1、第一章 绪论 1.1 设计依据 1. 建筑设计防火规范 GB50016-2006 2.自动喷水灭火系统设计规范 GB50084-2001 3. 高层民用建筑设计防火规范 GB50045-95 4.建筑给水排水设计规范 GB50015-2003 5.污水综合排放标准 GB8978-1996 6.给水排水设计手册（一 十一册） 7.其他有关技术规定、规范 9.建筑条件图及有关资料 1.2 工程概况 宏威大厦 位于哈尔滨市， A 栋是普通 住宅 ， B 栋和 C 栋以普通住宅为主， 地上 一 层和 二层主要是办公室和商场，属于综合性建筑。 该建筑地下一层层高 4.5 米， A 栋地上 24 层，总高
2、度 77.8 米， B 栋地上 12层，总高度 39.4 米， C 栋地上 20 层，总高度 65 米，其中地上一层高 4.2 米，其余 每层层高 3.2 米，大厦总建筑面积为 28932m2。该建筑防火等级分类为一类。 地下一层设有配电室，泵房和库房等。地上一层和二层主要是办公室和商场，设有公共卫生间。 A 栋有 115 套 住房 ， B 栋有 31 套 住房 ， C 栋有 56 套 住房。 A栋顶层设有消防水箱间，电梯机房等。 大厦 A 栋有四部电梯和两 个楼梯， B 栋和 C 栋各一部电梯和一个楼梯。 1.3 设计任务与内容 1.建筑内部给水系统设计 2.建筑内部排水系统设计（含污水、废
3、水排出） 3.建筑内部消防系统设计 4.建筑外部消防系统设计 5.建筑内部雨水系统设计 1.4 原始资料 一 图纸资料 1.地下一层平面图 1： 100 2.一层平面图 1： 100 3.二层平面图 1： 100 4.三到 十二 层平面图 1： 100 5.十三层平面图 1： 100 6.十 四 到二十层平面图 1： 100 7.二十一层平面图 1： 100 8.二十二到二十四层平面图 1： 100 9.屋顶层平面图 1： 100 二 文字资料 1.该建筑所在地区为哈尔滨市 2.建筑性质为综合性建筑 3.城市给水管径 200mm，管底埋深 -2.5m，城市可靠供水压力 190kpa 4.地下水
4、埋深 -9m 5.冰冻线深度 -1.9m 6.城市排水管网直径 300mm，管底埋深 -2.80m 7.电源，城市可提供一路独立电源 第二章 设计方案拟定 2.1 给水系统 一 设计依据 1.建筑给水排水设计规范 GB50015-2003 2.给水排水设计手册（第一、二、十二册） 3.高层建筑给水排水工程（李亚峰、蒋白懿等编著） 二 给水系统方案的 选择 和确定 高层建筑给水系统需作竖向分区，每个供水区域分别组成各自独立的给水系统。竖向分区，应根据使用设备材料性能、维护管理条件、建筑层数和室外给水管网水压等合理确定。 1.给水系统的竖向分区 该建筑由地下一层到最高一栋顶层的总高度是 82.3，
5、如果分区压力过小，则分区数较多，给水设备、给水 管道系统以及相应的土建投资将增加，维护管理也不方便。如果分区压力过大，就会出现水压过大，噪声大、用水设备和给水附件易损坏等的不良现象。 根据高层建筑分区压力通常以各分区最低点的卫生器具的静水压力不大于其工作压力为依据进行分区，且当不采用高位水箱供水时，一般是 1012 层划分为一个供水区。 考虑本建筑的功能、市政所提供的服务水头及卫生器具给水配件处的最大静压力 0.300.35MPa，将 该建筑分为两个区，地下一层到十二层为低区，十三到二十四层为高区 。 2.供水方式的选择 高层建筑竖向给水方式有高位水箱给水方式 、 无水箱给水方式和气压罐给水方
6、式等。设计时应根据工程的实际情况，按照供水安全可靠、技术先进，经济合理的原则确定给水方式。现拟定两套方案进行比较： 方案一：分两个区， -112 层为低区， 1324 层为高区均采用变频调速供水，其生活水池设于地上一层，各区水泵设于地下一层水泵间，集中管理。 方案 二 ： 分三个区， -18 层为低区， 916 层为中区， 1724 层为高区 采用减压阀给水方式，水箱设于 A 栋顶层，在 17 层和 9 层设减压阀。 1）方案 一 的分析与讨论 主要优点： 变频调速供水，较可靠，设备布置集中，便于维护管理，不占用 建筑上层使用面积，能源消耗较省，避免了水质的二次污染 。 主要缺点：水泵型号、数
