越秀星空大楼给排水工程设计开题报告
2020-02-10 10:02
1. 研究目的与意义（文献综述）
| 本课题是研究高层建筑给排水以及消防工程的一套系统，使我们熟悉在高层建筑中常见的供水方式以及安排消防设施过程中应该注意的事项以及重要内容。从这套系统的设计和安排过程中，学会实际运用需要考虑注意的问题。为我们毕业以后为进入实际的工作岗位奠定坚实的基础。 西方欧洲等发达国家的建筑给排水设计，相比于国内的建筑给排水设计有着很多的优势，无论是设计的理念还是施工的管理上，都超出国内一大步，但并不是说国内的建筑给排水设计就是很差，只能说国内的技术发展的时间上确实很短。例如国外的排水系统，需要选用空气允许进入阀，及空气可以进入排水管道但不可以溢出，这种设备，在我国并没有规范也没有相关的要求，而该设备对于系统地完善确是非常有必要的。 再有就是国外的标准参数，大多会高出国内一大截，而只要相关的参数要求达到较高的程度，才能使得建筑的质量达标，所以相关的标准参数也是国外建筑给排水相比于国内的优势。 作为建筑给排水的设计人员，在设计过程中除了按国家有关规范进行统筹考虑、全面规划外，还要强调供水安全可靠性的同时，尽可能地采取节能意义的措施和设计，以免造成不必要的水电浪费。结合当前水资源缺乏的严峻形势，立足建筑给排水，提出一些建议，以减少水资源的隐形浪费，实现节约用水。还必须考虑到给排水系统的噪声控制，结合新工艺和自身的工作经验在舒适性和经济性间寻求平衡点将室内给排水噪声减到最低，树立整体环境意识，努力为人们营造一个安静和舒适的室内环境。 国内外对建筑给排水的研究目前主要集中在两个方向，分别是节水新技术和节能新技术。 1、节水新技术 （1）推广使用优质管材、阀门 由于传统镀锌钢管容易生锈，会造成水质污染，且长时间闲置后再使用时会有锈水放出导致浪费，同时接头处如果锈蚀也会漏水渗水。采用新型管材如铝塑复合管、钢塑复合管、不锈钢管、铜管、PP—R管、PE管、PVC— U 管等能很好的解决此类问题。 阀门是建筑给排水中最常用的配件之一，其类型和质量的好坏也能影响用水的质量。一般情况，截止阀比闸阀关的严，闸阀比蝶阀关得严。当同等条件时，我们就应当选用更能够节水的阀门。 （2）推广使用节水型卫生器具和配水器具 一套好的设备能够对水资源的节约产生非常大的作用。例如， 通常淋浴喷头每分钟喷水约 25L ，而节水型喷头则每分钟只需要约9L水，可见卫生器具和配水器具的节水性能直接影响着整个建筑节水的效果。所以在选择节水型卫生器具和配水器具时．除了要考虑价格因素和使用对象外，还要考察其节水性能的优劣。大力推广使用节水型卫生器具和配水器材是 建筑节水的一个重要方面。 另外很有很多研究已经相当成熟的方法，可用于设计中，例如：真空节水技术、控制超压出流、合理设置贮水池等方法。 2、节能新技术 在注重节能减排的今天，建筑给排水设计中也应该时时有节能减排思想，以适应现代建筑发展的要求。目前关于节能新技术的研究很多，也出现了很多可用于实际工程的节能方法，下面我们注重介绍几种： （1）高层建筑中应充分利用市政给水管网的可用水头 高层建筑， 城市管网水压难以完全满足其供水要求。某些工程设计中将管网进水直接引人贮水池中，白白损失掉了HO ，尤其是当贮水池位于地下层时，反而把HO 全部转化成负压，甚不经济合理。在高层建筑的下面几层常常是用水量较大的公共服务商业设施，如:公共浴室、洗衣房、汽车库、美发厅等这部分用水量占建筑物总用水盘相当大的比例，如果全部由贮水池及水泵加压供水，无疑是一个极大的浪费。 （2）注意生活给水管道中的减压节流问题 给水管道中往往存在着出水压力过大的向题，容易发生超压出流，造成水资源和能源的浪费。因为即使在分区后各区最低层配水点的静水压仍高达300kPa—400kPa。而在进行设计流量计算时,卫生器具的额定流量是在流出水头为20kPa 一 30kPa 的前提条件下所得的。若不采取减压节流措施，卫生器具的实际出水流量将会是额定流量的4—5 倍.随之带来了水盘浪费、水压过高的弊病，同时易产生水击、噪声和振动，致使管件损坏、破裂等问题。 （3）生活给水系统和消防给水系统两者分开设置 在高层建筑给水设计中，把生活给水系统和消防给水系统两者分别单独设置。因为两种给水系统对水压的要求不同。按规定：生活给水系统按静水压力不大于300kPa—400kPa 分区为宜，消防给水系统按静水压力不大干800kPa分区为宜。故若按消防要求水压值分区时，将使得生活给水管道超压而造成超最供水等问题；若常年用减压阀降压节流,又势必造成电能浪费；若按生活给水水压要求分区，则会相对增加水泵机组数目。所以，无论从节能节流还是节约工程投资、运行管理方便的各个角度来看，均应把生活、消防给水系统分开设置。这样便于合理确定各给水系统的竖向分区的压力值，避免造成能量浪费。 （4）合理选用变频水泵 在不设调节水箱的供水方式中应选用高效、节能的变速水泵。变速水泵的应用可避免传统供水系统中按供水最不利情况计算所引起的水量、电能的浪费问题，在各类资源紧缺的今天有着广阔的前景。同样，在热水供应系统中，随着水泵自控技术及各种监测仪表和新型感温材料的出现，循环水泵的运行也可采用变流量变扬程的自动控制系统。可以考虑在配水龙头处装设简易的水流指示器或在最远配水点处装设感温元件，把信号传递至循环水泵的控制系统， 根据热水的不同配水工况命令水泵时停时转随机改变其运行参数，从而节省电耗。采用变频调速装置比一般供水设备节电10%一40% 。
