 110mm 的横支管与暗设立管相连接时,墙体贯穿部位应设置阻火圈或张度不小于300mm的防火套管,且防火套管的明露部分张度不宜小于200mm。防火套管、防火圈的耐火极限不宜小于贯穿部位的建筑结构的耐火等级。

(7)管道不得穿过沉降缝、烟道以及风道,应避免穿过伸缩缝,在必须穿过时,采取相应的措施。

(8)排水管道的横管与横管,横管与立管的连接,采用 45°三通或45°四通和90°斜三通或90°斜四通。

(9)立管与排出管或排水横干管的连接宜采用两个45°弯头,或弯曲半径不小于4倍管径的90°弯头。

(10)排水立管必须采用可靠的固定措施,宜在每层或间层管井平台处处固定,宜采用柔性接口管箍,以适应层间的位移变化。

3.5 通气管的安装

(1)举过屋顶的通气管须伸顶伸出 300mm 以上,并大于积雪厚度。屋顶作为活动场所时,通气管伸出屋顶 2m 以上,通气管必须设置耐腐网罩。

(2)通气管的顶端附近有门、窗、换气口时,通气管必须伸出高于这些门、窗,距换气口上端至少600mm 以上,否则须离开门、窗、换气口水平距离至少 3m 以上。

(3)伸顶通气管的顶端有冻结闭锁的可能,可通过放大管径解决,管径变化点应设在建筑内部,离屋顶不小于 300mm 处。

3.6 检查口、清扫口和检查井的设置

根据《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003 可知在生活排水管道上,应按下列规定设置检查口和清扫口。

(1)铸铁排水立管上检查口之间的距离不宜大于 10m,塑料排水立管宜每六层设置一个检查口。

(2)在连接2个及2个以上的大便器或3个及3个以上卫生器具的铸铁排水横管上,宜设清扫口。在连接4个及4个以上的大便器的塑料排水横管上宜设置清扫口。在水流偏转角大于 45°的排水横管上,应设置检查口或清扫口。

(3)在排水管道上设置清扫口应符合以下规定:

1)在排水横管上设清扫口,宜将清扫口设置在楼板或地坪上,且与地面相平。排水横管起点的清扫口与其端部相垂直的墙面的距离不得小于0.15m。

2)排水管起点设置堵头代替清扫口时,堵头与墙面应有不小于0.4m 的距离。注:可利用带清扫口弯头配件代替清扫口。

3)在管径小于100mm的排水管道上设置清扫口,其尺寸应与管道同径。管径等于或大于100mm 的排水管道上设置清扫口,应采用100mm 直径清扫口。

4)硬聚氯乙烯排水管道上设置的清扫口与管道同质。

5)排水横管连接清扫口的连接管管件应与清扫口同径,并采用45°斜三通和45°弯头或由2个45°弯头组合的管件。 (4)排水管上设置检查口应符合:立管上设置检查口,应在地(楼)面以上1.0m,并应高于该层卫生器具上边缘 0.15m。

四、 雨水排水系统方案

4.1 雨水排水系统方案选择

建筑内排水系统适用于跨度大、特别长的多跨建筑,在屋面设天沟有困难的锯齿形、壳形屋面建筑,屋面有天窗的建筑,建筑立面要求高的建筑,大屋面建筑及寒冷地区的建筑,在墙外设置雨水排水立管有困难时,也可考虑内排水形式。所以本建筑选择内排水形式。阳台雨水自成系统排到废水立管再排到室外,不得与屋面雨水系统相连接。

4.2 雨水排水系统的组成

雨水内排水系统由雨水斗、连接管、立管、排出管、埋地干管和附属构筑物几部分组成。阳台雨水排水系统由地漏、废水立管、排出管组成。

4.3 雨水管道的敷设与布置

雨水及废水排水采用 UPVC 排水管。雨水斗采用 87 型单斗雨水斗。降落到屋面上的雨水,沿屋面流入雨水斗,经连接管流入立管,经埋地干管排至室外雨水管道。阳台雨水沿地面汇入地漏,经连接管流入废水立管,经排出管排出。

设计计算书

五、生活给水系统计算

5.1 用水定额及用水量

5.1.1 给水用水定额及时变化系数

本建筑为十五层的办公楼,总面积为 25302m2 。人均办公面积为10-20m2 ,这里取15m2 ,故该办公楼的使用人数大约为1700,该建筑主要用水房间为公共卫生间。根据《建筑给水排水设计规范》(2009 年版)续表 3.1.10 可知:办公楼用水量按每人每班为单位进行计算,最高日生活用水定额为35-50L(每人/每班),使用时间为8-10h,小时变化系数为Kh =1.5-1.2。根据本建筑的性质和室内卫生设备情况,选用最高日生活用水定额为qd=40L(每人/每班),取用水时变化系数Kh=1.5,每天使用时间T=10h。

最高日用水量

Qd=m*Qd/1000=68L

最高日最大时用水量

设计秒流量根据《建筑给水排水设计规范》GB500515-2003(2009 年版)第 3.6.5 条, 宿舍(Ⅰ、Ⅱ类)、旅馆、宾馆、酒店式公寓、医院、疗养院、幼儿园、养老院、办公楼、商场、图书馆、书店、客运站、航站楼、会展中心、中小学教学楼、公共厕所等建筑的生活给水设计秒流计算公式为:

式中——计算管段的设计秒流量,L/s ;

——根据建筑物用途确定的系数,查表可得 =1.5;

——计算管段的卫生器具给水当量总数;

此外,当时,

注:1.如计算值小于该管段上一个最大卫生器具积水额定流量时,应采用一个最大的卫生器具给水额定流量作为设计秒流量。

2. 如计算值大于该管段上按卫生器具给水额定流量累加所得的流量值时,应按卫生器具给水额定流量累加所得的流量值采用。

3.有大便器延时自闭冲洗阀的给水管段,大便器延时自闭冲洗阀的给水当量均以0.5计,计算得到的附加1.2L/s的流量后,为该管段的设计秒流量 。

5.2 给水系统水力计算

5.2.1 各卫生器具的流量、当量、连接管管径及最低工作压力

表6-1 卫生器具的给水额定流量、当量、连接管公称管径和最低工作压力

给 水 配 件 名 称

额定流量

(L/s)

当 量

连接管公称

管径

(mm)

最低

工作压力

(MPa)

1

洗涤盆、拖布盆、盥洗槽

单阀水嘴

单阀水嘴

混合水嘴

0.15~0.20

0.30~0.40

0.15~0.20(0.14)

0.75~1.00

1.5~2.00

0.75~1.00(0.70)

15

20

15

0.050

2

洗脸盆

单阀水嘴

混合水嘴

0.15

0.15 (0.10)

0.75

0.75(0.50)

15

15

0.050

3

洗手盆

感应水嘴

混合水嘴

0.10

0.15(0.10)

0.50

0.75(0.50)

15

15

0.050

4

浴盆

单阀水嘴

混合水嘴(含带淋浴转换器)

0.20

0.24(0.20)

1.00

1.2(1.00)

15

15

0.050

0.050~0.070

5

淋浴器

混合阀

0.15(0.10)

0.75(0.50)