7、量比较多，投资较大，且水泵控制调节 较麻烦。 2）方案二的分析与讨论： 主要优点：水泵台数少，管理简单，投资少，设备布置集中，维护管理简单。 主要缺点：下区供水受上区供水限制，供水可靠性差；另外，建筑内部用水均要经水泵提升至屋顶总水箱，不仅能源消耗大，而且水箱容积也大，对建筑的结构和抗地震不利。 从以上分析讨论看来，两个方案都有其可行性，由于宏威大厦为综合性楼， 生活住宅日用水量变化较大，用变频调速水泵供水从长远方面考虑可最 大限度的 减少能耗，而且供水水质和水量都有安全和保证。所以选定方案 一 。 3.给水管网布置方式 1）上行下给式 供水干管设在该分区的上部技术夹层或顶层天花板下、吊顶内，
8、上接自屋 顶水箱或分区水箱，下连各给水立管，由上向下供水 ，称为下行上给式。适用于设置高位水箱的高层住宅与公共建筑和地下管线较多的工业厂房。 优点：最高层配水点流出水头较高。 缺点：安装在吊顶内的配水干管可能因漏水，结露损坏吊顶和墙面，要求外网水压稍高一些，管材消耗稍多一些。 2）下行上给式 供水干管设在该分区的下部技术夹 层、室内管沟、地下室顶棚或该分区底层下的吊顶内，由下向上供水，称为下行上给市。适用于利用于气压罐给水系统、无水箱给水系统以及市政直接给水系统。 优点：图式简单，明装时便于安装 维修。 缺点：最高层配水点的流出水头较低，埋地管道检修不便。 根据以上分析，本设计低区和高区均布置
9、成下行上给式。 2.2 排水系统 一设计依据 1.给水排水设计手册第二册 2.建筑给水排水设计规范 GB50015-2003 3.高层建筑给水排水工程（李亚峰、蒋白懿等编著） 二 生活污水排水系统方案的确定 按污水体 制分为： 1.分流制，指将粪便污水与生活废水分别用管道排出，生活废水还可以按回用的需要再次分流。优点是管道堵塞时，粪便污水不会从洗脸盆、地漏反冒出来，也为废水的回用创造了条件。 2.合流制，指粪便污水与洗涤废水合流，采用同一管道系统予以排出的方式。优点是由于大量的洗涤废水和粪便水混合，流量大，水力条件好，且由于管道长度小，造价比较经济。 虽然两种方式在高层建筑中都有广泛采用，各有
10、千秋。结合本建筑的构造，排水主要为卫生间和厨房，而卫生间的卫生器具 相对比较密集，则本设计采用合流制，且在满足设计要求的前提下，通气 方式为仅采用升顶通气。 三雨水系统的确定 屋面雨水的排除方式按照雨水道的位置分为内排水系统和外排水系统。排除方式的选择应根据建筑物的类型、建筑结构形式、屋面面积大小、当地气候条件以及生产生活要求，并通过经济技术比较确定。 一般情况下，高层建筑多采用内排水系统，但对于建筑立面没有严格要求的高层住宅也可以采用外排水系统。 结合本设计建筑的实际情况，该建筑为综合性楼，要求外观美观， 且气候条件较寒冷， 故采用内排水系统。 2.3 消防系统 一 设计依据 1.给水排水设
11、计手册等二册（第二版） 2.高层民 建筑设计防火规范 GB50045-95 3. 建筑设计防火规范 GB50016-2006 4.自动喷水灭火系统设计规范 GB50084-2001 二设计内容 本设计建筑高度 77.8 米，超过 50 米，属于一类高层建筑，按一类建筑防火要求设计。 且根据规范，消火栓静水压力 小 于 100mH2O， 因而采用 不 分区给水消防系统 ，防止 建筑下部的消火栓由于压力过高而必须设减压孔板，。防火等级为 一 级。 本建筑 消防系统包括：室内、室外消火栓给水系统、自动喷淋灭火系统。消火栓给水系统和自动喷淋灭 火系统系统单独设置，自成体系，由专门水泵抽水供给。 该建筑
