建筑工程设计设计计算书

辽宁工程技术大学课程设计

辽宁工程技术大学

课程设计说明书

课程名称 高层宾馆给水排水工程设计 院 （系） 建筑工程学院建筑环境与设备工程系

专 业 建筑环境与设备工程

姓 名 起讫日期 指导教师

2011年 5 月

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杭州某办公大楼建筑给水排水课程设计

第一章 方案设计说明

1.1 建筑给水系统设计

1.1.1工程概况

该建筑为郑州市的一栋高层宾馆,以城市给水管网为水源，建筑物北面DN 200 mm的市政给水管，管顶埋深为 1.2 m。城市可靠供水压力为 300 kpa。

该地区无生活污水处理厂，城市排水管道为污、废、雨水合流制排水系统。市内粪便污水需经过化粪池处理后才允许排入城市下水道，在本建筑南侧有一条DN300mm的排水管道，埋深为1.0 m。

建筑高度为45.9m，总占地面积为2315.16 ㎡。地上为13层，地下1层。1-2层层高为4.8m；3-16层高为3.3m。最大冻土深度为0.8m，最大积雪厚度为0.2m。

平均年降水量为800mm，小时最大降雨量为110mm。 冬季室内设计温度为20℃。

1.1.2 给水方式的选择

该设计结合宾馆大楼的具体环境提供以下三种方案。 方案一：下层市政管网供水，上层水池、水泵联合供水； 方案二：由水池、水泵、水箱联合供水（上行下给）；

方案三：下层市政管网供水，高层由水池、变频泵直接供水（上行下给）。 现就以上三个方案的可行性进行论证：

方案一：由于市政管网平均自由水压为 300K Pa，按建筑层数粗略估计，自室外地面 算起，在初步确定给水方式时，对于平均层高不超过3.5米的民用建筑，给水系统所需的压力，可用以下经验法估算：1层为100 K Pa，2层为1120 K Pa，3层以上每增加1层增加 40 K Pa，根据经验公式H。>=120+(n-2)*40KPa 初步确定所采用的给水方式(确定所采用的给水方式是否分区)，在确定给水方式的过程中应综合考虑技术、经济、社会和环境因素，最终经方案比较来确定。总体应遵循技术可靠、经济节约的原则来确定。对于P=120+

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（n-2）*40,当H。=300KPa时，解得n=6(n取整)，所以市政管网的水压值一般能满足四层以下的供水，1至3层由市政管网直接供水，满足供水要求。而4至13层由市政管网的水进入水池，然后由水泵把水送至各用户，可保证正常供水并且静压值满足要求， 1至3层采用上行下给，4至13层采用下行上给式。方案一可行。

方案二：由水池、水泵、水箱联合供水。因为地下层是用水池及泵房，地上13层为办公楼且用水设备主要用于厕所及卫生间，用水量不多，所以水由水池通过水泵送至高位水箱，再由水箱向各层供水，并且能保证正常的供水和满足静压值要求，统一采用上行下给式。方案二可行。

方案三：市政管网的水压值一般能满足6层以下的供水，但由于1至2层层高都为4.8米大于3.5米，不能直接供到6层，经过H=H1+H2+H3+H4计算，当P=300KPa时足够1-4层供水，所以1-4层由市政管网直接供水，满足供水要求。而5至13层由市政管网的水进入水池，然后由变频水泵直接向5至13层的各用水点供水，要求满足各用水点的静压值要求。变频泵的选用，达到了节能的目的。地下层至4层采用下行上给式，5至13层采用上行下给式。方案三可行。

综上方案一、方案二、方案三对该建筑给水方式均适用，均能满足该建筑物用水要求。 现就给水方式提出的三个方案进行比较，然后选出最佳方案。

方案名称

分析说明 比较项目

方案一

方案二

方案三

仅有水池储备一定的水量，

水池储备一定的水量，停水

水池、水箱均能储备一定的水量，停水停点时可延

停点时可延时供水，水压稳定。充分利用外网水压，用

技术、供水安全

可靠性方面

停水停电时三层以上可以延迟供水，供水安全可靠，系统安全简单投资较省，可充分利用外网水压，节省电耗。

时供水，供水可靠性较高，变频泵节省电耗。由于变频

供水压力稳定。

泵较贵，前期投资可能较大，但是运行费用低。

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水箱的设置，会造成结构的复杂性，但水箱增加的负荷影响不大。水泵设置普通泵设备费用低，初期投资不会很大。市政管网直接供水三层以下的用水点，可以节省能耗。设置屋顶水箱后，水压稳定，水泵启动次数相对

