建筑给排水课程设计

目录

1.设计任务及设计资料 2.设计过程说明

2.1 给水工程 2.2 排水工程 3.设计计算

3.1室内给水系统的计算

3.1.1 给水用水定额及时变化系数3.1.2 最高日用水量 3.1.3最高日最大时用水量 3.1.4设计秒流量及管径

3.1.5 压力校核

3.2室内排水系统的计算

3.2.1 排水方式

3.2.2 室内横管管径确定 3.2.3 排水立管管径与通气方式

3.3消防系统的计算 4.参考文献

1.设计任务及设计资料

1.1 任务

1．根据要求完成一栋高层住宅建筑给排水工程初步设计。 2．设计范围：（1）建筑给水系统

（2）建筑排水系统 （3）建筑消火栓供系统 （4）建筑自动喷洒灭火系统

1.2 条件

1. 工程概况：（参见题图，包括建筑物的性质，建筑总高度，各楼层功能、面积、层高，建筑内部用水点的分布情况等。）

2. 建筑外部市政给排水管道现状资料：建筑北面20米马路上有DN350给水管和DN400排水管各一根。室外给水管中心标高为-1.20，室外排水管管底标高为-2.50。

2、设计过程说明

2.1 给水工程

根据设计资料，室外管网水压可以满足底层楼层的水压和水量要求，因此1—6层由市政管网直接供给，采用下行上给的方式进行供给，7—11层由高压变频水泵供给。同意也采用下行上给的方式进行供给。

2.2 排水工程

本综合楼采用生活污水和生活废水合流排放，经收集后直接排至城市排水管网。

2.3消防给水

根据《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50045—95,2001年版），本建筑为

属于住宅中的二类建筑，根据规定应该设室内、室外消火栓给水系统。室外消火栓主要用于连接水泵接合器，连接在市政给水管网上面。室内消火栓用水量为15L/s，每根竖管最小流量10L/s，每支水最小流量5L/s。根据《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084--2001）设有空气调节系统的旅馆、综合办公楼内的走道、办公室、餐厅、商店、库房和无楼层服务台的客房应该设置闭式喷水灭火系统，所以本建筑应该设置闭式自动喷水灭火系统。室内消火栓系统不分区，采用水箱和水泵联合供水的临时高压给水系统，每个消火栓处设直接启动消防水泵的按钮，高位水箱贮存10min消防用水，消防泵和管道均单独设置。每个消火栓口径为65mm单栓口，水喷嘴口径19mm，充实水柱为12m，采用衬胶水带直径65mm，长度25m。消防泵直接从消防水池吸水，火灾延续时间以1h计。

2.4管道布置及管材

室内给水、排水及消防管道在有管井时设置在管井内，而没有管井时则靠在

墙壁、角落里。下区给水的水平干管、消防给水的水平干管和排水横干管均设置

在地面以下。屋顶水箱的进水横管、水箱消防出水横干管均设在屋顶上。 给水管的室外部分采用给水铸铁管，室内部分采用镀锌钢管。排水采用塑料管。

对于给水附件如阀 给水管道上使用的阀门，严格按下列原则选型： 1 需调节流量、水压时，宜采用调节阀、截止阀；

2 要求水流阻力小的部位（如水泵吸水管上），宜采用闸板阀； 3 安装空间小的场所，宜采用蝶阀、球阀； 4 水流需双向流动的管段上，不得使用截止阀； 5 口径较大的水泵，出水管上宜采用多功能阀；

3、设计计算

3.1室内给水系统的计算

1、给水用水定额及时变化系数

由所给的该住宅小区的相关资料，可知该住宅属于普通住宅中的二类住宅，其中有大便器、洗脸盆、洗涤盆洗衣机和沐浴设备；查《建筑给排水设计规范》（GB50015—2003） 根据本建筑的性质和室内卫生设备之完善程度，选用该住在内，居民最高日生活用水定额为qd=200L/(人•d），由于住在区人数变化稳定，取用水时变化系数为2.5；每天的使用时间选用24h。由于该居民楼有二室二厅和一室一厅2种户型，二室二厅设定每户3人。一室一厅设定每户2人，那么该11层居民楼总人数m= 330人 2、最高日用水量 Qd=m*qd=60m3/d 3、最高日最大时用水量

Qh = Qd/T*Kh=60*2.5/24=6.25m3/h 4、设计秒流量

按公式计算，本建筑属于居民生活楼，所以应该按照如下公式计算设计秒流量：1:计算最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率：

