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合肥市科技创新孵化大厦给水排水工程设计毕业论文

 2022-01-26 10:01  

论文总字数:34487字

摘 要

本设计工程为合肥市科技创新孵化大厦,建筑高度为69.50m,属于高层建筑,地下有1层,地上有19层。由于市政管网的水压为0.3MPa,不能满足高区用水要求,故需要二次加压,采用水泵变频调速供水。其中-1-3层为低区由市政直供,4-11层为中区,12-19层为高区皆由生活水泵加压供水。本次建筑住宅部分卫生间排水采用降板式同层排水,卫生间设通气立管,其他排水管仅设置伸顶通气。本建筑为一类公共建筑,其防火等级为一级,需设置室内外消火栓系统,以及自动喷水灭火系统。

本建筑室内消火栓用水量为40 L/s,室外用水量为30 L/s,火灾延续时间3h;自动喷水灭火系统用水量为16 L/s,火灾延续时间1h,下部的办公楼皆需设置自喷系统,火灾危险等级为中危Ⅰ级。

本建筑屋面雨水由雨水斗收集汇入市政雨水管网。

关键词:给水系统 排水系统 消火栓系统 自动喷水灭火系统 雨水系统

Abstract

The design project of a high-rise office building in hefei, building height is 69.50 m, belong to the high-rise building.There's one floor underground, 19 floors above ground. Due to the

municipal pipe network water pressure is 0.30 MPa, can not meet the requirement of the high

water area, so consider secondary pressure, USES the water pump frequency conversion water supply. The -1 to 3 floors are provided directly by the municipal government, the 4-11 floors are in the central area, and the 12-19 floors are in the high area and are all pressurized by domestic pumps. The housing part of the toilet USES drop drainage plate technology, drainage on the toilet set a ventilation pipe, other pipes only set the roof ventilation.

This building is the first level of public buildings, fire rating for the first level, the need to set up indoor and outdoor fire hydrant system, as well as the automatic sprinkler system. This building for indoor fire hydrant water 40 L/s, outdoor water use for 30 L/s, fire lasted for 3 h; Automatic water sprinkler system for the 16 L/s, fire lasted for 1 h, the lower part of the office building,

the upper part of the apartment need to set the automatic sprinkler system, fire danger grade levels for the dangerousⅠ.The construction of roof rainwater collected by rainwater hopper into the municipal rainwater pipe network.

Keyword:the water supply system drainage system Fire hydrant system auto spray water to extinguish fire the system rain water system

目录

第一章 设计任务 5

1.1工程概况 5

1.2设计任务 5

第二章 给水系统设计计算 5

2.1给水方式选择 5

2.1.1方案比较 5

2.1.2方案选择 7

2.1.3供水方式 9

2.2给水管道布置与安装 10

2.3室内给水设计计算 11

2.3.1给水用水定额及变化系数 11

2.3.2最高日最大时用水量 11

2.3.3水池、水表及水箱的计算 11

2.3.4给水管网水力计算 13

2.2.5设备的计算与选择 18

2.4节水设施 19

第三章 消防系统设计计算 20

3.1消防给水系统技术参数 20

3.1.1建筑类别及火灾危险等级 20

3.1.2同一时间火灾次数 20

3.1.3消防用水量 20

3.2室内消火栓给水系统 20

3.2.1组成与布置 20

3.2.2室内消火栓系统的管网 22

3.2.3水箱及水池贮水量计算 23

3.2.4最不利点消火栓所需要的压力和实际射流量 25

3.2.5消防管网的水力计算 27

3.2.6局部增压设备的计算与选择 30

3.2.7消防水泵的计算与选择 30

3.3室外消火栓布置 31

3.4自动喷水灭火系统 31

3.4.1自动喷水灭火系统的设置场所 32

3.4.2自动喷水灭火系统的组成 32

3.4.3喷头的选择与布置 32

3.4.4自动喷水灭火系统水力计算 33

第四章 排水系统设计计算 40

4.1排水系统的类型选择 40

4.2排水系统的管材与附件 41

4.2.1排水系统的管材 41

4.2.2排水系统的附件 41

4.3排水系统管道的布置与敷设 42

4.4排水系统水力计算 43

4.4.1排水设计秒流量 43

4.4.2排水管水力计算 44

4.5污水局部处理与局部提升构筑物 55

4.5.1污水提升 55

4.5.2化粪池的计算 55

第五章 雨水系统设计计算 57

5.1屋面雨水排水系统的分类 57

5.2 屋面雨水排水系统的组成 57

5.3管道的布置与敷设 57

5.4屋面雨水排水系统的选用 58

5.4雨水系统水力计算 58

5.4.1降雨强度 58

5.4.2雨水设计流量 59

5.4.3雨水斗 59

5.4.4排水立管 59

  1. 设计任务

1.1工程概况

本工程为合肥市科技创新孵化大厦,位于合肥市高新区,建筑高度为69.50米,地下1层,地上19层,建筑防火分类一类,耐火等级为一级,耐久年限为二级,总建筑面积22768m2。其中地下层为人防工程及汽车库。地上为科研办

