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1. 研究目的与意义(文献综述)
1.1选题目的及意义
随着建筑业的发展、建筑给水排水专业迅速发展,已成为给水排水中不可缺少而又独具特色的组成部分。随着土地资源的紧张,高层建筑越来越多,高层建筑给排水工程设计成为设计师的必备技能,但因其使用人数多,给排水结构复杂等原因而难以让设计者掌握。所以,特选此高层建筑给排水设计作为本人的毕业设计:该高层建筑,地下一层,地上十六层,建筑高度为60.300米,为一栋高层综合楼。设计包括给水,排水,消防,热水系统,涵盖了建筑给排水设计的所有内容。我希望此次设计达到以下几点目标:
(1)通过毕业设计,巩固自己所学的基础理论和专业知识,加强自己的基本技能,使自己的知识体系综合起来,以达到学以致用,独立完成建筑给排水设计的目的。
2. 研究的基本内容与方案
2.1毕业设计(论文)基本内容
本毕业设计拟在洛阳市修建一栋16层的综合楼,总占地面积为12.0公顷,建筑面积74600平米左右,建筑高度60.300米。地下一层为设备用房。地上16层,一层为商业金融营业厅、多功能厅等;二层为餐厅、厨房;三层主要为洗浴、娱乐;四、十一层为客房;十二至十六层为商务办公及辅助用房;十七层为电梯用房。各层平面布置见平面图。根据所提供的平面图、立面图,设计该综合楼给水、排水系统、消防给水系统、热水系统。该建筑物北侧道路下有市政给水管道,管径为DN400,常年可提供的资用水头为0.35MP,允许接管径为DN200,大楼40米范围有室外消火栓,污水管管径为DN600,管顶埋深为2.4米,雨水管管径为DN1200,管顶埋深为1.6米。要求所设计图纸基本达到施工图设计深度,图纸要求采用CAD绘图,计算书和说明书打印并与设计图纸装订成册。
主要设计内容为建筑给水、建筑排水、建筑消防系统和建筑热水系统四个部分,主要成果有平面图、大样图、图例、设计总说明、设备材料表、设计计算书、图纸目录等。
2.2毕业设计(论文)技术方案
2.2.1生活给水系统
高层建筑给水方式通常有以下几种:
1.直接给水方式:由室外给水管网直接供水,为最简单、经济的给水方式。适用于室外给水管网的水量、水压在一天内均能满足用水要求的建筑。
设水泵和水箱给水方式:设水泵和水箱的给水方式适宜在室外给水管网压力低于或者经常不满足建筑物内给水管网的水压,而且室内用水不均匀时采用。该给方式的优点是水泵能及时向水箱供水,可以缩小水箱的容积,又因有水箱的调节作用,水泵的出水量稳定,能保持在高效区运行。
2.气压给水方式:气压给水方式即在给水系统中设置气压给水设备,利用该设备的气压水罐内气体的可压缩性,升压供水。气压水罐的作用相当于高位水箱,但其位置可根据需要设置在高处或者低处,该给水方式适宜在室外给水管网压力低于或者经常不能满足建筑内给水管网所需水压,室内用水不均匀,而且不适宜设置高位水箱时采用。
3.分区给水方式:当室外给水管网的压力只能满足建筑下层供水要求时,可采用分区给水方式。该给水方式在高层建筑物中常采用。
分区供水方式有并联分区、串联分区及减压分区三种。
三种分区供水方式比较如下表:
供水方式 | 并联分区 | 串联分区 | 减压分区 |
优点 | 供水可靠,设备布置集中,便于维护、管理 | 供水可靠,避免加压水泵扬程过高 | 设备与管材少, 投资省 |
缺点 | 水泵数量多, 设备费用高 | 设备布置不集中 | 下区水压损失大, 能量消耗多 |
适用范围 | 用水量较大的 高层建筑 | 建筑高度大于100m的超高层建筑且建筑设有设备层 | 用水量较小的高层及多层建筑 |
此建筑地下一层,地上十六层,建筑高度为60.300米,属于一类高程综合楼。由设计任务书可知,市政外网可提供的常年用水水头为0.35MPa。为充分利用市政管网压力。低区1-2层采用市政管网压力直接供给,中区3-11层及高区12-16层采用加压泵加压供水,其供水方案拟定以下两套方案:
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,由减压阀减压。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,国内减压阀产品质量逐渐提高,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,管网造价高。
结合本建筑的特点:将管道设置在技术夹层中,管理维修比较方便,为了方便热水回水管的布置,故中区采用上行下给的方式,高区设置为下行上给的方式。
2.2.2建筑消防系统
高层建筑由于具有火灾隐患多,火势猛、蔓延迅速,消防扑救困难,人员疏散困难,事故后果严重、造成的经济损失大的特点,因而必须设置有效地消防系统。消火栓系统是高层民用建筑最基本的灭火设备,无论何种高层民用建筑都必须设置安全有效地室内消火栓系统。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。
该建筑属一类高层建筑,根据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95的规定,以下高层建筑必须设置室内、室外消火栓给水系统:建筑高度≤100m的一类高层建筑及其裙房的下列部位,除普通住宅和高层建筑中不宜用水扑救的部位外,应设自动喷水灭火系统:
1)公共活动用房;
2)走道、办公室和旅馆的客房;
3)可燃物品库房;
4)高级住宅的居住用房;
5)自动扶梯底部和垃圾道顶部;并且在低区商场和高层住宅的走道、门厅、空调机房、配电室、自备发电机房设置火灾自动报警系统;
6)地下车库
自动喷水灭火系统是一种在火灾发生时,能自动打开喷头喷水灭火并同时发出火警信号的消防灭火设施。具有安全可靠、经济实用、灭火成功率高的优点。系统由消防贮水池、喷淋泵、湿式报警阀组、喷淋管网、减压孔板、水流指示器、玻璃球喷头、高位消防水箱、增压设备(根据需要设置)、水泵接合器等组成。喷淋系统加压泵直接从消防贮水池吸水,消防水箱提供初期10min的消防用水量,消防水箱进水由生活给水系统供给。设计中建筑物除地下室停车场为中危险级II级外,其余设置场所均为中危险级I级。高层民用建筑自动喷水灭火系统对应不同的喷水强度和作用面积,设计中按照《自动喷水灭火系统设计规范》中的规定,确定建筑物的自动喷水灭火系统的设计参数。该建筑为一类建筑,危险等级为中危险级I级,设计喷水强度为6L/(min·m2),作用面积160m2。
根据以上要求,由于外网不能满足建筑物消火栓系统的水压水量要求,也不能确保向高位水箱供水,本建筑选用设水泵、水箱的消火栓给水方式。室外给水管网供水至贮水池,由水泵从水池吸水送至地下室消火栓环管。屋顶消防水箱箱内贮存10min消防用水量。火灾初期由水箱向消火栓给水系统供水,水泵启动时水泵从水池吸水,由水泵供水灭火。消火栓给水系统由消防水池、消火栓加压泵、消火栓管网、屋顶消防水箱、屋顶增压稳压设备(根据需要设置)、消火栓箱、消防卷盘、水泵接合器、室外消火栓等组成。拟设计消防给水方案为:消防水源为市政自来水,引入户内后贮存于地下一层的消防水池,由消火栓加压泵提供所需压力,16层地板与地下室的垂直距离小于80m,不分区。根据规范,计算出消防水池贮存消火栓、自动喷水灭火系统整个消防用水时间内所需的用水量,在地下室设置消防水池,设在屋顶的高位水箱内的水,由地下室泵房设置的专用消防水泵提供。
2.2.3生活排水系统
(1)高层建筑排水系统的主要技术要求
高层建筑排水系统主要包括卫生器具、生产设备受水器、排水管道、清通设备、提升设备、污水局部处理构筑物、通气系统等。高层建筑为满足生产生活需要,充分发挥其作用,给排水设计中应满足以下三点要求:
1、系统能迅速畅通的将污废水排到室外;
2、排水管道系统内的气压稳定,有毒有害气体不进入室内,保持室内良好的环境卫生;
3、管线布置合理,尖端顺直。
(2)高层建筑排水系统的分类和选择
高层建筑排水系统包括单立管排水系统、双立管排水系统和三立管排水系统。单立管排水系统又有三个类型,分别为无通气管的单立管排水系统(适用于非常简单、底层建筑的排水系统)、有通气的普通单立管排水系统(适用于一般多层建筑)、特制配件单立管排水系统(适用于多层、高层建筑)。双立管排水系统适用于污废水合流的各类多层和高层建筑。三立管排水系统适用于生活污水和生活废水分开排出室外的各类多层、高层建筑。另外还有新型排水系统,像压力流排水系统和真空排水系统。
根据本建筑的现有条件,设计用污水,废水合排的方式。2~5层采用同一立管排水,6~16层采用同一立管排水,为了防止一楼的卫生器具可能产生喷溅,设计将一楼的污、废水单独排出。采用UPVC螺旋排水立管,可以起到消能的作用。
2.2.4热水系统
建筑热水系统的主要任务是将定量的、并且水质符合生活用水标准的冷水加热到一定温度,然后经过可靠安全的技术措施输配到建筑内各用水点的建筑给水系统。建筑内部热水供应系统按热水供应范围,可以分为局部热水供应系统、集中热水供应系统和区域热水供应系统。
局部热水供应:适用于热水用量较小且较分散的建筑,如一般单元式居住建筑,小型饮食店、理发店、医院、诊所等公共建筑和布置较分散的车间卫生间等工业建筑。
集中热水供应:适用于热水用量较大,用水点较集中的建筑,如标准较高的居住建筑、旅馆、公共浴室、医院、疗养院、体院馆、游泳馆、大型饭店等公共建筑。
区域热水供应:适用于建筑布置较集中、热水用量较大的城市和工业企业。
本设计是16层的综合楼,有地下室,热水用量较大、集中,须单独设置热媒系统,为了便于集中维护管理,减少占用建筑面积,把水加热设备设置在地下室,用热水管道输送到各个用水点,建筑物供水范围小,配水点较少,采用热水管路短,热损失小的局部热水供应系统,热源采用蒸汽。热水管网采用全循环供水方式,热水干管和立管均能保持热水的循环。这种循环方式适用于全日供应热水的高层建筑。热设备采用容积式换热器,容积式换热器尽管水流速缓慢,传热系数小,体积庞大,但是具有较大的贮存和调节能力,被加热水通过时压力损失较小,用水点压力变化平稳,出水水温稳定等优点。
循环方式选择:
循环方式 | 全循环 | 半循环 | 无循环 | |
立管循环 | 干管循环 | |||
特点 | 热水立管、干管、支管均设置相应的循环管道 | 热水干管和热水立管均设置循环管道 | 仅热水干管设置循环管道 | 不设任何循环管道 |