U0100qLmKh(%)

0.2•Ng•T•3600式中：U0 -- 生活给水管道的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率（%）； qL -- 最高用水日的用水定额； m -- 每户用水人数； Kh -- 小时变化系数；

Ng -- 每户设置的卫生器具给水当量数； T -- 用水时数（h）；

0.2 -- 一个卫生器具给水当量的额定流量（L/s）；

2:计算卫生器具给水当量的同时出流概率： U1001c(Ng1)0.49Ng(%)

式中：U -- 计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率（%）； αc -- 对应于不同U0的系数；

Ng -- 计算管段的卫生器具给水当量总数；

3:计算管段的设计秒流量： qg0.2•U•Ng

式中：qg -- 计算管段的设计秒流量（L/s）；

U -- 计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率（%）；

Ng -- 计算管段的卫生器具给水当量总数；

5.屋顶水箱容积

因为本次给水方式采用变频水泵并联分区给水方式，因此可以不设给水的屋顶水箱。屋顶水箱为钢制专为消防水箱所用，其规格由消防流量算后选定。 6.贮水池容积

贮水池容积可以按最高日用水量的20%-25%计算，最高日用水量为60m3，则可得，用于生活的贮水池容积为60*25%=15m3 7.给水系统水力计算 （1）1~6楼给水系统的计算

1-6层给水计算图

1～6层室内给水管网水力计算表

顺 序 编 号 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 管段 编号 自 2 0 1 2 3 6 7 11 12 13 14 15 至 3 1 2 3 6 7 10 12 13 14 15 16 设计 当量 同时 秒 总数 出流 流量 当量 概率 q(L/s) （n/N) ∑N 4 5 6 7 卫生 器具 v (m/s) 9 沿程 单阻 管长 水头 i （m） 损失 (kpa) hy=iL 10 11 2.0 1.0 0.5 0.2 0.5 5.0 12 7.0 3.5 0.8 0.2 0.6 6.5 DN (mm) 8 （n/N) 0.75 1.00 0.15 15.0 1.2 3.5 （n/N) 0.75 1.00 0.15 15.0 1.2 3.5 （n/N) 6.75 0.40 0.60 25.0 1.0 1.5 （n/N) 7.50 0.40 0.60 25.0 1.0 1.0 （n/N) 8.50 0.38 0.65 25.0 1.1 1.2 （n/N) 9.50 0.36 0.68 25.0 1.2 1.3 （n/N) （n/N) （n/N) （n/N) （n/N) 38 0.17 1.26 40.00 1.00 0.6 3.00 1.8 76 0.12 1.79 50.00 0.84 0.3 3.00 0.9 114 0.10 2.21 50.00 1.04 0.5 3.00 1.5 152 0.08 2.56 50.00 1.20 0.6 3.00 1.8 190 0.08 2.87 50.00 1.35 0.8 3.00 2.4 12 13 14 15 16 17 18 19 17 18 19 20 （n/N) （n/N) （n/N) （n/N) 228 0.07 3.16 50.00 1.49 0.9 4.00 3.6 228 0.07 3.16 75.00 0.95 0.2 22.72 4.5 456 0.05 4.55 75.00 1.37 0.3 22.72 6.8 684 0.04 5. 75.00 1.70 0.5 22.72 11.4 ∑hy=53.3KPa 1-6层所需压力;H=H1+H2+H3+H4 H1=15-(-1)=16mH2O=160KPa H2=1.3×∑hy=1.3×53.3=69.3KPa

H4=50KPa（及最不利点水嘴的最低工作压力）

选用LXS-80N旋翼式水表，其最大流量为80m3/h，性能系数Kb=qmax2/100=802/100=。则水表的水头损失

hd=qb2/Kb=(5.×

3.6)2/6=6.44KPa<24.5KPa，满足正常用水时的要求，即H3=6.44KPa。 室内所需压力H=H1+H2+H3+H4=69.3+160+6.44+50=285.74KPa