15

0.050~0.100

6

大便器

冲洗水箱浮球阀

延时自闭式冲洗阀

0.10

1.20

0.50

6.00

15

25

0.020

0.100~0.150

7

小便器

手动或自动自闭式冲洗阀

自动冲洗水箱进水阀

0.10

0.10

0.50

0.50

15

15

0.050

0.020

8

小便槽穿孔冲洗管(每m长)

0.05

0.25

15~20

0.015

9

净身盆冲洗水嘴

0.10(0.07)

0.50(0.35)

15

0.050

10

医院倒便器

0.20

1.00

15

0.050

11

实验室化验水嘴(鹅颈)

单联

双联

三联

0.07

0.15

0.20

0.35

0.75

1.00

15

15

15

0.020

0.020

0.020

12

饮水器喷嘴

0.05

0.25

15

0.050

13

洒水栓

0.40

0.70

2.00

3.50

20

25

0.050~0.100

0.050~0.100

14

室内地面冲洗水嘴

0.20

1.00

15

0.050

15

家用洗衣机水嘴

0.20

1.00

15

0.050

注:1 表中括弧内的数值系在有热水供应时,单独计算冷水或热水时使用;

2 当浴盆上附设淋浴器时,或混合水嘴有淋浴器转换开关时,其额定流量和当量只计水嘴,不计淋浴器。但水压应按淋浴器计;

3 家用燃气热水器,所需水压按产品要求和热水供应系统最不利配水点所需工作压力确定;

4 绿地的自动喷灌应按产品要求设计;

5 当卫生器具给水配件所需额定流量和最低工作压力有特殊要求时,其值应按产品要求确定。

5.2.2 市政直供部分水力计算

市政直供部分为一至四层,由给水立管JL-1和JL-2负责供水,其配水方式如图所示:

1-4层JL-1计算图

1~2

0.5

0.212132034

20

0.675579727

0.35

1.5

0.525

2~3

1

0.3

20

0.955414013

0.62

0.75

0.465

3~4

1.5

0.367423461

25

0.748888584

0.28

0.75

0.21

4~9

2

0.424264069

25

0.864742051

0.31

3.05

0.9455

6~7

0.5

0.212132034

20

0.675579727

0.35

0.7

0.245

7~8

1

1.5

40

1.194267516

0.36

0.85

0.306

8~9

1.5

1.567423461

40

1.247948616

0.37

0.45

0.1665

10~11

0.5

0.2121

20

0.675477707

0.35

0.7

0.245

11~12

1

1.5

40

1.194267516

0.36

0.85

0.306

12~13

1.5

1.567423461

40

1.247948616

0.37

0.45

0.1665

14~15

0.5

0.2121

20

0.675477707

0.35

1.01

0.3535

9~13

3.5

1.761248608

50

0.89745152

0.51

0.3

0.153

13~15

5

1.870820393

50

0.953284277

0.61

2.86

1.7446

14~15

20

2.541640786

50

1.295103585

0.361

5.3

1.9133

经计算可得最不利供水管线的沿程水头损失累计为∑2.497kPa,局部水头损失∑按沿程水头损失的30%,故:

∑=30%∑=0.3*12.497=3.6kPa

则计算管路的水头损失为:

H1=∑ =12.497 3.6=16.097kPa

2-4层JL-2计算图

当量总数Ng

设计秒流量(L/s)

管径DN(mm)

流速v(m/s)

沿程水头损失i(KPa/m)

管段长度(m)

管段沿程 水头损失hy=il(Kpa)

1~2

0.5

0.212132034

20

0.675579727

0.35

0.65

0.2275

2~3

1

0.3

20

0.955414013

0.62

0.2

0.124

3~4

1.5

1.567423461

40

1.247948616

0.48

0.65

0.312

4~5

2

1.624264069

50

0.827650481

0.51

0.9

0.459

5~9

2.5

1.674341649

50

0.853167719

0.53

1.03

0.5459

6~7

0.5

0.212132034

20

0.675579727

0.35

0.75

0.2625

7~8

1

0.3

20

0.955414013

0.62

0.75

0.465

8~9

1.5

0.367423461

25

0.748888584

0.28

0.35

0.098

10~11

0.5

0.2121

20

0.675477707

0.35

0.65

0.2275

11~12

1

0.3

20

0.955414013

0.36

0.2

0.072

12~13

1.5

1.567423461

40

1.247948616

0.42

0.65

0.273

14~15

2

1.624264069

50

0.827650481

0.55

0.9

0.495

15~16

6.5

1.964852927

50

1.001198944

0.61

0.55

0.3355

16~17

7

1.993725393

50

1.015911028

0.61

0.97

0.5917

17~19

7.5

2.021583836

50

1.030106413

0.62

2.01

1.2462

18~19

0.5

0.212132034

20

0.675579727

0.35

1.95

0.6825

19~20

8

2.048528137

50

1.043835994

0.44

5.3

2.332

20~21

8

2.048528137

50

1.043835994

0.46

3.1

1.426

21~22

16

2.4

50

1.222929936

0.5

3.1

1.55

经计算可得最不利供水管线的沿程水头损失累计为∑4.398kPa,局部水头损失∑按沿程水头损失的30%,故:

∑=30%∑=0.3*14.398=4.31kPa

则计算管路的水头损失为:

H1=∑ =14.398 4.31=18.71kPa

5.2.3 无负压给水设备供水部分水力计算

该办公楼四层以上用水通过无负压给水设备进行供水,从市政管网接入管道引水进入地下生活水箱,然后无负压给水设备将水输送至高区楼层进行供水,由于每层楼的公共卫生间设置是一样的,所以单层横支管的最不利供水管线跟市政直供部分是相同的,由轴侧图确定中区配水最不利点为第十一层女卫生间洗脸盆出水点,其配水方式分别如图所示:

可得管径DN和单位长度沿程水头损失i,由式=i*L计算出管路的沿程水头损失。各项计算结果如表所示:

当量总数Ng

设计秒流量(L/s)

管径DN(mm)

流速v(m/s)

沿程水头损失i(KPa/m)

管段长度(m)

管段沿程 水头损失hy=il(Kpa)

1~2

0.5

0.21

20

0.67

0.35

0.65

0.2275

2~3

1

0.3

20

0.95

0.35

0.2

0.07

3~4

1.5

1.56

40

1.24

0.3

0.65

0.195

4~5

2

1.62

50

0.82

0.34

0.9

0.306

5~9

2.5

1.67

50

0.85

0.35

1.03

0.3605

6~7

0.5

0.21

20

0.67

0.35

0.75

0.2625

7~8

1

0.3

20

0.95

0.38

0.75

0.285

8~9

1.5

0.36

25

0.74

0.28

0.35

0.098

10~11

0.5

0.21

20

0.67

0.35

0.65

0.2275

11~12

1

0.3

20

0.95

0.36

0.2

0.072

12~13

1.5

1.56

40

1.24

0.32

0.65

0.208

14~15

2

1.62

50

0.82

0.22

0.9

0.198

15~16

6.5

1.96

50

1.00

0.32

0.55

0.176

16~17

7

1.99

50

1.01

0.33

0.97

0.3201

17~19

7.5

2.02

50

1.03

0.34

2.01

0.6834

18~19

0.5

0.21

20

0.67

0.35

1.95

0.6825

19~20

8

2.04

50

1.04

0.26

5.3

1.378

20~21

8

2.04

50

1.04

0.26

3.1

0.806

21~22

16

2.4

50

1.22

0.27

3.1

0.837

22~23

24

2.66

50

1.36

0.28

3.1

0.868

23~24

32

2.89

65

0.87

0.21

3.1

0.651

25~26

40

3.09

65

0.93

0.21

3.1

0.651

26~27

48

3.27

65

0.98

0.23

3.1

0.713

27~28

56

3.44

65

1.03

0.23

3.1

0.713

27~28

56

3.44

65

1.03

0.23

3.1

0.713

27~28

56

3.44

65

1.038

0.23

3.1

0.713

27~28

56

3.44

65

1.03

0.23

3.1

0.713

经计算可得最不利供水管线的沿程水头损失累计13.22kPa,局部水 头损失∑按沿程水头损失的30%,故:

∑=30%∑=0.3*13.22=3.96kPa

则计算管路的水头损失为:

H2=∑ =13.22 3.96=17.18kPa

由轴侧图确定高区配水最不利点为第十八层女卫生间洗脸盆出水点,故设计管路为 0、1、 2……20、21,其配水方式分别如图所示:

查《给水排水设计手册·第 01 册·常用资料》表 17-4 塑料给水管水力计算 可得管径DN和单位长度沿程水头损失i,由式计算出管路的沿程水头损失。各项计算结果如表所示:

当量总数Ng

设计秒流量(L/s)

管径DN(mm)

流速v(m/s)

沿程水头损失i(KPa/m)

管段长度(m)

管段沿程 水头损失hy=il(Kpa)

1~2

0.5

0.21

20

0.67

0.35

0.65

0.2275

2~3

1

0.3

20

0.95

0.35

0.2

0.07

3~4

1.5

1.56

40

1.24

0.3

0.65

0.195

4~5

2

1.62

50

0.82

0.34

0.9

0.306

5~9

2.5

1.67

50

0.85

0.35

1.03

0.3605

6~7

0.5

0.21

20

0.67

0.35

0.75

0.2625

7~8

1

0.3

20

0.95

0.38

0.75

0.285

8~9

1.5

0.36

25

0.74

0.28

0.35

0.098

10~11

0.5

0.21

20

0.67

0.35

0.65

0.2275

11~12

1

0.3

20

0.95

0.36

0.2

0.072

12~13

1.5

1.56

40

1.24

0.32

0.65

0.208

14~15

2

1.62

50

0.82

0.22

0.9

0.198

15~16

6.5

1.96

50

1.00

0.32

0.55

0.176

16~17

7

1.99

50

1.01

0.33

0.97

0.3201

17~19

7.5

2.02

50

1.03

0.34

2.01

0.6834

18~19

0.5

0.21

20

0.67

0.35

1.95

0.6825

19~20

8

2.04

50

1.04

0.26

5.3

1.378

20~21

8

2.04

50

1.04

0.26

3.1

0.806

21~22

16

2.4

50

1.22

0.27

3.1

0.837

22~23

24

2.66

50

1.36

0.28

3.1

0.868

23~24

32

2.89

65

0.87

0.23

3.1

0.713

27~28

32

2.89

65

0.87

0.23

3.1

0.713

28~29

32

2.89

65

0.87

0.23

3.1

0.713

29~30

32

2.89

65

0.87

0.23

3.1

0.713

30~31

32

2.89

65

0.87

0.23

3.1

0.713

31~32

32

2.89

65

0.87

0.23

3.1

0.713

32~33

32

2.89

65

0.87

0.23

3.1

0.713

33~34

32

2.89

65

0.87

0.23

3.1

0.713

34~35

32

2.89

65

0.87

0.23

3.1

0.713

35~36

32

2.89

65

0.87

0.23

3.1

0.713

15.391

经计算可得最不利供水管线的沿程水头损失累计为15.391kPa,局部水 头损失∑按沿程水头损失的30%,故:

∑=30%∑=0.3*15.391=4.61kPa

则计算管路的水头损失为:

H3=∑ =15.391 4.61=20.00kPa

5.3水表选型

水表水头损失允许值(kPa)

本设计为允许间断供水的建筑,从室外环状管网用一根引入管引入。在引入管上的室外给水管上安装阀门和水表。因本建筑用水不均匀,故选用LXL水平螺翼式水表。

引入管的流量:Q=2.9 3.4 2.4 2.5=11.2L/s=40.32/h

所以选用LXS-N水平螺翼式水表,其常用流量为40/h,过载流量为80/h,符合要求。水表的水头损失可按下式计算:

式中—水表的水头损失,KPa;

—计算该管段的给水设计流量,/h;

—水表的特性系数。

=(40.32)^2/640=2.54kPalt;12.8 kPa

5.3.1 水表的安装

①水表安装在室外的水表井中;

②水表只需水平安装;

③水表前后和旁通官道上均应安装阀门,水表与表后阀门间应装设泄水装置且要装上闸阀在水表后安装止回阀,以防压力不足时回流污染。

5.4 市政直供部分所需压力校核

市政直供给水系统所需压力为:H=

式中H——建筑内给水系统所需要的水压;

——引入管起点至最不利配水点位置高度所要求的静水压;

——引入管起点至最不利配水点的给水管路即计算的沿程与局部水头损失之和;

——水流通过水表时的水头损失;

——最不利配水点所需的最低工作压力。

则H=

=160 18.7 0 50=228.7 kPa lt;250 kPa

所以市政直供部分给水系统满足要求。

5.5 中高区设备选型与所需压力校核

5.5.1中高区给水系统所需压力

第11层卫生器具中所需流出水头最大时,其女卫生间大便器为最不利配水点,系统所需压力为H=

则H= =400.5 17.18 0 50=467.68 kPa

第15层卫生器具中所需流出水头最大时,其女卫生间大便器为最不利配水点,系统所需压力为H=

则H= =529 20.00 0 50=599 kPa

5.5.2 设备选型

本建筑的 5~15 层为加压供水,选用无负压供水设备。适用于供水流量充足,但压力不能满足用户水压要求的场所。

中区:

  1. 流量按设计秒流量的1.2倍计算,即:

=1.2=1.2*3.45=4.14L/s=14.9/h

  1. 扬程:给水系统的水压就应保证最不利点配水具有足够的流出水头,则:gt;41mO。

高区

  1. 流量按设计秒流量的1.2倍计算,即:

=1.2=1.2*(2.89)=3.46L/s=12.45/h

  1. 扬程:给水系统的水压就应保证最不利点配水具有足够的流出水头,则:gt;53.4mO。
  2. 选型

根据设计流量和扬程,中区设备型号为80ZWG3/APV12-50,设备额定流量为24/h,额定扬程为0.50MPa;水泵型号为APV12-50,单泵流量为8-14/h,单泵扬程为0.46-0.34,单泵功率为3.0KW,控制柜规格为WPK-3.0/3,重量为82Kg,设备功率为6.0kw.

根据设计流量和扬程,高区设备型号为80ZWG3/APV12-60,设备额定流量为24/h,额定扬程为0.60MPa;水泵型号为APV12-60,单泵流量为8-14/h,单泵扬程为0.70-0.52,单泵功率为4.0KW,控制柜规格为WPK-4.0/3,重量为82Kg,设备功率为8.0kw.

