目录
第一章 课程设计任务书
一. 原始数据．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 二. 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 三. 设计内容和要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
第二章 设计方案的确定
一. 给水设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 二. 消防给水设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 三. 排水设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 四. 给水管网布置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
第三章 设计计算
一. 建筑给水系统设计计算
1. 用水量和用水定额．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 2. 水力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.... ．7 3. 水压计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．... ．. ．．10 二. 室内消防系统计算
1. 消火栓保护半径．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．. ．11 2. 消火栓口所需水压．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．. ．．．．12 3. 水枪喷嘴的出水量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 4. 校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．........ ．．．．13 5. 水力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.... ．13 6. 消防水箱．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.... ．．．．．15 三. 室内排水系统计算
1. 设计秒流量计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 2. 水力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.... ．．16
第一章 课程设计任务书
一、原始依据
某中学位于天津市塘沽区。新建教学楼在校区内，占地1300m 2，建筑面积5163m 2，建筑总高度为17.400m ，共四层，一至四层层高为4.200m ，屋顶水箱间层高为4.200m 。地面和室外地面高差0.600m 。最多同时使用人数为2500余人。
（1） 给水水源
该建筑生活给水系统水源由校区内给水管网提供，供水压力不小于0.28MPa 。
（2） 排水条件
根据建设单位提供市政雨污水管网的现状，学校市政排水管道为污、雨水分流制排水系统。建筑物的生活污废水经室外化粪池一级处理后，排入学校市政污水管网。雨水排入雨水管网。
（3） 消火栓系统
消火栓系统采用临时高压给水系统，初期火灾由屋顶消防水箱、稳压设备满足消防水量、水压；火灾延续时间内消防水量、水压由校区消防供水管网提供。
给水、排水以及消火栓管网都位于新建教学楼的北侧。 （4） 气象及工程地质资料
最大冻土深度69cm ，最大积雪厚度20cm ，降水量:平均年总量569.9mm ，一小时最大92.9mm 。冬季室外极端最低温度-22.9℃。最冷月月平均最低-8.2℃。
（5） 建筑设计资料 建筑各层平面图1:100。
二、参考文献
[1] 建设部建筑设计院. 建筑给排水工程设计实例. 北京:中国建筑工业出版社,
2001.
[2] 李亚峰, 尹士君等. 给水排水工程专业毕业设计指南. 北京:化学工业出版
社, 2004.
[3] 姜文源等. 水工业工程设计手册－建筑和小区给排水. 北京:中国建筑工业出
版社, 2004.
[4] 中国建筑设计研究院. 建筑给水排水设计手册第二版(上册). 北京:中国建筑
工业出版社, 2008.
[5] 核工业第二研究设计院. 给水排水设计手册(第1、2、10、11册). 北京:中国
建筑工业出版社, 2000.
中国建筑标准设计研究所, 全国通用给水排水标准图集(S1、S2、S3). 北京:中国建筑标准设计研究所, 2002.
[6] GB50015－2003, 建筑给水排水设计规范. 北京：中国计划出版社, 2003. [7] GB50015-2003(2009版) 建筑给水排水设计规范. 北京：中国计划出版社,
2009.
[8] GB50016－2006, 建筑设计防火规范. 北京：中国计划出版社, 2006. [9] GB50084－2001, 自动喷水灭火系统设计规范. 北京：中国计划出版社, 2005. [10]GB50140－2005, 建筑灭火器配置设计规范. 北京：中国计划出版社, 2005.