屋顶水箱储存整座楼的用水，则水箱的容积增大，会增加建筑结构的复杂性，设置屋顶水箱，初期投资较大。建筑用水全部由屋顶水箱供给，浪费了市政管网的水压，但供水可靠。在安装中，管道系统不复杂，可降低一定的费用。经济运行费用与方案一相差不大，采用普通泵，设备费用低，经济

适用

采用变频泵可以取消屋顶水箱的设置，降低了屋顶的负荷。至少要用两台泵，费用增加。在该建筑中由于建筑面积不大，层数不高，采用变频泵供水，大大增加初期投资，由于变频泵运行、管理麻烦，运行管理费高，另外，当夜间用水量远小于白天用水量时使泵在流量极小状态下工作，泵轴功率大量转化为热能而导致水泵发生故障，增加维修费用。

经济方面

减少，出水量稳定，可使水泵高效工作，长期运行费用较低而经济。但有时也需设部分附件，以减小出水点压力过大而造成的喷溅，又要增设横支管，这样，又会提高造价和管理水平。另外，安装维护麻烦，投资较大。有水泵振动、噪音干扰。

社会、环境

方面

符合社会环境要求 符合社会环境要求 符合社会环境要求

对于本设计来说，该建筑的主体功能是宾馆大楼。宾馆大楼的用水特点有 3点： 1.用水时间长。宾馆用水不同于住宅用水，用水时间长，一般按24小时计算，而后者按 10个小时考虑（7：30～17：30），

2.系统无需要周期循环。由于用水时间为24个小时，

3.用水量小。办公部分用水定额为 30～50 L/人·班 ，全天用水用量约为 0.5m3/h。（按200人），住宅部分用水定额为250-400L/人 班，全天用水量约为0.6 m3/h。

若直接采用水泵给水方式，下部几层供水压力将过大，容易造成接口损坏，而且未能有效利用市政管网水压，浪费能量，同时，屋顶水箱容积过大，增加了建筑负荷和投资费用。故采用直接由市政管网向较低的几层供水，小的用水量相对于高层庞大的管网系统和设备运行和维护成本而言，非常不经济。城市给水管网水压一般不能满足高区部分用水要求，应采取分区给水方式，即低区部分直接由城市管网给水，高区部分由水泵加压供水。本设计1至4层及地下层为低区，5层至13层为高区。高区采用贮水池—水泵联合供水，此种供水方式最大优点是设备一直处于高效区运行，供水可靠性较好，而且所选水泵的流量

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较变频泵及其他设备都小，比较适合作为宾馆大楼供水方式。水泵出水稳定。

该建筑为宾馆大楼，常年所提供的资用水头为300KPa。只能满足地上一层到四层的用水要求。根据设计资料以及规范中的要求，故采用二次加压，利用水泵以上行下给的方式供水。这种方式适用于室外给水管网水压经常不足且不允许直接抽水的高层建筑。

综上所述，该建筑的给水系统分高、低两区，方案如下：1～4为低区，利用市政给水管网直接供水，采用下行上给式；高区5～13由水池、变频泵直接供水（上行下给）。

1.1.3 生活给水管道布置原则

给水方式及给水分区确定之后，可根据建筑物性质及给水管道布置要求进行管线布置。给水管道的布置受建筑结构、用水要求、配水点和室外给水管道的位置以及供暖、通风、空调和供电等其他建筑设备工程管线布置等因素的影响。进行管道布置时，不但要处理和协调好各种相关因素的关系，还要满足以下基本要求。

1.1.4系统的组成

整个给水系统由引入管、水表节点、给水管网和附件以及加压设备和贮水池等构筑物组成。

1.1.5水泵装置设置要点

本设计中，生活水泵装置设置满足下列要求： （1）每台水泵设置单独的吸水管；

（2）每台水泵的出水管上装设阀门、止回阀和压力表，吸水管上装设真空压力表； （3）设置备用泵，备用泵的容量与最大一台水泵相同；

（4）水泵机组的基础侧边之间和至墙面的距离为0.70米，水泵机组的基础端边之间和至墙面的距离为1.0米，水泵机组的基础高出地面0.10米。

1.1.6 布置形式

给水管道的布置按供水可靠程度要求可分为枝状和环状两种形式，前者单向供水，供水安全可靠性差，但节省管材，造价低；后者管道相互连通，双向供水，安全可靠，但管

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线长造价高。一般建筑内给水管网宜采用枝状布置。本设计采用枝状管网布置。