5.5.3 减压阀设置

给水管网压力高于配水点允许的最高使用压力时应设置减压阀。阀后压力允许波动时宜采用可调节式减压阀。生活给水系统中,卫生器具处的静压力不得大于0.60MPa,各分区最低卫生器具配水点静压力不宜大于0.45MPa(特殊情况下 不得大于0.55MPa),水压大于0.35MPa 的入户管或配水横管,宜设减压或调压设施。旅馆、招待所、宾馆、住宅、医院等晚间有人住宿和停留的建筑,应控制在0.30~0.35MPa 之间;办公楼、教学楼、商业楼等晚间无人住宿和停留的建筑,应控制在0.35~0.45MPa之间。

中区:每层动水压从十一层向下核算,十一层的动水压为

=---=0.50-0.4-0.017-0=0.083 MPa

往下每多一层递加0.030MPa 水头,剩余压力由动水压力 -0.05MPa得到,动水压力大于0.2MPa宜设减压阀,压力计算表如下:

所在楼层

动水压力

剩余压力

减压阀规格

减压后压力

11

0.083

0.033

10

0.113

0.063

9

0.143

0.093

8

0.173

0.123

7

0.203

0.153

6

0.233

0.183

5

0.263

0.213

可调式减压阀

0.2

经计算可得,需要在5层设置减压阀,减压后水压为0.2MPa。

高区:

每层动水压从十八层向下核算,十八层的动水压为

=---=0.60-0.529-0.020-0=0.051 MPa

往下每多一层递加0.030MPa 水头,剩余压力由动水压力 -0.05MPa得到,动水压力大于0.2MPa宜设减压阀,压力计算表如下:

所在楼层

动水压力

剩余压力

减压阀规格

减压后压力

15

0.051

0.101

14

0.081

0.131

13

0.111

0.161

12

0.141

0.191

六、 消火栓系统计算

6.1消火栓的布置

按《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045-95)要求,消火栓的间距应保证同层任何部位有两个消火栓的水枪充实水柱同时到达。水带长度取25m,展开时的弯曲折减系数C取0.8,消火栓的保护半径应为:

h为水枪充实水柱倾斜45°时的水平投影距离,一般取3.0m。

据此应在走廊上布置三个消火栓才能满足要求。此外消防电梯的前室须另设消火栓。

6.2水枪喷嘴处所需水压

水枪喷口直径选19mm,水枪系数φ值为0.0097;充实水柱Hm要求不小于10m,选Hm=13m,水枪试验系数af=1.21

水枪喷嘴处所需水压

==20.5m

6.3水枪喷嘴的出流量

喷口直径19mm的水枪水流特性系数B=1.577

=(BHq)0.5=

6.4水带阻力

19mm水枪配65mm水带,选用阻力较小的衬胶水带。水带阻力系数Az值为0.00172。水带阻力损失

Hd==1.53m

6.5消火栓口所需的水压

Hxh=Hq hd Hk=22.5 1.53 2=26m

6.6校核

根据, 高位水箱的高度应保证最不利点消火栓静水压力。当建筑高度不超过100m时,高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.07MPa

型号为XQZT-1-X-7增压稳压装置,压力为0.1MPa。型号为SN1000*0.6的SN囊形隔膜气压罐,消防贮水容积350L,配用两台水泵型号为25LGW3-10*4,功率1.5KW。

6.7水力计算

根据《给水排水设计手册·第 2 册·建筑给水排水》,根据计算

0节点消火栓所需压力:Hxh0=Hq hd Hk=26m

1号节点所需压力:Hxh1=Hxh0 ΔH01 h01=26 3.1 0.025=29.125m

1号节点的水枪射流量:

qxh1=(BHq)0.5

Hxh1=Hq hd Hk=q2xh1/B Az*Ld*q2xh 2

qxh1=[(Hxh1-2)/(1/B ALd)]0.5

=[(29.125-2)/(1/1.577 0.00172*25)]0.5=6.33(L/s)

管路总水头损失 Hw 为: Hw  51.231 110% 57.4541kPa

消火栓给水系统所需的总水压 Hx 应为:Hx  H1  Hxh  Hw  (61.2 (-1.10)) 10  245.1 57.4541  925.55kPa (其中最不利点消火栓栓口高程为第十层地坪标高加上消火栓安装高度60  1.2  61.2m ,消防管网埋深1.10m )

所以选择XBD30-100-HY型消防泵,额定流量为0-30L/s,压力为1MPa,转速为2970r/min,电机型号为-250M-2,功率为55kw,机组重量为550kg

6.8减压

根据《高层民用建筑设计防火规范》,消火栓栓口的静水压力不应大于1.00MPa,当大于1.00MPa时,应采取分区给水系统。消火栓栓口的出水压力大于0.50MPa时,应采取减压措施。

采用SN65型减压稳压消火栓,无需另设减压设备。

6.9消防水箱

消防贮水量按存贮10min的室内消防水量计算。室内消火栓用水20L/s,喷淋用水6L/min·m2,则:

Vf===24.48m3

根据《建筑设计防火规范》规定,当室内消防用水量大于25L/s,经计算消防水箱所需消防储水量大于18m3 时,仍可采用18m3。故选用标准图集02S101,18m3组合式不锈钢板给水箱。

6.10消防贮水池

消防贮水满足火灾延续时间2h内的室内消防用水量:

V==387.733 m3

根据方案,在室外建矩形钢筋混凝土贮水池,参见标准图集05S804,体积为400 m3。

七、排水系统计算

,各卫生器具的排水当量设计秒流量,α取2.0~2.5,取2.0

对PL1相接的横支管进行排水计算,结果列表

图2.2.2.1 PL1排水管网水力计算用图

卫生器具名称、数量、当量

当量总数Ng

计算秒流量(L/s)

管径De(mm)

洗手盆

小便器

污水盆

大便器

Np=0.30
q=0.1

Np=0.30
q=0.1

Np=1.00
q=0.33

Np=3.60
q=1.2

1~2

1

3.6

1.655367983

110

2~3

2

7.2

1.843987578

110

3~5

1

2

8.2

1.887255411

110

4~5

1

0.3

0.131453414

50

5~6

1

1

2

19.3

2.254362367

110

PL1排水管段计算

PL1立管排水当量总数为Np=26.4,大便器的安装管径是de110,选用De110的塑料管作为排水立管PL1,地下室出户管均采用De110的塑料管。

管道转接通气立管通气,通气立管管径采用De110的塑料管。

根据下图与PL2相接的横支管进行排水计算,结果列与表

排水管网水力计算用图

卫生器具名称、数量、当量

当量总数Ng

计算秒流量(L/s)

管径De(mm)

坡度i

洗手盆

小便器

污水盆

大便器

Np=0.30
q=0.1

Np=0.30
q=0.1

Np=1.00
q=0.33

Np=3.60
q=1.2

1~2

1

0.3

0.23

50

0.025

2~3

2

0.6

0.28

50

0.025

3~5

3

0.9

0.32

75

0.015

4~5

1

0.3

0.23

50

0.025

6~7

1

3.6

1.65

110

0.012

7~8

2

7.2

1.84

110

0.012

8~9

1

2

7.5

1.85

110

0.012

卫生间排水管段横支管计算表

由于大便器的存在,选择De110,立管接纳的排水当量总数为Np=25.2,选用De110的塑料管作为排水立管PL2,地下室出户管均采用De160的塑料管。

管道转接通气立管TL通气,通气立管管径采用De110的塑料管。

根据下图对PL3相接的横支管进行排水计算,结果列与表2.2.2.3

图2.2.2.3 二层标准层给水管网水力计算用图

卫生器具名称、数量、当量

当量总数Ng

计算秒流量(L/s)