12、是超过 50 米的 综合 楼，查高层民用建筑设计防火规范 和自动喷水灭火系统设计规范 ， 则 室内消火栓系统灭火时间为 3 小时，流量为 40L/s；自动喷淋灭火系统灭火时间为 1 小时，流量为 20L/s；室外消火栓系统灭火时间为 3 小时，流量为 30L/s。 三室内消火栓给水系统 1.室内消火栓给水系统设计方案拟定 根据髙规 2005 年版，第 7.4.6.5 规定，消火栓口的静水压力不应大于1.00MPa 时，应采用分区给水系统。消火栓口哦殴打出水压力大于 0.5MPa 时，应 采取减压措施。 本建筑的高度为 77.8 米， 现拟定两套方案，如下： 方案一： 依据建筑高度，将消防系统分
13、为两个区：低区为地下一层到十 二 层，高区为十 三 层到二十 四 层。 设减压阀减压分区消火栓给水系统 。 优点是 消火栓系统分区供水安全可靠，防止 消火栓栓口压力过大 ，及水枪流量过大而使 屋顶消防水箱内消防用水在短时间内用完 ， 对扑救初期火灾 有 利 。 缺点是造成消火栓给水系统设备、管理增加，投资增加。 且结合本设计，如果要分区，那么在每个区的消火栓系统都要成环，对于改建筑来说高区成环相对困难，而且对管材的浪费也比较大。 方案二： 采用不 分区消火栓给水系统，整个建筑用一套消火栓给水泵。 优点是运行管理方便，即节省了大量投资又简化了系统 。 缺点是不分区系统可靠性不如分区系统。 方案分
14、析：依据本建筑性质和规模， 且结合规范，选择方案二，投资省，运行管理简单。 2.室内消火栓给水系统的布置 (1) 建筑高度不超过 100m 的高层建筑水枪充实水柱不应小于 10m；建筑高度超过 100m的高层建筑不应小于 13m。 消火栓的间距应能保证同层相邻两个消火栓的水枪的充实水柱同时达到被保护范围内的任何部位 ，消火栓间距不应大于30m。 (2)室内消火栓应设置在明显易于 取用的位置，一般设在走道、楼梯附近 。 (3)消火栓的栓口离地面高度宜为 1.1m，栓口出水方向宜向下或与设置消火栓的墙面相垂直 。同一建筑内应选用同一规格的消火栓、水带、和水枪，一方便使用。为保证及时灭火，每个消火栓
15、处应设置直接启动消防水泵按钮或报警信号装置 。 (4)消防电梯前室 应设 消火栓 。 (5)高层建筑的屋顶还应设一个装有压力显示器的检查用的消火栓，在寒冷地区的屋顶试验消火栓有防冻和泄水放空措施，或将它放在顶层设备层或水箱间内。试验水枪的充实水柱长度不应小于 10m，水带长度 25m。 (6)消火栓口压力大于 50 m水柱时，在消火栓支管处设置减压设备，本设计采用减压孔板，以降低动压力。 (7)水泵 接 合器 是消防车向室内供水的接口，当室内消防水泵发生故障时，或遇到大火时消防用水不足时，设计中的消火栓管网设有室外水泵接合器，供消防车从室外消火栓取水，通过水泵接合器送至室内消防管网。 应设在消
16、防车易于到达的地点，同时还应考虑在其附近 1540m范围内有供消防车取水的室外消火栓或贮水池。水泵接合器 的数量应按室内消防用水量计算确定，每个水泵接合器进水流量可达到 1015L/s。 水泵接合器在地下一层直接与消火栓系统相连接 。 (8)室内消防给水系统应与生活、生产给水系统分开独立设置。室内消防给水管道应布置成环状，并有两根引入管，以确保供水的可靠性。据此，本设计使各消防立管上下成环，中间设联络管，增压泵单独设置。 四室外消火栓给水系统 室外消火栓 给水系统应布置成环状，其进水管 为 两条， 由市政管网提供 ，流量按一类建筑要求为 30L/s,供水时间为 3 小时。每个室外消火栓用水量按