During the lasttwo decades the partnership between Finland and Russia in the field of buildingconstruction reached a new level. There are a number of residential andin-dustrial buildings already constructed by Finnish companies on the territoryof russia and this tendency seems to continue. The design projects which aredone according to the regulating documents of Finland should be adapted tothose of russia to be suc-cessfully built there. This thesis is directed to thefacilitation of cooperation between two countries How can beknown, which conditions are the best? Are they different? Do the meth-ods ofdesign and construction vary? What kinds of regulating documents are used andhow? It is not easy to answer these questions. The only way is to make seriousinvestigations in this area It is possibleto compare Finnish and Russian regulating documents in building con-struction.In this thesis only narrow area of this field is described. This area is watersupply and drainage systems of residential buildings in Finland and in Russia.In this arameters needed for design. They are: drinking water and drain watertemperature, pipe material, diameters of pipes, fall. The dimensionin ofexample residential building is given according to Finnish and Russianregulating The comparison is formed the following way.First the main regulating documents of each country are named, described andthe main definitions on water supply and drainage systems are given. Seconddesign and dimensioning of example residential building are compared.Comparison is implemented in the following order first water supply thendrainage. Finally the main conclusions of the comparison are presented. |
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2. 研究的基本内容与方案
| 2．基本内容和技术方案 本课题研究内容 （一）工程概况 本工程为江西有色综合楼工程 . 本工程越秀星空大楼给排水工程设计，地下一层到三层为商场，四到二十三层为公寓式住宅。建筑高度为75.40m，总建筑面积为23240㎡. （二）给水水源 市政给水管道DN400,分别位于南北两侧，给水压力0.30MPa,. （三）排水条件 市政污水管网接口位于建筑的东侧，检查井井底标高-2.60米。 一、建筑给水系统 （1）高层建筑给水系统竖向分区 对于高层建筑而言，生活给水系统由于其层数多、竖向高度大，为避免因建筑低层配水点静水压力过大，而对管道及配件造成破坏，需要进行竖向分区。本工程已知市政给水管网可保证资用水头为30mH2O ，室外给水管网只能满足建筑下部供水要求，故分区如下： 建筑低区可利用室外给水管网的压力直接供水；-1～ 3 层为低区，4～ 13 层为中区，14～23 为高区。 （2）高层建筑给水方式比较与选择 方案一:采用高位水箱设减压阀供水方式 整个高层建筑的用水量全部由设置在底层的水泵提升至屋顶水箱然后分送至各区减压阀减压。高位水箱减压给水方式利用减压阀减压,而减压阀占地面积小,不影响水质无噪音,国内减压阌产品质量逐渐提高,性能可靠,故采用减压阀减压方式的日渐增多另外水泵数量少水泵房面积小,设备费用降低,管理维护简单。但是高位水箱减压阀供水的水泵运行动力费用高,屋顶总水箱容积大,对建筑的结构和抗地震不利,若总水箱发生事故,下区供水均受影响,供水可靠性差。 方案二:采用变频泵给水方式 在各分区独立设置变频水泵,且变频水泵集中设置在建筑物底层或者地下室,分别向各区供水,由于各区是独立的给水系统,互不影响,供水安全可靠:变频泵集中,管理维护方便,运行费用较低,管理维护方便,不需要高位水箱,减少二次污染。但是变频泵套数较多,高压管线较长,设备和管线费用高,水泵维修较复杂。 这两种方案各有优缺点,由于该建筑楼层较高,用水量较大,若在屋顶设生活水箱水箱容积较大,且楼顶设有消防水箱,为防止屋顶水箱过多,影响建筑的抗震。故不选用高位水箱供水方式。而现今提倡节能建筑,变频泵供水方式在建设期间投资较多,但在后期运行费用低。节省电费,符合节能建筑的理念。故本建筑低区采用市政直接供水,中区高区采用变频泵给水方式。 给水管网的的布置方式,可以布置成下行上给、上行下给、和环状供水方式三种管网方式,其主要优缺点有： 下行上给:水平配水干管敷设在底层(明装、埋设或沟敷)或地下室天花板下。优缺点:明装时便于安装时便于安装维修,最高层配水的流出水头较低,埋地管道检修不便 上行下给:水平配水干管敷设在顶层天花板下或吊顶内,对于非冰冻地区,也有敷设在屋顶上的,对于高层建筑也可设在技术夹层内。优缺点:最高层配水点流出水头较高,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,管材消耗多一些。 环状供水方式:水平配水干管或配水立管互相连接成环,组成水平干管环状或立管环状。优缺点:用水安全可靠,管网造价结合本建筑的特点:只有楼梯间一个管道井且面积狭小，所以采用上行下给供水方式。 （3）给水管网的布置要求和布置形式基本要求基本上有以下四点： 1、 确保供水安全和良好的水力条件 2、 确保管道不受损害 3、 不影响生产安全和建筑物的使用 4、 便于安装维修。 （4）水量的确定 经查规范计算得： 中区：用水量为 8.69L/s，所需扬程为 55m 高区：用水量为 8.69L/s，所需扬程为 81m 本工程生活水源取自市政给水管网，从市政给水管网上引入给水管，在建筑物外围连成环状后分别直接供水、接入地下室生活水池。 生活水池的容积计算：按最高日用水量的25%计算，水池只贮存中、高区需加压的水 中区与高区是公寓式住宅，每户人数算2人，最高日生活用水定额取300L/(人·d) 所以生活水箱的容积为：Qd=2x13x20x3001000=156m3 （5) 建筑热水供应系统系统 因管道井位置有限所以每户采用电热水器供应热水。 二、建筑消防系统 消火栓给水系统包括由室外给水管网直接供水的消防给水方式、设水箱的消火栓给水方式、设水泵和水箱的消火栓给水方式。前者适用于水量和水压比较稳定且能满足消防用水要求的情况；中者适用于室外管网一天中有一定时间能保证消防水量的情况；后者适用于水压不能满足要求的情况。鉴于本设计的情况，拟采用设水泵、水箱的消火栓给水方式，应分别设置室外消火栓给水系统和室内消火栓给水系统。 室内消火栓给水管网可分为环状管网和枝状管网。环状管网内的消防用水是双向流动的。在设置分隔阀门的条件下，环状管网在管网的任一段损坏时，系统的其余部分仍能正常工作，因而安全性好，同时其水力条件也比枝状管网好。所以规范对楼层较多、高度较高、起火后容易蔓延的建筑，以及室内消火栓用水量较大、消火栓数量较多的建筑都要求将室内消火栓给水系统管网布置成环状。因此，本设计也采用环状网布置形式。 自动喷水灭火系统包括湿式自动喷水灭火系统、干式自动喷水灭火系统、预作用喷水灭火系统、雨淋喷水灭火系统和水幕系统等。本设计拟采用湿式自动喷水灭火系统 管材的选用 室外埋地管采用给水铸铁管；消火栓管道采用焊接钢管；（若压力超过1.0MPa 时, 采用无缝钢管）；自喷管道采用内外壁热镀锌钢管。 该建筑属一类高层建筑, 根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB-50974-2014）的规定 , 高层建筑必须设置室内、室外消火栓给水系统：一类综合楼火灾延续时间为 3h。该大楼要求消防给水安全可靠，设置独立的消火栓给水系统和自动喷水灭火系统以及灭火器，每个消火栓箱内设电钮，消防时直接启动消防泵。根据条件，由于有2 路水源，故室外消防可以由市政直接供给。 室内消火栓系统 根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB-50974-2014），消火栓给水系统的用水量如下表所示：