按水平干管的敷设位置又可分为上行下给、下行上给和中分式三种形式。，管道布置后，绘出给水管道系统轴测图。

本组设计由地下室进引入管接贮水池以及低区供水，由贮水池—水泵向高区供水，外网直接给低区供水，低区为下行上给供水方式。

1.2 消火栓系统设计

1.2.1 系统的选择

本建筑属于高层建筑，根据高层民用建筑设计防火规范，本建筑属于二类建筑，消防等级为中危险二级。在本设计中设置独立的消火栓系统，并且该建筑是立足于以室内消防设施来扑救火灾。

消火栓给水系统是室内消防系统的主要设施。本设计中，消火栓系统的设计遵循以下原则：

（1）消火栓给水系统与其他给水系统分开独立设置。

（2）消火栓给水系统管道布置成环状管网，其进水管为两条。

（3）室内消火栓保证同层相邻两只水枪的充实水柱同时到达室内的任何部位。 （4）消防电梯前室设有消火栓。 （5）屋顶水箱间设有检验用消火栓。

（6）室外设置水泵接合器,水泵接合器的数量按室内消防用水量的计算确定。 该建筑为办公大楼，按照高层民用建筑设计防火规范，室内消火栓系统的流量为30l/s，室外消火栓系统的流量为20L/s。根据规范消火栓系统的最低点的静水压力不宜超过0.8Mpa，当超过0.5Mpa时宜用减压阀减压。按照规范规定，在该建筑内每层的走廊、电梯前室以及地下室中均布有消火栓，其间距不大于30m，消火栓采用暗装，不防碍避难行动。

综上所述，通过比较决定，本建筑的消火栓系统布置方案如下：系统采用消火栓口直径为65mm，水枪喷嘴口径为19mm，直径65mm的麻织水带，水带长度为20m，水枪充实水柱为10m，单个水枪的流量为5l/s，消火栓的保护半径达25m，水箱中贮存10min消防用

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水量，室外设有水泵结合器。

1.2.2 系统的组成

本设计中，消火栓系统的组成如下：

消火栓系统：消火栓用泵、消防管网、消火栓、水泵接合器以及自动控制报警装置组成。

1.3 建筑排水系统设计

1.3.1 系统的选择

根据实际情况、建筑性质、规模、污水性质、污染程度, 结合市政排水制度与处理要求综合考虑，本设计排水系统采用合流制，卫生间污废水经化粪池处理后排至市政排水管网。

污水排水系统

在本设计中，由于建筑较高、排水立管长、水量大的缘故，常常会引起管道内的气压极大波动，并极有可能形成水塞，造成卫生器具溢水或水封被破坏，从而使下水道中的臭气侵入室内，污染环境。因此，在本建筑设计中设置专用通气管。即为伸顶通气管。

综上所述，本建筑采用1到13层采取集中排水，排水立管设通气管。地下室积水经地沟排至集水坑，再通过污水提升泵排至室外。

1.3.2 系统的组成

污水排水系统

本设计中，污水排水系统由卫生洁具、横支管、立管、排出管（出户管）、通气管、检查口、清扫口、检查井、抽升设备以及化粪池组成。

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1.4 管道及附件安装工程 1.4.1 给水管道及设备安装要求