管径De(mm)

坡度i

洗手盆

小便器

污水盆

大便器

Np=0.30
q=0.1

Np=0.30
q=0.1

Np=1.00
q=0.33

Np=3.60
q=1.2

1~2

1

0.3

0.23

50

0.025

3~4

1

1

0.6

0.28

50

0.025

4~10

1

1

1

4.2

1.69

110

0.012

5~6

1

0.3

0.23

50

0.025

6~7

1

1

1.3

0.60

75

0.015

7~8

1

1

1

4.9

1.73

110

0.012

8~9

1

1

2

8.5

1.89

110

0.012

9~10

1

1

3

12.1

2.03

110

0.012

10~11

1

0.3

0.23

50

0.025

11~12

2

0.6

0.28

50

0.025

12~13

3

0.9

0.32

75

0.015

15~16

1

0.3

0.23

50

0.025

16~17

1

1

1.3

0.37

75

0.015

17~18

1

1

1

4.9

1.73

110

0.012

18~19

1

1

2

8.5

1.89

110

0.012

19~20

1

1

3

12.1

2.03

110

0.012

PL3排水立管当量总数为Np=380.5, ,选用De160的塑料管作为排水立管PL3,小于De160最大允许排水流量7.4L/s,地下室出户管均采用De160的塑料管。

管道转接通气立管TL通气,通气立管管径采用De110的塑料管。

八、自动喷淋系统计算

8.1.基本数据

据《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001(2005年)规范规定

1.建筑物的地上部分是中危Ⅰ级,设计喷水强度:6L /(min/m2) ,作用面积为60m2,最不利点喷头的最低工作压力不应该小于0.05MPa。

2.建筑物地下部分为中度危险等级Ⅱ级,设计喷水强度: 8L /(min/m2 ) ,作用面积160m2 ,最不利点喷头最低工作压力不应小于0.05MPa 。

8.2 管道与报警阀布置

该系统共有2615只喷头,根据《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001(2005年)规范规定,每一个湿式报警阀控制不超过800只喷头,因此分为四个系统,在地下室的水泵房设四个湿式报警阀组,报警阀组距地1.2m。地下一层至二层为一个区,共有喷头716,三层至六层为一个区,共有喷头为718只,七层到十一层为一个区,共有喷头700个,十二层到十五层为一个区,喷头560。每一个自动喷水灭火系统,应该设水流指示器和信号阀,以及压力开关等辅助电动报警装置,报警阀设置在地下室水泵房,水力警铃设在水泵房外面。每个系统共用一根排水立管。节流装置采用减压孔板技术措施,用以均衡各层管段的流量。

8.3 喷头的选用与布置

地下室采用的是垂直普通直立下喷68℃闭式玻璃球喷头;第一层至第十五层走道、办公区域采用的是普通吊顶型68℃闭式玻璃球喷头。自动喷水灭火系统每层均设信号阀和水流指示器。

8.4 系统的设计流量

系统的理论计算流量,应按设计喷水强度与作用面积的乘积确定:

式中: ——系统理论计算流量,L / s ;

——设计喷水强度L/(minm2 ) ;

——作用面积, m2 。

所以 QL 6160 / 6016L / s

由于各个喷头在管网中的位置不同,所处的实际压力亦不同,喷头的实际喷水量与理论值有偏差,自动喷水灭火系统设计秒流量可按理论值得 1.15~1.30 倍计算。所以设计流量为Qs  1.20  16 19.2L / s

8.5 水力计算(特性系数法)

特性系数法是从系统设计最不利点喷头开始,沿程计算各喷头的压力,喷水

量和管段的累计流量、水头损失,直至某管段累计流量达到设计流量为止。此时的管段中流量不再累计,仅计算水头损失。

  1. 喷头的出流量应按下式计算:

式中: q —喷头处节点流量,L / s

H —喷头处水压,kPa;

K —喷头流量系数,玻璃球喷头 K=0.133 或水压H mH 2O 时 K=0.42;

(2) 管段水头损失应按下式计算

h  10 ALQ2

式中:h —计算管段沿程水头损失, kPa;

L —计算管段长度,m;

Q —管段中流量,L / s

A —比阻值,s2 / l 2。

8.5.1 低区喷淋水力计算

根据建筑物危险等级。地上部分设计喷水强度为160L /(min m2 ) ,作用面积为160m2 。根据《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001(2005 年)第 5.0.1 条规范规定,中危险级系统最不利点处的喷头压力不应低于 0.05MPa , 取

0.10MPa 。管内允许流速,钢管一般不大于5m / s

喷淋低区为地下一层至二层,控制喷头为716只。最不利点为二层右侧厕所的喷头。从最不利点开始编号,相同支管不再标号,计算图如图所示:

最不利点计算图

管段名称

起点压力mH2O

管道流量L/s

管长m

当量长度

管径mm

K

水力坡降mH2O/m

流速m/s

损失mH2O

终点压力mH2O

1-2

5.00

0.94

1.50

0.80

25

80

0.297

1.60

0.68

5.68

2-3

5.68

1.94

0.81

1.80

32

80

0.320

1.97

0.84

6.52

3-4

6.52

1.94

3.00

1.20

32

80

0.320

1.97

1.34

7.86

19-20

5.94

1.02

2.00

0.80

25

80

0.353

1.75

0.99

6.93

20-4

6.93

2.13

0.31

2.10

32

80

0.385

2.16

0.93

7.85

4-5

7.86

4.07

2.38

2.70

40

80

0.622

3.04

3.16

11.02

21-5

9.12

1.27

2.51

1.00

25

80

0.542

2.17

1.90

11.02

5-6

11.02

5.34

0.50

3.10

50

80

0.294

2.45

1.06

12.08

6-7

12.08

5.34

8.64

2.25

50

80

0.294

2.45

3.20

15.28

22-23

4.31

0.87

3.20

0.80

25

80

0.256

1.49

1.02

5.33

23-24

5.33

1.84

3.20

1.80

32

80

0.288

1.87

1.44

6.78

24-25

6.78

2.94

1.65

2.25

32

80

0.732

2.98

2.86

9.63

28-29

6.57

1.08

2.80

0.80

25

80

0.391

1.84

1.41

7.98

29-25

7.98

2.26

1.55

2.25

32

80

0.435

2.30

1.65

9.63

25-26

9.63

5.20

2.50

3.60

50

80

0.279

2.38

1.70

11.33

30-31

5.01

0.94

3.20

0.80

25

80

0.298

1.61

1.19

6.20

31-32

6.20

1.99

3.20

1.80

32

80

0.335

2.02

1.68

7.88

32-26

7.88

3.16

1.65

2.40

32

80

0.851

3.22

3.45

11.33

33-34

7.69

1.16

2.80

0.80

25

80

0.457

1.99

1.64

9.33

34-26

9.33

2.45

1.55

2.40

32

80

0.509

2.49

2.01

11.34

26-27

11.33

10.81

2.90

4.30

65

80

0.310

2.97

2.23

13.57

35-36

6.00

1.03

3.20

0.80

25

80

0.356

1.76

1.43

7.42

36-37

7.42

2.17

3.20

1.80

32

80

0.401

2.21

2.01

9.43

37-27

9.43

3.46

1.65

2.40

32

80

1.019

3.52

4.13

13.56

38-39

6.04

1.03

3.20

0.80

25

80

0.359

1.76

1.44

7.48

39-40

7.48

2.18

3.20

1.80

32

80

0.405

2.22

2.02

9.50

40-27

9.50

3.48

1.55

2.40

32

80

1.027

3.53

4.05

13.56

27-7

13.57

17.75

0.50

4.60

80

80

0.335

3.45

1.71

15.28

7-8

15.28

23.09

2.50

4.60

80

80

0.567

4.49

4.03

19.31

8-9

19.31

23.09

1.20

0.80

80

80

0.567

4.49

1.13

20.44

9-10

20.44

23.09

16.63

6.10

100

80

0.133

2.60

3.03

23.47

10-11

23.47

23.09

2.62

1.10

100

80

0.133

2.60

0.50

23.97

11-12

23.97

23.09

3.37

1.30

125

80

0.043

1.69

0.20

24.17

12-13

24.17

23.09

5.76

0.00

150

80

0.016

1.16

0.09

24.26

13-14

24.26

23.09

0.32

0.00

150

80

0.016

1.16

0.00

24.26

14-15

24.26

23.09

2.20

9.20

150

80

0.016

1.16

0.18

24.44

15-16

24.44

23.09

8.61

0.00

150

80

0.016

1.16

0.13

24.58

16-17

24.58

23.09

7.80

2.10

150

80

0.016

1.16

0.15

24.73

17-18

24.73

23.09

1.62

9.20

150

80

0.016

1.16

0.17

24.90

作用面积:161.1平方米,总流量:23.09 L/s,平均喷水强度:8.60 L/min.平方米,入口压力:24.90 米水柱。水流指示器前管道系统沿程压力损失为: h  249 100  149kPa

由于局部水头损失按沿程水头损失的20%,水流指示器水头损失按20kPa计算,故管道总损失为:

h  120%149 20 198.80kPa

8.5.2 中区喷淋水力计算

根据建筑物危险等级。地上部分设计喷水强度为160L /(min m2 ),作用面积为160m2。根据规范规定,中危险级系统最不利点处的喷头压力不应低于0.05MPa,取 0.10MPa 。管内允许流速,钢管一般不大于5m / s 。喷淋中区为三层至六层,控制喷头为718只。最不利点为六层办公区域的喷头。从最不利点开始

最不利点计算图

管段名称

起点压力mH2O

管道流量L/s

管长m

当量长度

管径mm

K

水力坡降mH2O/m

流速m/s

损失mH2O

终点压力mH2O

1-2

5.00

0.94

3.50

0.80

25

80

0.297

1.60

1.28

6.28

2-3

6.28

1.99

1.76

1.80

32

80

0.337

2.02

1.20

7.48

18-3

6.50

1.07

1.74

0.80

25

80

0.387

1.83

0.98

7.48

3-4

7.48

3.06

3.00

2.25

32

80

0.797

3.11

4.19

11.67

19-20

7.65

1.16

3.50

0.80

25

80

0.454

1.98

1.95

9.60

20-4

9.60

2.46

1.76

2.25

32

80

0.516

2.50

2.07

11.67

21-4

10.04

1.33

1.74

1.00

25

80

0.597

2.27

1.63

11.67

4-5

11.67

6.86

3.00

3.60

50

80

0.485

3.14

3.20

14.87

22-23

9.68

1.31

3.50

0.80

25

80

0.575

2.23

2.47

12.15

23-5

12.15

2.77

1.76

2.40

32

80

0.653

2.82

2.72

14.87

24-5

12.79

1.50

1.74

1.00

25

80

0.760

2.57

2.08

14.87

5-6

14.87

11.13

3.00

3.70

65

80

0.328

3.06

2.20

17.07

6-7

17.07

11.13

3.42

0.60

65

80

0.328

3.06

1.32

18.39

7-8

18.39

11.13

0.81

0.00

80

80

0.132

2.17

0.11

18.50

8-9

18.50

11.13

2.62

2.10

80

80

0.132

2.17

0.62

19.12

9-10

19.12

11.13

3.37

0.80

80

80

0.132

2.17

0.55

19.67

25-26

4.35

0.88

2.00

0.80

25

80

0.258

1.50

0.72

5.07

26-27

5.07

1.82

1.73

1.80

32

80

0.282

1.85

0.99

6.07

33-27

5.40

0.98

1.27

0.80

25

80

0.321

1.67

0.67

6.07

27-28

6.07

2.80

2.00

2.25

32

80

0.665

2.84

2.83

8.89

34-35

6.25

1.05

2.00

0.80

25

80

0.371

1.79

1.04

7.29

35-28

7.29

2.18

1.73

2.25

32

80

0.406

2.22

1.61

8.90

36-28

7.83

1.18

1.27

1.00

25

80

0.465

2.01

1.06

8.89

28-29

8.89

6.16

2.57

3.10

50

80

0.391

2.82

2.22

11.11

37-29

9.63

1.30

1.58

1.00

25

80

0.572

2.23

1.47

11.10

38-29

9.79

1.31

1.27

1.00

25

80

0.582

2.24

1.32

11.11

29-30

11.11

8.77

2.98

3.60

50

80

0.794

4.02

5.23

16.34

39-30

13.38

1.54

2.71

1.00

25

80

0.795

2.62

2.95

16.33

40-30

14.39

1.59

1.27

1.00

25

80

0.856

2.72

1.94

16.34

30-31

16.34

11.90

2.63

4.30

65

80

0.376

3.27

2.60

18.94

31-32

18.94

11.90

3.19

0.00

80

80

0.151

2.32

0.48

19.42

32-10

19.42

11.90

0.81

0.80

80

80

0.151

2.32

0.24

19.67

10-11

19.67

23.03

5.76

6.10

100

80

0.133

2.60

1.57

21.24

11-12

21.24

23.03

0.32

0.00

100

80

0.133

2.60

0.04

21.28

12-13

21.28

23.03

2.20

7.20

100

80

0.133

2.60

1.25

22.53

13-14

22.53

23.03

8.61

0.00

125

80

0.043

1.69

0.37

22.90

14-15

22.90

23.03

5.58

1.50

125

80

0.043

1.69

0.30

23.20

15-16

23.20

23.03

0.97

3.70

125

80

0.043

1.69

0.20

23.40

16-17

23.40

23.03

0.83

7.60

125

80

0.043

1.69

0.36

23.76

作用面积:165.5平方米,总流量:23.03 L/s,平均喷水强度:8.35 L/min.平方米,入口压力:23.76 米水柱。水流指示器前管道系统沿程压力损失为: h  237.6 100  137.6kPa