适用范围 | 热水供应要求比较高的建筑 | 设有全日供应热水的建筑或定时供应热水的高层建筑且立管数相对较少 | 热水用水量小且立管数多的建筑 | 热水供应较少,使用要求不高的定时热水供应系统,如公共浴室、洗衣房等方式 |
由于本工程热水用水量较多,且立管数较多,因此选择全循环方式。由于12-16层为商务办公区,不需要热水供应,所以仅3-11层需要热水供应,因此不需要分区,循环泵设置一组。
3. 研究计划与安排
毕业设计进度计划 | ||
各阶段工作内容 | 起讫日期 | 备注 |
设计准备,熟悉资料 | 2020.3.3~2020.3.9 |
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方案确定,初步完成开题报告 | 2020.3.10~2020.3.16 |
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方案修改,完成开题报告 | 2020.3.17~2020.3.23 |
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给排水管道布置和计算 | 2020.3.31~2020.4.6 |
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消火栓系统及灭火器布置和计算 | 2020.4.7~2020.4.13 |
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自动喷淋系统布置和计算 | 2020.4.14~2020.4.20 |
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绘制给排水平面和系统图 | 2020.4.21~2020.4.27 |
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绘制消火栓平面和系统图 | 2020.4.28~2020.5.4 |
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绘制自动喷淋平面图 | 2020.5.5~2020.5.11 |
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绘制自动喷淋平面和系统原理图 | 2020.5.12~2020.5.18 |
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绘制水泵房大样和卫生间给排水大样 | 2020.5.19~2020.5.25 |
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整理设计计算、说明书 | 2020.5.26~2020.6.1 |
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毕业设计答辩 | 2020.6.2~2020.6.8 |
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4. 参考文献(12篇以上)
参考文献 [1]樊户江.高层建筑叠压供水方式分析及动态模拟[D].合肥工业大学,2018. [2]谢宏波.析建筑给排水节能设计的研究现状与未来发展趋势[J].东方企业文化,2019,22:093. [3]姜文源.建筑给排水技术现状及发展趋向[J].给水排水,2018,33(z2). [4]郑爱芬.浅谈建筑给排水和热水供应技术的发展现状[J].太原科技,2017(6):28-29. [5]赵乱成.高层建筑节水,节能途径[J].中国给水排水,2019,1. [6]许文峰.建筑中水回用及其发展趋势[J].广东化工,2017,37(8):275-276. [7]范懋功.日本建筑中水回用新技术[J].给水排水,2018,7:009. [8]《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003中国计划出版社 [9]《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002 [10]中华人民共和国公安部主编.《建筑设计防火规范》GBJ16-87,中国计划出版社,2001年; [11]陈方肃主编.《高层建筑给水排水设计手册》,湖南科学技术出版社,2001年; [12]中华人民共和国公安部主编.《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001,中国计划出版社,2001年; [13]王增长主编.《建筑给水排水工程》,中国建筑工业出版社,2004年; [14]中华人民共和国建设部主编.《给水排水制图标准》GB/T50106-2001,中国计划出版社,2002年; [15]给水排水设计手册(第二册) [16]给水排水设计手册(第六册) [17]给水排水设计手册(第十一册)
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