市政给水管网所给压力300Ka>285.74KPa,满足要求，不在进行调整计算。 （2）7—11层楼给水系统水力计算

7-11的给水系统计算图：

7～11层室内给水管网水力计算表

当量 同时 设计 DN v 单阻 管长 沿程 顺 管段 卫生 序 编 号 自 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 0 1 2 3 6 7 11 12 13 14 15 16 17 18 编号 器具 当量 总数 出流 概率 至 3 1 2 3 6 7 10 12 13 14 15 16 17 18 19 （n/N) 4 （n/N) （n/N) （n/N) （n/N) （n/N) （n/N) （n/N) （n/N) （n/N) （n/N) （n/N) （n/N) （n/N) （n/N) ∑N 5 6 秒 流量 q(L/s) 7 (mm) (m/s) i （m） 水头 (kpa) 损失 hy=iL 10 3.5 3.5 1.5 1.0 1.2 1.3 11 2.0 1.0 0.5 0.2 0.5 5.0 12 7.0 3.5 0.8 0.2 0.6 6.5 8 15 15 25 25 25 25 40 50 50 50 50 75 75 75 9 1.2 1.2 1.0 1.0 1.1 1.2 0.75 1.00 0.15 0.75 1.00 0.15 6.75 0.40 0.60 7.50 0.40 0.60 8.50 0.38 0.65 9.50 0.36 0.68 38 76 0.17 1.26 0.12 1.79 1.00 0.58 3.00 1.74 0.84 0.31 3.00 0.93 1.04 0.46 3.00 0.14 1.20 0.60 3.00 0.18 1.35 0.75 19.00 14.25 0.87 0.13 22.72 3.00 1.24 0.26 22.72 5.90 1.54 0.39 22.72 8.86 114 0.10 2.21 152 0.08 2.56 190 0.08 2.87 190 0.08 2.87 380 0.05 4.13 570 0.04 5.12 ∑hy=53.6KPa 对于7-11层的室内所需压力H=H1+H2+H3+H4

H1=31m-(-1)m=32m；H2=1.3×∑hy=1.3×53.6=69.68KPa H4=50KPa(最不利点的水头）：

选用LXS-80N旋翼式水表，其最大流量为80m3/h，性能系数Kb=qmax2/100=802/100=。则水表的水头损失hd=qb2/Kb=（5.12×3.6）

2

/=5.3KPa<24.5KPa,满足要求。

则H=320+69.68+50+24.5=4.18KPa。 （8）生活水泵选择

本设计的加压水泵是为7-11层楼给水管网增压，此次选用的水泵采用断流式的供水方式，因为没有设立屋顶水箱，水泵的流量按最高日最大时供水计为2.8L/S，则水泵。查钢管的水力计算，水泵吸水管选用DN70的钢管，设计流速为0.79m/s，i=0.241kPa/m。吸水管长度3m，其沿程水头损失hy=0.72kPa。压水管长度需用DN80，设计流速0.56m/s，i=0.103kPa/m，其沿程水头损失

hy=0.52kPa。

故水泵的总水头损失为（0.72+0.52）×1.3=1.612kPa。 故水泵扬程Hp=4.18+1.61=465.73kPa 水泵出水流量为10.08m3/h。

据此选出水泵50DL12-12*4，H=48.8-50m，Q=2.5-5m3/h，N=4.0kw。2台，1用1备。 3.2

室内排水系统的计算

3.2.1 排水方式

本住宅内采用生活污水与生活废水合流排放。 根据设计1层污水与2-11层污水分别排放。

户型D-1,D-2和户型E-1一样，户型D-3和E-2一样；立管2-11层选取WL-1，WL-2，WL-13，WL-14管道进行计算。

排水设计秒流量计算公式：qp0.12Npqmax，错误!未找到引用源。 。两

居室户型立管WL-1承接卫生间和洗衣间污水；WL-2承接厨房污水；一居室户

型立管WL-13承接厨房污水和洗衣间污水；立管WL-14承接卫生间污水； 大便器：4.5 洗脸盆：0.75 淋浴器：0.45 家用洗衣机：1.5 厨房洗菜盆当量：3.0 WL-1

0.12aNp+qmax=0.121.5107.2+1.5=3.03L/SWL-13：

。

0.12aNp+qmax=0.121.5104.5+1.0=2.2L/sWL-2：

WL-14：

0.12aNp+qmax=0.121.5105.7+1.5=2.86L/s

其中10为层数,对于WL-1，WL-13，WL-2，WL-14此值小于De110无专用通气立管的排水量,故采用De110普通通气的单立管排水系统。每个两层，排水立管设置一个检查口。

对于WL-1,出户管选用De110排水UPVC管，h/D=0.34，坡度0.0026流速1.55m/s；对于WL-13,出户管共用选用De110排水UPVC管，h/D=0.33，坡度0.0026流速1.55m/s；对于WL-2, WL-14，出户管选用De110排水UPVC管，h/D=0.28，坡度0.0026流速1.52m/s；满足要求。