1．管道布置的原则

本设计中，给水管道布置和敷设的原则如下：

（1）满足系统的最佳水力条件，保证给水质量，减少阻力损失，节省能源，缩短管道长度，节省材料。

（2）保证管道安全不受损坏。 （3）避免管道受到腐蚀和污染。

（4）管道敷设力求美观和维护检修的方便，充分利用地下室的空间、吊顶空间、管道竖井等位置。

2．管道敷设

本设计中，给水管道的敷设要求如下：

（1）给水横干管敷设在地下室顶棚下和吊顶内，立管设在管道井内。 （2）给水支管采用明敷设，管材均采用给水塑料管。

（3）各层给水管采用暗装敷设, 横向管道在室内装修前敷设在吊顶中。

（4）给水管与排水管平行、交叉时，距离分别大于0.5m和0.15m，交叉处给水管在上。给水管与热水管道平行时，给水管设热水管下面100mm。

1.4.2 排水管道安装要求

1．排水管道布置的基本原则

本设计中，排水管道布置的基本原则如下： （1）排水路径简捷，水流顺畅；

（2）避免排水管道对其他管道及设备的影响或干扰； （3）施工安装方便；

（4）排水管道避免排水横支管过长，并避免支管上连接卫生器具或排水设备过多。 2．排水管道的连接

本设计中，排水管道的连接要求如下：

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（1）排水横支管与立管的连接，采用正三通；

（2）排水立管在垂直方向转弯处, 采用两个45度弯头连接；

（3）排水立管与排出管的连接，采用弯曲半径不小于4倍管径的90°弯头。 3．排水管道以及设施的安装

本设计中，排水管道以及设施的安装要求如下： （1）排水管道的坡度按规范确定； （2）排水管管材采用硬聚乙烯排水管；

（3）排水检查井中心线与建筑物外墙距离为3m； （4）排水检查井井径为0.7m；

（5）排水立管上隔层设检查口，检查口距离地面1m，横支管起端设置清扫口。

1.4.3 消防管道及设备安装要求

1．消火栓管道安装

本设计中，消火栓管道安装要求与生活给水管基本相同，管材采用热浸镀锌钢管。

第二章 计算说明书

2.1 建筑给水系统设计计算

本建筑为宾馆大楼，城市管网常年提供水压为300KPa，因此，需要二次加压。给水系统分为两个区：1～4层为低区，利用室外管网水压以下行上给式直接供水；5～13层为高区，利用水池和水泵联合以上行下给式供水。

2.1.1 贮水池容积计算

1．调节容积

根据设计手册，生活调节水量取不小于建筑最高日用水量的20%～25%。贮水池仅提供5～13层共9层的生活用水，1～4层由市政管网供给。根据所给建筑资料。5～13层均为标准层，宾馆大楼用水定额为 250～400L/人·日，全天用水用量约为90 m3/d。（按小时变化

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系数2.0计算）

最高日用水量按下式计算：

Qd＝m×qd （2-1）

式中 Qd —— 最高日用水量，单位（升/天）；

m —— 用水总人数，单位（人）；

qd —— 人均生活用水定额，单位（升/人天）。 因此，最高日用水量为Qd＝225×400/1000＝90m3/d

V1＝90×25%＝22.5m3

2．消防用水量 （1）消火栓用水量

根据建筑给水排水设计手册规定，室内消火栓用水量取经计算后消火栓实际用水量30L/s，室外消火栓设计用水量20L/s，火灾延续时间取2小时。因此：

Q1＝2×30×3600＝216000L＝216m3

3．安全储备水量

根据建筑给水排水设计手册规定，安全储备水量按2—3小时4—8层最大时生活用水量计算，小时变化系数取2.0。

最大时生活用水量按下式计算：

qhmax=Qd×Kh／T （2—2）

式中 qhmax —— 最大时生活用水量，单位（m3/h）；

Qd —— 最高日用水量，单位（m3）； Kh —— 小时变化系数； T —— 用水时间，单位（h）。

因此，最大时生活用水量为qhmax＝90×2.0／24＝7.5m3/h

V3＝3×7.5＝22.5m

贮水池进水管选DN100PVC，管道流速取1.0m/s,进水流量为:

Q＝1/4×3.14×0.12×1.0＝0.00785m3/s＝7.85L/s＝28.26m3/h

贮水池补水量按3h计，则：

Q＝28.26×3＝84.78m3/h

则贮水池有效容积为：

V＝V1＋V2＋V3－84.78＝22.5＋568.8＋22.5－84.78＝529.02m3

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水池尺寸为：15000mm×12000mm×3000mm

2.1.2 高位水箱容积计算

本设计中，高位水箱消防用水水箱。由于是消防水箱，并且是二类公共建筑，查资料其储水量大于12 立方米，我们取15立方米。

水箱尺寸为：2000mm×3000mm×3000mm

2.1.3 设计秒流量计算

本建筑为高层办公楼，因此，设计秒流量公式为:qg＝0.2aNg1/2 式中 qg —— 计算管段的生活设计秒流量，单位（L/s）；

Ng —— 计算管段的卫生器具当量总数； α—— 根据建筑物用途确定的系数。 使用此公式是应注意以下几点：

（1）如计算值小于该管段上一个最大卫生器具给水额定流量时，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流量值时，应按卫生器具给水额定流量累加所得流量值采用。

（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以0.5计，计算得到qg附加1.10L/s的流量后，为该管段的给水设计秒流量。

由于本建筑为办公楼，因此α值取2.5，即设计秒流量为：

qg＝0.2aNg1/2 ＝0.2×2.5×Ng1/2 ＝0.5Ng1/2（L/s）

2.1.4 给水管网水力计算

根据规定，各卫生器具的给水当量如下：

洗手盆Ng=0.5，大便器Ng=0.5，小便器 Ng=0.5，浴盆Ng=1.0生活给水管道均采用塑料管。

生活给水管道的水流速度如下：

DN15～DN20，V＝0.6～1.0m/s；DN25～DN40，V＝0.8～1.2m/s；DN50～DN70，V≤1.5m/s；

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DN80及以上的管径，V≤1.8m/s。

1．高区给水管网水力计算

高区5～13层给水管网最不利管段计算

进行高区给水管网最不利管段的水力计算，目的是算出各管段的设计秒流量，各管段的长度，计算出每个管段的当量数，进而根据水力计算表查出各管段的管径，每米管长沿程水头损失，计算管段沿程水头损失，最后算出管段水头损失之和，进而根据水头损失算出给水泵的扬程。