公用房,设计内容有给水系统、排水系统、雨水系统、消火栓和自动喷淋消防系统。

(1)给水水源

本建筑以城市给水管网作为水源,从位于建筑西侧主干道DN500和南侧路DN350的市政管网取水,供水水压为0.30MPa。地区最大冰冻深度0.23m。室外消防给水可通过市政管网提供。

(2)排水条件

建筑采用分流排水体制。污水可直接排入城市排水管网集中送至污水处理厂,室外路面下市政排水干管DN500,管底埋深3.0m。

1.2设计任务

(1)给水系统,排水系统,雨水排水系统、消火栓系统和自动喷淋灭火系统设计及计算。

(2)主要设备的选型与计算

  1. 给水系统设计计算

2.1给水方式选择

2.1.1方案比较

①减压阀供水方式

特点:该给水方式将高、中两区的用水量全部由设在低层(地下室)的水泵提升至屋顶水箱,高区由屋顶水箱直接供水,中区设减压阀减压后再分送至中区各用水点,低区由市政管网直接供水。该给水方式水泵数量最少,设置费用低,管理维护简单,水泵房面积小;但该方式水泵运行费用高,供水可靠。

优点:可以避免由于管理不善等原因可能引起的水箱二次污染。水泵数量减少,设备费用少,管理维护简单,泵房面小。不设置减压水箱,不占用楼层面积,经济效益好。

缺点:水泵动力费用高,下区供水压力损耗较大,能源消耗大;减压阀的质量问题。

②减压水箱供水方式

特点:该给水方式工作原理与减压阀给水方式相同,不同处在以减压水箱来代替减压阀。该给水方式水泵数量最少,设置费用低,管理维护简单,设备布置较集中,水泵房面积小,各分区减压水箱调节容积小;但该方式水泵运行费用高,屋顶水箱容积大,对建筑结构的抗震不利;供水可靠性差。

优点:水泵数量减少,设备费用少,管理维护简单,泵房面小,设备布置较集中,投资省。

缺点:水泵动力费用高,下区供水压力损耗较大,能源消耗大;减压水箱易坏且易引起二次污染。

③变频泵供水方式

特点:高区由高区变频泵组供水,中区由中区变频泵组供水,低区由市政管网直接供水。该给水方式省去了高位水箱,能源省。

优点:各区独立的给水系统,互不影响,供水安全可靠;水泵集中布置便于管理维护;运行动力费用经济;无水箱,可以减少二次污染现象,便于结构的设计,也可以增加营业收入。

缺点:水泵型号、数量较多,投资较高,对电源要求高,且需要一套价格较贵的变频调速控制装置。

备选方案有:1) 屋顶水箱的减压阀供水方式 ;2) 屋顶水箱的减压水箱供水方式;3) 变频泵并联供水。

2.1.2方案选择

由于低区的供水方式以及高中区的室内给水采用一样,故在经济比较时不予考虑,只需考虑泵房设备及给水主管道。

本建筑总建筑面积22768m2,中区与高区面积之和为15938m2,用面积估算法,有效面积占建筑面积的60%,办公人数5m2/人(有效面积)。则建筑总人数m=22768×0.6/5=2733人,中高区人数1912人。最高日用水定额取qd=50L/(人·d),时变化系数Kh取1.5, 每天使用时间为8 小时。

用水单位: 总建筑m=22768×0.6/5=2733人

中高区m=15938×0.6/5=1912人

最高日用水量:

最大时用水量:

中高区最高日用水量:

中高区最大时用水量:

①方案一:水箱减压阀供水方式

本方案供水量为高区和中区用水量之和25.63 m3/h,所以泵的出流流量Qb=25.63×2=51.56 m3/h,泵的扬程为 :

Hb=Hz ∑h v2/2g h站

式中 Hz―贮水池最低水位标高与高位水箱最高水位标高之差

∑h―泵房至高位水箱之间管道总水头损失,mH2O

v2/2g―水箱进水管的出流水头,mH2O

h站―泵房内的水头损失,mH2O

压力上水管选DN100的热镀锌钢管,1000i=37.0 ,v=1.36m/s,l=100m,根据建筑物的情况 取Hz=75m h站=2m。

Hb=75 1.3×37.0×10-3×100 1.362/(2×9.8) 2=81.9m

初选选择水泵为立式多级离心泵,型号KQD80-20×5,一用一备,功率为30kw,高位水箱供水,其水箱的有效容积为

Vs=Qb/2nb (0.045N-0.083Qb) 0.5Qp

=42.34/6 (0.045×285-0.083×42.34) 0.5×10.51

=21.62m3

可以得水箱的有效容积为21.62m3,采用24 m3不锈钢屋顶水箱。由于水箱间的层高为2.1m,层高较低,取垫高0.9m,高位水箱采用潺林装配式水箱,水箱型号为CLSX-24,尺寸为3×4×2,高2m中有0.2的保护高,进水管位于h 2.8,出水在水箱底h 1.0m。(水箱间的层高可以与建筑方协商可再增高1.6m,以此来满足高位水箱 安装要求)