17、 1015L/s 计算。 室外消火栓的布置，根据高层民用建筑设计防火规范规定，室外消火栓应沿高层建筑均匀布置，消火栓距高层建筑外墙的距离不宜小于 5 米，并不宜大于 40 米，距路边的距离不宜大于 2 米。水泵接合器应设在室外便于消防车使用的地点，距室外消火栓或消防水池的距离宜为 1540 米。 五自动喷水灭火系统 1.自动喷水灭火系统的设计方案拟定 查阅 自动喷水灭火系统设计规范 可知，该建筑属于中危险级 I 级， 室温不低于 4且不高于 70 ，故本工程采用湿式喷水灭火系统。 该建筑自动喷水灭火 2.自动喷水灭火系统的布置 设计的 基本参数为，喷水强度 6L/(min m2),作用面积 1
18、60 m2，喷头工作压力为 0.10MPa。 喷头的布置间距要求在所保护的区域内任何部位发生火灾都能得到 一定强度的水量 ，根其保护半径和保护面积设置 。喷头的布置形式应根据天花板、吊顶的装修要求布置成正方形、长方形和菱形三种形式 。 自动喷水灭火系统和消火栓系统共用高位水箱。每层喷淋系统基本上按建筑防火分区布置。 喷淋管系各自独立，原则上不跨越防火分区。在立管和横管相接处设置水流指示器，立管与环管相接处设置报警阀。 当发生火灾时，火源周围环境温度上升，导致火源上方的喷头开启、出水，由于水压平衡 小孔来不及补水，报警阀上面的水压下降，此时阀下水压大于阀上的水压，于是阀板开启，向洒水管网及洒水喷
19、头供水，同时水沿着报警阀的环形槽进入延时器、压力继电器及水力警铃等设施，发生火警信号并启动消防水泵等设施，消防控制室同时接到信号。 第三章 设计计算 3.1 给水系统 一给水系统的分区 根据本建筑功能，市政所提供的服务水头及卫生器具给水配件处的最大静水压力 0.300.35MP，且当不用高位水箱供水时，一般是 1012 层划分为一个供水区，将该建筑分为两区，地下一层 12 层为低区， 1324 层为高区 。 低区，高区都由 设在地下的贮水池，生活加压水泵供水系统供水，给水管网采用下行上给式。 二生活给水设计标准与参数的确定及用水量计算 生活用水包括商场、办公室、住宅等用水，用水量标准与时变化系
20、数根据建筑设计资料和卫生设备完善程度确定。 按 1000dd mqQ 计算该建筑最高日用水量；按 dhhQQKT计算最大小时生活用水量，计算结果见下表： 生活用水量计算表 项目 用水类别 水量标准 用水单位 最大日用水量 时变化系 数 最大时用水量 使用时间 Qd(m3/d) Qh(m3/h) （ h） 生活用水 高区住宅 200L/(d 人 ) 304 人 60.8 2.5 6.33 24 低区住宅 200L/(d 人 ) 504 人 100.8 2.5 10.5 24 商场 5L/（ m2 d） 165.69m2 0.83 1.2 0.08 12 办公室 50L/(d 人 ) 60 人 3
21、 1.5 0.45 10 水景用水 上述各项之和的 10% 16.54 1 0.69 24 未预见 上述各项之和的 10% 18.2 1 0.76 24 总计 200.17 18.81 （说明：每户住宅用水人数按 4 人计算； 办公室的 建筑 面积 528.8m2 的 60%为有效面积，每人使用面积按 6m2 计，则办公室人数为 528.8 60% 6=52.88 人，取 60 人 ） 高区最高日用水量 31 6 0 . 8 1 . 1 1 . 1 7 3 . 5 7 /dQ m d 高区最大时用水量 31 6 .3 3 1 .1 1 .1 7 .6 6 /hQ m h 低区最高 日用水量 3
22、2 ( 1 0 0 . 8 0 . 8 3 3 ) 1 . 1 1 . 1 1 2 6 . 6 0 /dQ m d 低区最大时用水量 32 ( 1 0 . 5 0 . 0 8 0 . 4 5 ) 1 . 1 1 . 1 1 3 . 3 5 /hQ m h （均包括水景与未预见水量） 三设计秒流量确定 (1)根据 建筑性质，设计秒流量按下式计算。 住宅生活给水管道设计秒流量计算公式 0.2ggq U N 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； 0.2 一个卫生器具的给水当量的额定流量 ， L/s。