1)所示：室内消火栓栓口处的静水压力不应大于1.0MPa，当大于 1.0 MPa 时，应采取分区给水系统；消火栓栓口的出水压力大于 0.5 MPa 时，应采取减压措施。 根据本建筑的高度，室内消火栓栓口处静水压力没有达1.0MPa，故消防系统不分区。 2）消火栓给水系统的给水方式：本建筑是高层建筑，屋顶可设高位水箱，故本设计采用设水池 - 水泵 - 水箱的消火栓给水方式。室内消防依据规范应设置成环状管道，故在23层吊顶内和地下一层上部设置环状管供水。 3）确定室内消火栓系统用水量：由上表中规范规定可知，本建筑室内消火栓用水量为 40L/s 。 5）计算得消防所需流量为：40 L/s ，扬程为： 114m 。 自动喷淋系统 本建筑属于高层建筑，根据《高层建筑设计防火规范》，本建筑为综合楼，为一类建筑，消防等级为中危Ⅰ级考虑，则设计喷水强度8L/min*m2，作用面积为160m，喷头工作压力为0.1MPa，最不利点不应低于0.05MPa；根据《自动喷水灭火系统设计规范》（GB-50084-2017），民用建筑系统设计参数如下表所示：
消防水池、水箱的位置及容积的确定 1）消防水池布置在地下室水泵房旁。根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB-50974-2014）第7章第7.3.3条,本建筑的室外消防用水量由室外给水管网来满足， 消防水池有效容积：V箱=40*3*36001000 6*160*601000=489.6m3 lt;500m3因此不需要分为两个独立使用的消防水池。 2）消防水箱布置在屋顶机房层上部。 a)有效容积：消防水箱贮水量应满足10min 消防流量的要求，室内消防栓用水量和喷淋水量之和。即： 消火栓室内用水量为 40L/s。 喷淋系统为中危险级Ⅰ级，设计喷水强度为6 L/(min·m2)，作用面积160m2，设计用水量：Q=1.3*6*16060=20.8L/s V水箱=60.8*10*601000=36.48m3。 为了避免水箱容积过大，《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB-50974-2014），高位消防水箱的最小容积要满足下列要求： 一类公共建筑不应小于 18 立方米； 二类公共建筑和一类居住建筑不应小于 12 立方米； 二类居住建筑不应小于 6 立方米。 根据上述规定，该建筑物的高位消防水箱容积按18m3 设计，水箱设置在屋顶电梯机房上方，采用不锈钢板拼接。其规格为：长×宽×高=4.0×3.0×2.0m，有效水深1.5m。 （2）校核 设置的高位消防水箱最低水位高程为 75.4m，最不利消火栓栓口高程为70.6m，则最不利消火栓栓口处静水压为75.4-70.6=4.8m，小于《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB-50974-2014）第5.2.2.1 条规定的0.10MPa 的要求，故需设增压稳压设备。 计算得喷淋所需流量为：20.8 L/s ，扬程为：120 m 。 三、排水系统设计 高层建筑的排水系统组成应满足以下三个要求： 1）系统能迅速通畅地将污废水排到室外。 2）排水管道系统气压稳定，有毒有害气体不进入室内，保持室内环境卫生。 3）管线布置合理，简短顺直，工程造价低。 室内污水采用合流制排放，排水立管采用双立管排水系统，这种系统是有一根排水立管和一根专用通气立管组成。双立管排水系统是利用排水立管和另一根立管之间进行气流交换，也郊外通气。这种系统具有良好的排水性能和通气性能，适用于污废水合流的各类高层和高层建筑。 地下室至三楼的生活污废水单独排出；地下室地坪排水应设集水坑和提升装置，地下室的污废水经污水泵提升后直接排出，排出管的横管段应有坡度坡向出口。 四、雨水系统设计 屋面雨水经雨水斗收集后采用重力流雨水系统，直接排入就近雨水检查井。
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3. 研究计划与安排
3．进度安排
第1周：
1.结合毕业实习收集有关资料，借阅学习熟悉有关设计规范、标准图集
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 王增长.建筑给水排水工程(第四版)[m].北京.中国建筑工业出版社.1998
[2] 钱维生.高层建筑给水排水工程[m].上海.同济大学出版社.1994
[3] 陈秀生.给水排水设计手册第二册-建筑给水排水(第二版)[m].北京.中国建筑工业出版社，2001