高区管段沿程水头损失累计∑hy＝24.856kpa 计算局部水头损失∑hj：

∑hj＝30%∑hy＝0.3×24.846＝7.4568kpa 所以计算管路的总水头损失为：

H2＝∑(hy＋hj)＝24.856＋7.4568＝32.31kpa

最不利用水点的流出水头为：H3＝0.050Mpa＝50kpa 引入管到最不利用水点的标高：

H1＝45.9＋0.8＝46.7mH2O＝467kpa H＝H1＋H2＋H3＝32.31＋50＋467＝549.31kPa

高区给水最不利管段水力计算表

设计秒流给水当量管段编号 Ng(L/s) qg(L/s) 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 1.5 0.5 2 4 4 4 4 4 4 0.3 0.4 0.8 1.414 1.732 2 2.236 2.449 2.646 25 30 40 50 50 50 60 60 60 0.79 0.61 0.79 0.85 1.04 0.76 0.85 0.93 1 量DN(mm) V(m/s) i(kpa/m) 0.404 0.179 0.225 0.196 0.285 0.12 0.148 0.175 0.202 0.565 0.465 0.833 0.646 0.94 0.397 0.488 0.577 0.666 1.4 2.6 2.0 3.7 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 管段管径流速 损失 Py(kpa) L(m) (kpa) 0.565 1.03 1.863 2.509 3.449 3.846 4.334 4.911 5.577 单位管长沿程损失 管段长度 累计 沿程损失 12

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10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 4 32 64 64 16 64 64 64 0 2.828 4 5.657 6.928 7.211 8.246 9.165 10 10 60 75 75 90 90 90 90 90 110 1.07 1.04 1.47 1.25 1.3 1.49 1.65 1.2 1.2

0.228 0.173 0.329 0.197 0.212 0.272 0.331 0.144 0.144 1.141 1.179 2.586 1.833 1.656 2.204 2.679 0.922 5.697 3.3 5.0 6.8 7.8 9.3 7.8 8.1 6.4 35.4 6.718 7.897 10.465 12.298 13.954 16.158 18.837 19.759 24.856 2．低区冷水给水管网水力计算 低区1～3层给水管网最不利管段计算

进行低区给水管网最不利管段的水力计算，目的是算出各管段的设计秒流量，各管段的长度，计算出每个管段的当量数，进而根据水力计算表查出各管段的管径，每米管长沿程水头损失，计算管段沿程水头损失，算出管段水头损失之和，从而计算局部水头损失，最后算出所选最不利管路总水头损失。

低区管段沿程水头损失累计∑hy＝26.208kpa

计算局部水头损失∑hj：

∑hj＝30%∑hy＝0.3×26.208＝7.8624kpa

所以计算管路的总水头损失为：

H2＝∑(hy＋hj)＝26.208＋7.8264＝34.0344kpa

引入管到最不利用水点的标高：

H1＝17.7＋0.8＝18.5mH2O＝185kpa

最不利用水点的流出水头为：H3＝0.050Mpa＝50kpa

H＝H1＋H2＋H3＝185＋16.1213＋16＝217.1213kPa<300Kpa

低区给水次立管管段水力计算表

给水当量管段编号 Ng(L/s) 量DN(mm) V(m/s) 损失 Py(kpa) L(m) 累计 设计秒流管段管径流速 单位管长沿程损失 管段长度 沿程损失 13

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qg(L/s) 21-22 22-23 23-24 24-25 25-26 26-27 27-28 28-29 29-30 30-31 31-32 0.5 0.5 2 4 37.5 9 2 9 9 28 2 0.1 0.2 0.6 1.323 3.335 3.657 3.725 4.016 4.287 5.037 5.087 20 20 30 50 60 60 60 75 75 75 75 0.5 0.99 0.91 0.8 1.26 1.38 1.44 1.04 1.4 1.31 1.32

i(kpa/m) 0.249 0.899 0.379 0.173 0.31 0.367 0.38 0.175 0.197 0.266 0.271 0.474 2.966 1.516 1.177 2.259 3.414 3 1.415 1.537 6.773 1.677 1.9 3.3 4.0 6.8 7.3 9.3 7.9 8.1 7.8 25.5 6.2 (kpa) 0.474 3.44 4.956 6.133 8.392 11.816 14.806 16.321 17.358 24.531 26.208 由于市政管网常年提供资用水头为300Kpa,大于低区给水系统所需水压217.1213kPa，因此，满足水压要求。