23、同时出流概率公式 0 . 4 91 ( 1 ) 100%cggNU N 式中 c 对应于不同卫生器具的给水当量平均出流概率（ U0）的系数； Ng 计算管段的卫生器具给水当量总数。 c 与 U0 的对应关系 U0(%) c 210 U0(%) c 210 1.0 0.323 4.0 2.816 1.5 0.697 4.5 3.263 2.0 1.097 5.0 3.715 2.5 1.512 6.0 4.629 3.0 1.939 7.0 5.555 3.5 2.374 8.0 6.489 计算管段最大用水时卫生器具的给水当量平均出流概率计算公式 00 100%0 . 2 3 6 0 0hgq
24、 m KU NT 式中 U0 生活给水配水管道的最大 用水时卫生器具给水当量平均出流概率 %； q0 最高用水日的用水定额， L/（人 d） ，取 200 L/（人 d）； m 用水人数，人，取 4 人； Kh 变化系数，取 2.5； T 用水小时数， h，取 24h。 应用公式应注意的问题： （ 1）当计算管段上的卫生器具给水当量总数超过有关设定条件时，其流量应取最大用水时平均秒流量 0.2ggq U N 。 （ 2）有两条或两条以上具有不同最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率的给水支管的给水干管，该管段的最大时卫生器具给水当量平均出流概率应取加权平均值，即 00 i gigiUNU N
25、式中 0U 给水干管的最大时卫生器具给水当量平均出流概率； N0i 给水支管的最大 时 卫生器具给水当量平均出流概率； Ngi 相应支管的卫生器具给水当量总数。 办公室，商场 的生活给水设计秒流量计算公式 0.2 0.3g g g gq N k N N （ 1.5, 0k ） (2)卫生器具的额定流量、当量、支管管径和流出水头（按建筑给水排水设计规范 GB50015-2003 表 3.1.14） 序号 给水配件名称 额定流量 当量 连接管公称直径 最低工作压力 （ L/s） （ mm） （ MPa） 1 厨房洗涤盆水龙头 0.14 0.7 15 0.05 2 洗脸盆 0.15 0.75 15
26、0.05 3 洗手盆 0.1 0.5 15 0.05 4 浴盆 0.2 1 15 0.05 5 淋浴器 0.1 0.5 15 0.05-0.1 6 大便器 0.1 0.5 15 0.02 （浴盆带软管莲蓬头时，其流出水头应满足淋浴器要求） 四 贮 水池有效容积计算 在本设计中由于缺乏资料，生活贮水池有效容积按高区和 低区 最高日用水量的 25%。 Vy=200.17 25% 50.04 m3 设总容积 V=60 m3 贮水池一座，水池尺寸为 L B H= 5000 4000 3000mm 其中水面上超高为 300mm,所以有效容积 V= 5.0 4.0 2.7 54 m3 50.04 m3满足
27、要求。 五管道的水力计算 1.定线原则 定线时力求长度最短，尽可能呈直线走向，与墙、梁、柱平行敷设，兼顾美观，并要求考虑施工检修方便。 本建筑 A 栋、 B 栋和 C 栋三层以上均为普通住宅，每套住房都有卫生间和厨房，用水点较多，考虑到水表安装和查数的需要，在电梯旁的管道井或楼梯口隐蔽处布置立管。整个建筑共设 4 跟立管，供水分为两个 区，均采用下行上给式，由变频调速泵供水。 2.给水管网水力计算 高层建筑给水系统压力较大、管道较长，对防噪声、防水锤要求较严格，因此，对管道流速控制要求也较高。由各管段设计秒流量 qg 控制在流速在允许流速范围内。 A. 干管、立管水流速度一般采用 0.81.0m/s B. 支管水流速度一般采用 0.60.8 m/s C. 消火栓给水管的流速不宜大于 2.5 m/s D. 自动喷洒给水系统给水管道的水流速度不宜大于 5.0 m/s 查塑料给水管水力计算表，可得计算管段管径和单位长度沿程水头损失。由