1层排水计算：

两居室型卫生间

0.12aNp+qmax=0.121.57.21.51.7L/s；由于有大便器，排水立管选用

De110管道，出户横管选用De110管道，坡度0.0026。

两居室型厨房仅有排水龙头，排水流量为0.66L/s；排水立管选用De75管道，出户横管选用De75管道，坡度0.0026。

一居室型厨房仅有排水龙头，排水流量为0.66L/s；排水立管选用De75管道，出户横管选用De75管道，坡度0.0026。 一居室型卫生间

0.12aNp+qmax=0.121.54.511.38L/s

由于有大便器，排水立管选用De110管道，出户横管选用De110管道，坡度0.0026。 一居室型洗衣间仅有洗衣机排水，排水流量为0.5L/s；排水立管选用De50管道，排水横管与卫生间出户管共，选用De110管道，坡度0.0026。

水支管系统计算草图分别如下：

WL-1管道计算表

WL–1 管段名称 卫生器具名称数量 大便器 Np=4.5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 淋浴器 Np=0.45 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 洗衣机 Np=1.5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 洗脸盆 Np=0.75 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 排水当量总数Np 0 7.2 14.4 21.6 28.8 36 43.2 50.4 57.6 .8 72 设计秒流量Qp（L/s） 0.00 1.98 2.18 2.34 2.47 2.58 2.68 2.78 2.87 2.95 3.03 管径de（mm） 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 坡度i 0–1 1–2 2–3 3–4 4–5 4–6 6–7 7–8 8–9 9–10 10–11 11–12 10 10 10 10 72 3.03 110 0.0026

WL-2、WL-13以及WL-14与上表的WL-1一样满足条件，因此对于本栋居民住在区，的排水管径，均是采用塑料管，而且管径采用的是DN110，设有伸顶通气管，以此来保证居民生活用水及时，安全以及有效的排放。

3.3.1消火栓给水系统计算

(1)消火栓的布置

该建筑总长66.22m，宽为29m,高度为33m。按《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50045—95,2001年版）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： R=C•Ld+Ls=0.8*25+3=23m

消火栓采用单排布置，其间距为：S2R2b2=2×232(111.5)2=38.6m本建筑

共有3个单元每个单元在楼梯旁边设一个双开口的消火栓，间距为22.3m<38.6m,符合要求，因此在每个单元楼梯旁边设一个消火栓。 （2）水喷嘴处所需水压

查表，水喷口直径选19mm，水系数Ф值为0.0097；充实水柱Hm要求不小于10m，选Hm=12m，水实验系数af值为1.21。

水嘴处所需水压Hq=af×Hm/(1-afHm)=1.21×12/(1-0.0097×1.21×12)=16.9m=169Kpa

(3)水喷嘴的出流量

喷口直径19mm的水水流特性系数B为1.577。 qxh=BHq=1.577*16.9=5.2L/s>5L/s (4)水带阻力

19mm水配65mm水带，衬胶水带阻力较小，本工程亦选用衬胶水带。查表知65mm水带阻力系数Az值为0.00172。水带阻力损失： hd=Az*LD*qxh2=0.00172×25×5.22=1.16m (5)消火栓口所需的水压

Hxh=Hq+hd+Hk=16.9+1.16+2=20.06mH2O=200.6KPa (6)校核

设置的消防贮水高位水箱最低水位高程38.0m，最不利点消火栓栓口高程31.0m，则最不利点消火栓口的静水压力为38.0-31.0=7.0mH2O=70kPa，符合规范要求，可不设增压设施。 （7）水力计算

按照最不利点消防竖管和消火栓的流量分配要求，最不利消防管为XL-1，出水数为2支，相邻消防竖管为XL-2，出水数为2支。如下图，又编号为0和1的消火栓供水，留量均为5.2L/S。

Hxho=Hq+hd+Hk=20.06 mH2O=200.6KPa

Hxh1=Hxho+ΔH（0和1点的消火栓高差）+h（0和1管段的水头损失） =20.06+3+0.241=23.301m 则1点水箱的射流量为： qxh=BHq Hxhl=q2/B+Az•Ld*q2+2 qxh1==5.6L/s 1+0.00172*251.57723.072 进行消火栓给水系统水力计算时，按照下图以枝状管网计算，配管水力计算成果见下表