由于局部水头损失按沿程水头损失的20%,水流指示器水头损失按20kPa计算,故管道总损失为:

h  120%137.6 20 185.1kPa

8.5.3 高区喷淋水力计算

根据建筑物危险等级。地上部分设计喷水强度为160L /(min m2 ),作用面积为160m2。根据《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001(2005 年)第 5.0.1条规范规定,中危险级系统最不利点处的喷头压力不应低于0.05MPa,取 0.10MPa 。管内允许流速,钢管一般不大于5m / s

喷淋高区为七层至十一层,控制喷头为700只。最不利点为十一层办公区域的喷头。从最不利点开始编号,

管段名称

起点压力mH2O

管道流量L/s

管长m

当量长度

管径mm

K

水力坡降mH2O/m

流速m/s

损失mH2O

终点压力mH2O

1-2

5.00

0.94

3.50

0.80

25

80

0.297

1.60

1.28

6.28

2-3

6.28

1.99

1.76

1.80

32

80

0.337

2.02

1.20

7.48

18-3

6.50

1.07

1.74

0.80

25

80

0.387

1.83

0.98

7.48

3-4

7.48

3.06

3.00

2.25

32

80

0.797

3.11

4.19

11.67

19-20

7.65

1.16

3.50

0.80

25

80

0.454

1.98

1.95

9.60

20-4

9.60

2.46

1.76

2.25

32

80

0.516

2.50

2.07

11.67

21-4

10.04

1.33

1.74

1.00

25

80

0.597

2.27

1.63

11.67

4-5

11.67

6.86

3.00

3.60

50

80

0.485

3.14

3.20

14.87

22-23

9.68

1.31

3.50

0.80

25

80

0.575

2.23

2.47

12.15

23-5

12.15

2.77

1.76

2.40

32

80

0.653

2.82

2.72

14.87

24-5

12.79

1.50

1.74

1.00

25

80

0.760

2.57

2.08

14.87

5-6

14.87

11.13

3.00

3.70

65

80

0.328

3.06

2.20

17.07

6-7

17.07

11.13

3.42

0.60

65

80

0.328

3.06

1.32

18.39

7-8

18.39

11.13

0.81

0.00

80

80

0.132

2.17

0.11

18.50

8-9

18.50

11.13

2.62

2.10

80

80

0.132

2.17

0.62

19.12

9-10

19.12

11.13

3.37

0.80

80

80

0.132

2.17

0.55

19.67

25-26

4.35

0.88

2.00

0.80

25

80

0.258

1.50

0.72

5.07

26-27

5.07

1.82

1.73

1.80

32

80

0.282

1.85

0.99

6.07

33-27

5.40

0.98

1.27

0.80

25

80

0.321

1.67

0.67

6.07

27-28

6.07

2.80

2.00

2.25

32

80

0.665

2.84

2.83

8.89

34-35

6.25

1.05

2.00

0.80

25

80

0.371

1.79

1.04

7.29

35-28

7.29

2.18

1.73

2.25

32

80

0.406

2.22

1.61

8.90

36-28

7.83

1.18

1.27

1.00

25

80

0.465

2.01

1.06

8.89

28-29

8.89

6.16

2.57

3.10

50

80

0.391

2.82

2.22

11.11

37-29

9.63

1.30

1.58

1.00

25

80

0.572

2.23

1.47

11.10

38-29

9.79

1.31

1.27

1.00

25

80

0.582

2.24

1.32

11.11

29-30

11.11

8.77

2.98

3.60

50

80

0.794

4.02

5.23

16.34

39-30

13.38

1.54

2.71

1.00

25

80

0.795

2.62

2.95

16.33

40-30

14.39

1.59

1.27

1.00

25

80

0.856

2.72

1.94

16.34

30-31

16.34

11.90

2.63

4.30

65

80

0.376

3.27

2.60

18.94

31-32

18.94

11.90

3.19

0.00

80

80

0.151

2.32

0.48

19.42

32-10

19.42

11.90

0.81

0.80

80

80

0.151

2.32

0.24

19.67

10-11

19.67

23.03

5.76

6.10

100

80

0.133

2.60

1.57

21.24

11-12

21.24

23.03

0.32

0.00

100

80

0.133

2.60

0.04

21.28

12-13

21.28

23.03

2.20

7.20

100

80

0.133

2.60

1.25

22.53

13-14

22.53

23.03

8.61

0.00

125

80

0.043

1.69

0.37

22.90

14-15

22.90

23.03

5.58

1.50

125

80

0.043

1.69

0.30

23.20

15-16

23.20

23.03

0.97

3.70

125

80

0.043

1.69

0.20

23.40

16-17

23.40

23.03

0.83

7.60

125

80

0.043

1.69

0.36

23.76

作用面积:165.5平方米,总流量:23.03 L/s,平均喷水强度:8.35 L/min.平方米,入口压力:23.76 米水柱.水流指示器前管道系统沿程压力损失为: h 237.6 100  137.6kPa

由于局部水头损失按沿程水头损失的20%,水流指示器水头损失按20kPa计算,故管道总损失为:

h  120%137.6 20 185.12kPa

喷淋高区为十二层至十五层,控制喷头为560只。最不利点为十五层办公区域的喷头。从最不利点开始编号,

管段名称

起点压力mH2O

管道流量L/s

管长m

当量长度

管径mm

K

水力坡降mH2O/m

流速m/s

损失mH2O

终点压力mH2O

1-2

5.00

0.94

3.50

0.80

25

80

0.297

1.60

1.28

6.28

2-3

6.28

1.99

1.76

1.80

32

80

0.337

2.02

1.20

7.48

18-3

6.50

1.07

1.74

0.80

25

80

0.387

1.83

0.98

7.48

3-4

7.48

3.06

3.00

2.25

32

80

0.797

3.11

4.19

11.67

19-20

7.65

1.16

3.50

0.80

25

80

0.454

1.98

1.95

9.60

20-4

9.60

2.46

1.76

2.25

32

80

0.516

2.50

2.07

11.67

21-4

10.04

1.33

1.74

1.00

25

80

0.597

2.27

1.63

11.67

4-5

11.67

6.86

3.00

3.60

50

80

0.485

3.14

3.20

14.87

22-23

9.68

1.31

3.50

0.80

25

80

0.575

2.23

2.47

12.15

23-5

12.15

2.77

1.76

2.40

32

80

0.653

2.82

2.72

14.87

24-5

12.79

1.50

1.74

1.00

25

80

0.760

2.57

2.08

14.87

5-6

14.87

11.13

3.00

3.70

65

80

0.328

3.06

2.20

17.07

6-7

17.07

11.13

3.42

0.60

65

80

0.328

3.06

1.32

18.39

7-8

18.39

11.13

0.81

0.00

80

80

0.132

2.17

0.11

18.50

8-9

18.50

11.13

2.62

2.10

80

80

0.132

2.17

0.62

19.12

9-10

19.12

11.13

3.37

0.80

80

80

0.132

2.17

0.55

19.67

25-26

4.35

0.88

2.00

0.80

25

80

0.258

1.50

0.72

5.07

26-27

5.07

1.82

1.73

1.80

32

80

0.282

1.85

0.99

6.07

33-27

5.40

0.98

1.27

0.80

25

80

0.321

1.67

0.67

6.07

27-28

6.07

2.80

2.00

2.25

32

80

0.665

2.84

2.83

8.89

34-35

6.25

1.05

2.00

0.80

25

80

0.371

1.79

1.04

7.29

35-28

7.29

2.18

1.73

2.25

32

80

0.406

2.22

1.61

8.90

36-28

7.83

1.18

1.27

1.00

25

80

0.465

2.01

1.06

8.89

28-29

8.89

6.16

2.57

3.10

50

80

0.391

2.82

2.22

11.11

37-29

9.63

1.30

1.58

1.00

25

80

0.572

2.23

1.47

11.10

38-29

9.79

1.31

1.27

1.00

25

80

0.582

2.24

1.32

11.11

29-30

11.11

8.77

2.98

3.60

50

80

0.794

4.02

5.23

16.34

39-30

13.38

1.54

2.71

1.00

25

80

0.795

2.62

2.95

16.33

40-30

14.39

1.59

1.27

1.00

25

80

0.856

2.72

1.94

16.34

30-31

16.34

11.90

2.63

4.30

65

80

0.376

3.27

2.60

18.94

31-32

18.94

11.90

3.19

0.00

80

80

0.151

2.32

0.48

19.42

32-10

19.42

11.90

0.81

0.80

80

80

0.151

2.32

0.24

19.67

10-11

19.67

23.03

5.76

6.10

100

80

0.133

2.60

1.57

21.24

11-12

21.24

23.03

0.32

0.00

100

80

0.133

2.60

0.04

21.28

12-13

21.28

23.03

2.20

7.20

100

80

0.133

2.60

1.25

22.53

13-14

22.53

23.03

8.61

0.00

125

80

0.043

1.69

0.37

22.90

14-15

22.90

23.03

5.58

1.50

125

80

0.043

1.69

0.30

23.20

15-16

23.20

23.03

0.97

3.70

125

80

0.043

1.69

0.20

23.40

16-17

23.40

23.03

0.83

7.60

125

80

0.043

1.69

0.36

23.76

作用面积:165.5平方米,总流量:23.03 L/s,平均喷水强度:8.35 L/min.平方米,入口压力:23.76 米水柱。水流指示器前管道系统沿程压力损失为:h =137.6kPa

由于局部水头损失按沿程水头损失的20%,水流指示器水头损失按20kPa计算,故管道总损失为:

h  120%137.6 20 185.1kPa

据以上计算结果,决定选用阀门直径为150mm 的湿式报警阀, ZBFZ  150 型。

湿式报警阀头损失为0.04MPa ,水流指示器水头损失为0.02MPa

喷淋系统水力计算如下:HhP0  Z

式中: H —系统所需水压或水泵扬程,MPa

h —管道的沿程和局部水头损的累计值,湿式报警阀取0.04MPa ,水流指示器取0.02MPa

P0 —最不利点处喷头的工作压力, MPa

Z —最不利点处喷头与消防水池的最低水位或系统入口管水平中心线之间的高程差,MPa

H  185.1120%  (0.04  0.02) 1000  100  (54.2  4.2  1.0) 10

 956.12kPa 95.61m

8.6 增压与贮水设备

8.6.1 喷淋泵选择

四个区由同一喷淋泵供水,流量取较大值。选用选消防泵型号型,一用一备,流量30L / s,扬程100m。转速2970r / min,电动机型号,电机功率55kW,机组重量654kg

8.6.2 消防水池、消防水箱与稳压设备

计算见消火栓系统计算。消防水池有效容积为V  640m3 ,设为两格,有效高度h  3.0m ,有效底面积S是213m2 。消防水箱有效容积为V是18m3 ,选用WXB-18-3.6-30-Ⅱ型号的箱泵一体化消防增压稳压给水设备。

8.7 水泵接合器

采用地上式SQS100- A型地上式水泵接合器,用 DN100×65×65 双接头规格,工作压力1.6MPa ,允许流速v =2.0m / s 。

8.8 喷淋减压孔板计算

8.8.1 减压孔板计算

根据计算,选择合适的减压孔板。喷淋系统减压孔板水力计算表如下所示:

所在楼层

动水压力(MPa)

减压孔板孔径(mm)

减压后水压(MPa)

-1

0.9

33

0.353

1

0.85

34

0.367

3

0.81

35

0.382

4

0.77

35

0.342

5

0.74

36

0.359

6

0.7

37

0.36

7

0.68

38

0.376

8

0.65

39

0.377

9

0.62

41

0.399

10

0.59

42

0.391

11

0.56

44

0.396

12

0.53

46

0.395

13

0.5

49

0.397

14

0.47

50

0.38

15

0.44

50

0.35

当自动喷淋配水管口的动水压力超过 0.40MPa 时,需设置减压孔板,所以地下室至十五层均设减压孔板。使各层实际压力均满足要求。

九、雨水排水系统计算

根据建筑及结构专业提供的屋面雨水排水条件,结合本工程的建筑立面要求,采用内排水系统。

9.1设计暴雨强度

根据《建筑给排水设计规范》GB50015-2003(2009 年版)第 4.9.4 条,屋面雨水排水管道设计降雨历时按 5min 计,即t=5 min 。根据第 4.9.5 条,一般性建筑屋面设计重现期为2 ~ 5 年,本建筑设计重现期采用5年,即T= 5a

常州地区暴雨强度公式为:,带入公式可得i=2.35mm/mim.设计暴雨强度为q=167i=392.45 L/(s.hm2)

9.2 划分汇水面积

屋面汇水面积的划分如图所示

10.2 设计秒流量

降雨量计算公式为

Q ——屋面雨水设计流量, L / s

q5——当地降雨历时为 5min 时的暴雨强度, L /(s 104 m2 ) ;

——径流系数,屋面取 1.0

则各雨水立管的设计雨水流量为:

雨水立管YL1, F1=284m2 ,Q1=0.03 L / s

雨水立管YL2, F2=273.9 m2 , Q2= 9.66L / s

雨水立管YL3, F2=273.9 m2 , Q2= 9.66L / s

雨水立管YL4, F4=317.83 m2 ,=11.20 L / s

9.3雨水斗的选择方案

根据规范和计算结果,采用87型雨水斗。重力流排水系统根据下表选取相应汇水区对应雨水斗规格。

雨水斗规格(mm)

75

100

150

最大泄流量(L / s)

6.0

12.0

26.0

雨水立管YL1选用DN100的雨水斗,雨水立管YL2选用DN100的雨水斗;

雨水立管YL3选用DN100的雨水斗,雨水立管YL4选用DN100的雨水斗。

9.4立管计算

重力半有压流立管的最大允许汇水面积及泄流量表

管径(mm)

75

100

150

200

250

汇水面积(m2 )

360

680

1510

2700

4300

排水流量(L / s)

10

19

42

75

120

查阅规范立管最大允许汇水面积和排水流量可得,故选取立管管径为De75mm 。

则:

雨水立管YL1选用DN75的立管,雨水立管YL2选用DN75的立管;

雨水立管YL3选用DN75的立管,雨水立管YL4选用DN75的立管。

9.5雨水排出管计算

立管管径大于雨水排出管管径,该建筑的排出管管径与立管管径相同。此外埋地管坡度应不小于0.003以利于排水。

参考文献

[1]《给水排水设计手册·第 01 册·常用资料》第二版

[2]《给水排水设计手册·第 02 册·建筑给水排水》第二版

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