②方案二:水泵减压水箱供水方式

同方案一,不同在于方案一用减压阀,而方案而采用减压水箱,减压水箱体积选用3 m3,其水箱尺寸为2×1.5×1.3,1.3m中有0.3m的保护高度。

③方案三:变频泵供水方式

本方案需要分别选用高区变频水泵两台(一用一备),中区变频泵两台(一用一备)。

④比较

经过经济技术比较,变频泵的供水可靠性高,能源消耗低节省运行费用,但是水泵数量多,一次性投资大,增加了设备的购建费用,而且变频泵管理控制调节较麻烦,因此再根据具体实际情况,确定采用水箱减压阀供水方式。

2.1.3供水方式

《建筑给水排水设计规范》(GB 50015-2003)规定:高层建筑生活给水系统应竖向分区,竖向分区应符合下列要求:

  1. 各分区最低卫生器具配水点处的净水压不宜大于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。

根据设计资料市政管网所提供的水头为0.30MPa及建筑物的性质故采用上下分区供水。地下室至三层为低区由市政管网直接供水,利用外网水压采用下行上给方式;四至十一层为加压Ⅰ区,十二至十九层为加压Ⅱ区,利用水泵一次性提升至屋顶水箱,水箱调节流量采用上行下给的供水方式,加压Ⅰ区设减压阀。

本建筑分区情况如下:

-1F~3F为低区,由市网直接供水;

4F~11F为中区,由市政管网的水经加压泵输送到屋顶水箱,再由屋顶水箱经减压阀减压后供水;

12F~19F为高区,由市政管网的水经加压泵输送到屋顶水箱,再由屋顶水箱直接供水。

整个系统的组成包括:引入管、水表节点、给水管网和附件,此外,还包括高、中区所需要的地下生活水箱、加压泵和屋顶水箱。

2.2给水管道布置与安装

(1)各层给水管道采用暗装敷设,管材均采用衬塑钢管,丝扣连接DN大于80mm的管材采用法兰连接,与用水器连接时采用丝扣或法兰连接,输水平管均采用法兰连接的衬塑钢管及配件。当直埋、暗敷在墙体及地坪层内的管道应采用热熔连接。

(2)管道外壁距离不小于150mm;离墙,柱及设备之间的距离为50mm;立管壁距离墙,柱,梁净距不小于50mm;支管距离墙,梁,柱净距为20~25mm。

(3)给水与排水管道平行或交叉时,其距离分别大于0.5m,0.15m;交叉时给水管在排水管上面。

(4)立管通过楼板时,应预埋套管且高出地面10~20mm。

(5)在立管或横支管上设阀门,管径DN≥50mm时设闸阀;DN≤50mm时设截止阀。

(6)引入管采用衬塑钢管,在穿地下室外墙时应设套管。

(7)给水横干管设计0.003的坡度,坡向泄水管。明设的给水立管穿越楼板时,应采取防水措施。室内给水管道上的各种阀门,宜装设在便于检修和便于操作的位置。塑料给水管道不得与水加热器直接连接,应有不小于0.4m的金属管段过度。

(8)贮水池采用钢筋混凝土结构,上部设人孔,基础底部设水泵吸水坑,生活水位吸水管在消防水位面上设小孔,保证消防水量不被动用。为保证水质不被污染,水池底部做防水处理,水池内设导流墙。分两格设置,可保障清洗时不间断供水。

(9)生活泵设于地下一层泵房内,所有水泵出水管,均设缓闭止回阀,除消防泵外其它水泵均设减震基础。并在吸水管和出水管上设可曲挠橡胶接头。

特性系数;

根据《建排》查表2-6,螺翼式水表正常用水时水头允许值<12.80KPa。

Hb=1.03KPa<12.80KPa满足要求。

2.3室内给水设计计算

2.3.1给水用水定额及变化系数

查《建筑给水排水设计规范》GB500515-2003(2009年版),办公楼的最高生活用水定额为30-50L,小时变化系数为1.5-1.2。选用最高日生活用水定额为50L/(人·d),变化系数为=1.5。

2.3.2最高日最大时用水量

最高日用水量:

最大时用水量:

2.3.3水池、水表及水箱的计算

①生活贮水池容积

贮水池生活调节容积计算公式如下:

工程中,常常会由于资料不足,较难按上式公式确定贮水池生活贮谁容积。此时,可以采用建筑用水量的百分数估算生活贮水量,通常可取日用水量的20% ‒ 25%,最大不得大于48h的用水量。本设计中取25%,由于低区由市政直供,生活水池只贮存中高区用水,生活水池容积为:

生活水池容积取为24m3,将生活贮水池设置在地下室的设备间内,水池为钢筋混凝土结构,内壁贴瓷砖,几何尺寸为:5000×3000×2000mm,有效容积为5×3×1.6=24m3,总容积30m3

②水表的选择

由于办公楼用水量较大,水表选用LXLC可拆卸螺翼式水表,安装在整栋楼的市政进水口上,见系统图。

水表选LXLC口径80mm的水表,其常用流量为40 gt; 25.63 ,过载流量为80,所以总水表的水头损失为:

式中 ——水表的水头损失;

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