2.1.5 室外环网的水力计算及水表的选择

1．室外环网的水力计算

本设计中,在市政管网与室内给水管之间,设置一条室外环网.室外环网流量由生活水量,消防水量及未预见的水量三部分组成，即: Q＝5.47m3/h，故查水力计算表，选用DN80塑料管，流速为0.98m/s， i＝0.12。

引入管的选择：本楼办公大楼，计算总管的生活给水的设计秒流量，其中a＝1.5。 生活给水设计秒流量：总的当量为503.5，则生活设计秒流量为：

qg＝0.3Ng0.5＝6.73L/s＝1.85m3/h

消防设计秒流量：按每根立管同时有三个消火栓同时出水计算

qg＝5+5.46+5.9479=4.56 m3/h

未预见水量：按生活设计秒流量的20％计算，则未预见水量为：

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Q＝1.85×20%＝0.37m3/h

建筑总设计秒流量为生活给水设计秒流量、消防设计秒流量和未预见水量三者之和:

Q＝1.65+4.56+0.33＝6.78m3/h

该楼给水引水管拟采用两条，每一根引入管所承担的水量为：

Q1＝(1/2)Q＝2.82m3/h＝10.17L/s

选用管径为DN100的塑料管，流速3.39m/s，i＝0.134 2．水表的选择

本设计中水表安装在室外环网的引入管上，水表的流量按上述90m3/h计，查表，选用LXS立式旋翼式水表，型号为LXS-32C，公称口径为32mm，计算水表的水头损失，水表的水头损失可按下式[7]计算：

hd＝qg2／Kb （2-3）

式中 hd —— 水表的水头损失，单位（kpa）；

qg —— 计算管段的给水设计流量，单位（m3/h）；

Kb —— 水表的特征系数，一般由生产厂提供，也可按下述计算：

旋翼式水表：Kb=Qmax2／100；

螺翼式水表：Kb=Qmax2／10, 其中Qmax为水表的过载流量，单位（m3/h）。 水表的水头损失应满足表3-7的规定，否则应适当放大水表的口径。

因此，水表的水头损失为：

Kb＝Qmax2／100＝90*90／100＝180 hd＝qg2／Kb＝5.0872／180＝1.437kpa

由计算可知水表的水头损失小于规定的允许值，所以满足要求。

2.1.6 增压设备的选择

本设计中，高区冷水给水采用水泵供水方式。根据规定，当采用设水泵给水方式时，通常水泵直接向高区输水，水泵的出水量、扬程几乎不变，选用离心式恒速水泵即可保持高效运行。离心式水泵，它具有结构简单、体积小、效率高且流量和扬程在一定范围内可以调整等优点。选择水泵应以节能为原则，使水泵在给水系统中大部分时间保持高效运行。

水泵吸水管侧选用DN50的塑料管，同样可查得，V＝1.007m/s，i＝0.4254kpa/m。 当水泵从贮水池抽水时，水泵的扬程可按下式计算：

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Hb≥H1＋H2＋H3 （2-4）

式中 Hb —— 水泵扬程，单位（k Pa）；

H1 —— 贮水池最低水位至最不利配水点位置高度所需的静水压，单位（k Pa）； H2 —— 水泵吸水管和出水管至最不利配水点计算管路的总水头损失，单位（kpa）； H3 —— 最不利配水点的流出水头，单位（K Pa）。 在本设计中，最高水位与底层贮水池最低水位之差为：

H1＝46.7mH2O＝467kpa

水泵吸水管和出水管至最不利配水点计算管段的总水头损失：

H2=34.034kpa

最不利配水点流出水头

H4=50kpa

因此，水泵的扬程为：

Hb＝(H1+H2+H4)＝(46.7+3.404+5)*1.1=60.6 mH2O

水泵出水量如前所述为Q＝3.75m3/h，所以，选得水泵型号为：

40DL～5.5（Hb＝178.5--175mH2O，Q＝3.7—7.6m3/h，N＝5.5KW）两台，一用一备。水泵布置间距为0.7m，出水管距墙0.2m，出水管之间的距离为0.2m，吸水管侧距墙不小于1.0m。