消防给水管网计算用图

所示：

计算管设计秒流管长L段 量q（L/s） （m） 0—1 5.2 3 1—2 2—3 3—4 10.8 10.8 21.6 32 26 37.5 DN 100 100 100 100 v(m/s) i（kPa/m） i*L(kPa) 0.6 1.25 1.25 1.85 0.0804 0.309 0.309 0.685 0.241 9.888 8.034 46.875 ∑hy=65.04

管路总水头损失（局部水头损失按管路的10%计算）： Hw=65.04×1.1=71.544KPa 消火栓给水系统所需总水压Hx应为：

Hx=H1+Hxh+Hw=200.6+71.54+34×10-（-1.0）×10=622.14kPa 按消火栓灭火总用水量Qx=21.6L/s，选消防泵100DL-3型2台，1用1备。 Q=25―30L/s；H=65.1—51.0m，N=30kW。 根据室内消防用水量，应设2套水泵接合器。 （8）消防水箱

消防贮水量按存贮10min的室内消防水量计算。 Vf=qxf•Tx•60/000=20×10×60/1000=12.0m3

选用标准图S3：S151（一）15m3方形给水箱，尺寸为3600mm×2400mm×2000mm。满足《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2001版)第7.4.7.1条规定。 消防水箱内的贮水由生活用水提升泵从生活用水贮水池提升充满备用。 （9）消防贮水池

消防贮水池和生活给水贮水池公用。按照计算应该预留的消防水量(按照一个小时的消防贮水）：Vf=20×2×3600/1000=144m3

3.3.2 喷淋系统计算

计算原理参照《自动喷水灭火系统设计规范GB 50084-2001》(2005年版) 最不利点选取，选取最东边楼层第11层顶端喷头，选作用面积:18.0m2，最不利喷头压力5m。喷头特性系数K=80。当量长度仅考虑水流情况。自喷系统作用时间为1h。

1、喷头流量：

qK10P 2、流速V：

v3、水力坡降：

4qxh 2Djv2 i0.001071.3

dj4、沿程水头损失：

h沿程iL 5、局部损失（采用当量长度法）： h局部iL(当量) 6、总损失：

hh局部h沿程 7、终点压力：

hn1hnh

自喷系统计算草图

管段名称 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 起点压管道流力mH2O 量L/s 5.00 5.33 6.50 7.81 9.18 10.51 10.86 10.94 11.04 11.07 11.10 11.13 11.16 11.20 11.24 11.25 11.28 11.34 11.39 0.94 0.94 1.92 3.01 3.01 3.01 3.01 3.01 3.01 3.01 3.01 3.01 3.01 3.01 3.01 3.01 3.01 3.01 3.01 自喷系统水力计算表 管长当量管径K m 长度 mm 0.25 2.25 1.69 1.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 4.30 9.17 0.60 0.80 2.10 2.40 0.30 0.50 0.00 0.60 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.80 0.00 3.10 25 25 32 40 40 50 65 65 80 80 80 80 80 80 100 100 100 100 100 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 水力坡降mH2O/m 0.385 0.385 0.346 0.403 0.403 0.100 0.026 0.026 0.011 0.011 0.011 0.011 0.011 0.011 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 流速m/s 1.77 1.77 2.02 2.40 2.40 1.42 0.85 0.85 0.61 0.61 0.61 0.61 0.61 0.61 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 损失mH2O 0.33 1.17 1.31 1.37 1.33 0.35 0.08 0.09 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.04 0.01 0.03 0.06 0.05 0.02 终点压力mH2O 5.33 6.50 7.81 9.18 10.51 10.86 10.94 11.04 11.07 11.10 11.13 11.16 11.20 11.24 11.25 11.28 11.34 11.39 11.42 22.24 3.10 22.26 0.00 9.37 0.00 20-21 11.42 3.01 3.82 3.10 100 80 0.002 0.35 0.02 11.43

由上表可知，自喷总流量为3.01 L/s；平均喷水强度为10.04 L/(min.m2)；所需水压力为11.43m。

H=11.43+11×3+1.2=45.63m 自喷水泵选型

水泵出水量按主干管设计秒流量3.99L/s计，水泵扬程44.265m，选用50DL15-12×4型水泵，额定流量4.17L/s，扬程48m，，轴功率5.5kw。 自喷贮水池容积=3.01×3600/1000=10.84m3 贮水池总容积=144++10.84+15=169.84m3

四、参考文献

1. 建筑给水排水工程课本

2. 给水设计手册第一册（塑料管水力表） 3. 给水设计手册第二册（建筑给水排水） 4. 建筑给水排水设计规范

5. 给水排水标准图集（S1、S2、S3）