2.2 消火栓系统设计计算

根据《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》规定，本建筑 为商务综合楼，其高度大于 24m 的公共建筑，每层建筑面积超过 1000m2 的综合楼属于一 类高层建筑。需要设置室内消火栓给水系统、室外消火栓给水系统及自动喷水灭火系统。 其消防用水总量应按同时开启这三个系统所需用水量之和计算。 由资料得，本建筑半地下层的防火等级为一级，并分成三个防火分区，每个防火分区 的面积不大于600m2；地上部分建筑的防火等级为二级，且每层为四防火分区，每个防 火分区的面积不大于 578.75m2。

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2.2.1 消火栓系统用水量

高层建筑的消防用水量标准与建筑的性质、高度、空间大小、可燃物数量、燃烧面积、 火灾蔓延的速度、室内人员情况及经济损失等因素有关。

本建筑为商务综合楼，属于办公楼等公用建筑，其使用功能复杂，室内设备价值较高； 尤其食堂、商铺人流密集，火灾危险性大，消防用水量大些。所以按高层民用建筑消火栓 给水系统的消防用水量计算，用水量应满足下表的要求：

2.2.2消火栓系统给水方式及系统组成

根据《高层民用建筑设计防火规范》规定：当消火栓的栓口静水压力大于 0.8MPa 时， 应进行竖向分区；栓口出水压力大于0.5MPa时，消火栓应设减压装置。本建筑高度为45.9m，最低处消火栓栓口处的位置标高为－4m，显然，该点的静水压力小于 0.8MPa， 所以本建筑的室内消火栓给水系统不需要进行竖向分区。

本建筑设计为临时高压给水系统，需设水池、水泵、水箱。火灾时，前十分钟由水箱供水,十分钟后由高压消防泵向管网系统供水灭火。为了灭火时便于操作水枪，在主立管下部动水压力超过 0.5MPa 的消火栓处设置减压装置。

室内消火栓系统的组成还包括：水枪、水带、消火栓、消防管道和水源等。

2.2.3 消火栓给水系统的布置

1）消火栓给水管网布置

① 高层建筑室内的消防给水系统与生活给水系统必须分开设置，自成一个独立系统。 消防给水管道应布置成环状，横向、竖向均成环。在环状管道上需要引伸支管时，则支管 上的消火栓数量不应超过一个。消火栓给水系统在半地下层的顶板下布置成环。横管尽量 平行梁、墙布置，既美观又便于设置支架。消防立管尽量沿墙、柱布置，并考虑设置消火 栓的方便，在管道井安装或建筑内隐蔽处明装。

消防水箱的消防出水管与环状管网连接时，考虑到管路较短，且阀门配件较少，采用 一条管路。消防水泵的压水管设两条管路与消防环状管网连接，其管径的设即考虑到当其 中一根发生故障时，另一根管路应能保证消防用水量和水压的要求。

② 室内消防给水管网的进水管不应少于两根。当其中一根发生故障时，其余的进水 管仍能保证设计要求的消防流量和水压。

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③《高层民用建筑设计防火规范》要求，室内消防给水管网上应采用阀门分成若干独 立段，以备检修。阀门的设置应便于管网维修和使用安全，检修关闭阀门后，停止使用的 消防立管不应多于1根，在一层中停止使用的消火栓不应多于4个。

本建筑主体建筑消防立管的上下两端分别设置阀门，以便于立管检修。同时在横干管 上设置了阀门将系统分为若干个个独立段，阀门按分水节点的管道数n－1的原则设置。

④ 水泵结合器的主要用途是当室内消防水泵发生故障或遇到大火，室内消防水量不足时，供消防从室外消火栓、消防贮水池或天然水源取水，通过水泵结合器将水送到室内 消防给水管网，供紧急灭火时使用。本设计室内消火栓给水管网设地下式消防水泵结合器。 水泵结合器的设置数量按室内消防水量计算确定，该建筑室内消火栓用水量为30L/s，每 个水泵结合器的流量按15 L/s计，一般不少于2个。故设置2个消火栓水泵结合器。

5初步确定室内消火栓给水系统各组件的型号和规格，室内消火栓的口径选直径为○

65mm的消火栓。水带的长度取20米，水枪的口径取19mm.

2）消火栓布置 按规范要求设消火栓消防给水系统的建筑内，每层均应设置消火栓。室内消火栓的合理布置，直接关系到扑救火灾的效果。因此，高层建筑的各层包括和主体建筑相连的附属建筑均应合理设置消火栓。

消火栓间距布置应满足下列要求：

①消防立管的布置，应能保证同一层内相邻竖管上两个消火栓的充实水柱同时到达室 内任何部位。且高层建筑不应大于30m，裙房不应大于50m。每根消防竖管的直径，应根 据一根立管要求的水柱股数和每股水量，按上下相邻消火栓同时出水计算，但不应小于100mm。

②设计采用单出口消火栓，消火栓栓口装置距地面1.1m，栓口出水方向与布置消火栓 的墙壁垂直。同时建筑内应选用同一规格的消火栓、水带和水枪，以方便使用。为保证及 时灭火，每个消火栓处应设置直接启动消防水泵按扭或报警信号装置，设在消火栓箱内以 防止被人误动作。

③在消火栓平面布置时，结合建筑平面图，建筑防火分区，以24.5为消火栓保护半径， 将消火栓分散布置在楼层走道、楼梯、大厅出入口附近等明显、经常有人走动，易于取用的地方。

消防电梯是消防队员进入高层建筑进行扑救的重要设施，为方便火灾发生时消防队员 尽快使用消火栓扑救火灾并开辟通路，在消防电梯前室设置了消火栓。

在建筑物屋顶应设1个装有压力显示装置的检验用消火栓，以利于消防人员经常检查 消防给水系统是否能正常运行，同时还能起到保护本建筑物免受邻近建筑火灾的

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波及。检 验用消火栓充实水柱为10m，水带长度为25m。

在寒冷地区，屋顶消火栓可设在顶层出口处、水箱间或采取防冻技术措施。

2.2.4 消火栓给水系统计算

首先选定建筑物的最高、最远的两个或多个消火栓作为计算最不利点，并按照消防规 范规定的室内消防用水量确定通过个管段的流量，即进行流量分配。最不利点消防竖管和 消火栓的流量分配为室 内 消 防 计 算 流 量20L/s, 最不利消防竖管出水枪数为3支，

相邻消防竖管出水枪数为3支。对于高层建筑，在确定通过个管段流量时，还要考

虑以下几个因素：

a 火灾期间消防水流的两种不同工况和流向。火灾初期，由高位水箱向管网供水，此时，水流由上向下；消防泵启动之后，由水泵向管网供水，此时水流自下而上。

b 灭火期间，管网水流运行的不利情况，即管网某段可能发生故障，消防水流需要绕 行。

c 扑救火灾时，消防车通过水泵结合器向管网供水的可能性。 水枪充实水柱长度

应根据建筑物层高和选定的水枪设计流量通过水力计算确定。 1、确定本系统所需要的消防水枪充实水柱。 设计要求的充实水柱按下式计算：

Hm=（H1-H2）/sin ?

式中 Hm—消防水枪充实水柱高度 H1—室内最高着火点离地面的高度 H2—消防水枪喷嘴离地面的高度

?—消防水枪的上倾角，一般采用45，最大不超过60。 将已知数据代入得：

Hm=1.41×2.3=3.24m

??因为计算值小于规范规定值3.54m，则取规范规定值。 水枪射流量qxh与水枪喷嘴压力Hq之间的关系为：

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qxh=

?B?Hq?12

式中 qxh：水枪射流量

B:水枪水流特性系数，与水枪的喷嘴口径有关，其值可查表 Hq：消防水枪喷嘴造成充实水柱所需的水压 由此得：

2/B Hq=qxh =(4.06)2/0.793 =10.45m 查表知Hm取12m.

综合上述消火栓的充实水柱取三者中的最大值，即为12m。 2、计算每个消火栓的保护半径 消火栓的保护半径:

R=Lp+Lk

式中 R:室内消火栓的保护半径

Lp：水带敷设长度，m。在宽阔地带按水带总长的90%计算，当转折多时按水带总长的80%～85%计算，本设计可取配备水带长度80%；

Lk：充实水柱在平面上的投影长度，Lk=Hmcos ?

消火栓保护半径Rf=Lp+Lk=0.85×25+12×cos60°=0.85×25+12×0.5=27.255m.则在消火栓

平面布置时，以27.25m为半径将消火栓分散布置在每个防火分区中。

3、进行消火栓的平面布置

一般在建筑物平面任意一点处，同时有两股水枪的充实水柱同时到达，依据此原则，利用公式计算消火栓的布置间距。

消火栓的布置间距为：S≤（R-b）

R：消火栓保护半径；

b：消火栓的最大保护宽度，应为一个房间的长度加走廊的宽度，m。 本设计取建筑最大宽度的一半，b=8.650m,则：S=（R-b）

22212

式中 S：消火栓间距（2股水柱达到室内任何部位），m；

212=25.84m。设计中取26m。

据此在走道上布置单排消火栓，消防电梯的前室也须设消火栓。则建筑主体部分的走道上

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