三、设计内容和要求
(一) 设计内容
1．建筑给水系统设计
建筑给水系统设计的主要内容：确定生活给水设计标准与参数进行用水量计算；选择给水方式，布置给水管道及设备；进行给水管网水力计算及室内所需水压的计算；确定管材及设备；绘制给水系统的平面图、系统图及卫生间大样图。
2．建筑消火栓系统设计
建筑消火栓系统设计的主要内容：消防用水量计算；消防给水方式的确定；消火栓、消防管道布置；消防管道水力计算及消防水压计算；消防水泵的选择；屋顶水箱体积的确定；绘制消火栓系统的平面图及系统图。
3．建筑排水系统设计
建筑排水系统设计包括污废水排水系统和雨水排水系统。
建筑污废水排水系统设计的主要内容：选择排水体制；确定排水系统的形式和污水处理方法；排水管道水力计算及通气系统计算；选择管材及管道安装；绘制排水系统的平面图及系统图。
(二) 设计要求
1．绘制扩大初步设计图纸一套包括：a . 一至四层给排水消防平面图；b. 卫生间、水箱间大样图；c . 室内给排水系统图；d . 消火栓系统图。要求列出主要设备材料表。图纸数量：折合2号标准图纸不少于8张。图标采用课程设计统一图标，参照建筑平面蓝图。
2．课程设计计算说明书一份，内容包括方案论证说明和设计计算书两大部分，20页左右。详细要求请参照建筑给排水课程设计指导书有关内容。具体格式按照《建筑给水排水课程设计计算说明书统一格式》书写。
指导教师（签字）
2014年11月11日
第二章 设计方案的确定
一. 给水设计方案
给水方式即指建筑内部给水系统的供水方案。合理的供水方案，应综合工程涉及的各项因素如技术因素包括：供水可靠性，水质，对城市给水系统的影响，节水节能效果，操作管理，自动化程度等；经济因素包括：基建投资，年经常费用，现值等；社会和环境因素包括：对建筑立面和城市观瞻的影响，对结构和基础的影响，占地面积，对环境的影响，建设难度和建设周期，抗寒防冻性能，分期建设的灵活性，对使用带来的影响等，采用综合评判法确定。
某学校教学楼位于天津市塘沽区，教学楼占地1300m 2，建筑面积5163m 2，建筑总高度为17.400m ，共四层，一至四层层高为4.200m ，屋顶水箱间层高为4.2m 。室内地面和室外地面高差0.600m 。该建筑生活给水系统水源由校区内给水管网提供，供水压力不小于0.28Mpa 。
初步确定给水系统所需压力：40（n+1）+0.1×4=200.4 kpa
该建筑采用消防栓系统。根据规范，室内消火栓给水系统的设计流量为5L/S。消火栓布置在明显，经常有人出入而且使用方便的地方，室内消防栓内均设有远距离启动消防泵的按钮，消防栓均采用稳压减压消防栓。 2．消防给水方式
消火栓系统的初期灭火是由水箱、加压水泵及气压罐提供用水。 3．系统的组成
室内消火栓由消防泵，消防管网，减压阀，自动稳压消火栓和水泵结合器组成。
三. 排水设计方案 1．系统选择
本工程采用生活污水和生活废水合流制。污水排入室外经过化粪池处理后排入市政管网。
屋面雨水为外排水系统，雨水经屋面雨水斗收集后经雨水立管输送直接排放到地面。汇合后进入集水井。 2．系统的组成
该系统由卫生器具，排水管道，检查口，清扫口，室外排水管道，检查井，隔油池，集水井组成等构筑物组成。 四. 给水管网的布置 1．给水管道及设备的安装 （1）给水管道采用塑料管 （2）各层给水管采用明装敷设。
（3）给水管与排水管道平行、交叉时，其距离分别大于0.5m 和0.15m ，交叉
给水管在排水管的上面。
（4）管道穿墙壁时，需预留孔洞，孔洞尺寸采用d+50mm—d+100mm，管道穿
过楼板时，应预埋金属套管。
（5）在立管和横管上设闸阀，当d50mm，设闸阀。 （6）考虑到当地冰冻深度，引入管敷设深度为室外地下1.45m 。 2．消防管道及设备的安装
（1）消火栓给水管采用焊接钢管。
（2）消火栓应设置在使用方便的走道内，宜靠近疏散方便的通道口处，楼梯
间内。
（3）要求有两支水枪的充实水柱达到同层内任何部位。
（4）立管采用DN110的管道，消火栓口径为65mm ，水枪喷嘴口径19mm ，水
龙带为衬胶，直径65mm ，长度20m. (5)消火栓口距地面安装高度为1.1m 。 3．排水管道及设备的安装
（1）该设计排水管材采用UPVC 排水塑料管。
（2）排水立管在垂直方向转弯处设两个45度弯头连接。 （3）排水管穿楼板时应预留孔洞，安装时应设金属防水套管。 （4）立管沿墙敷设时，其轴线与墙距离不得小于下列规定：
排水立管管轴与墙面的距离
（5）排水立管上设检查口，隔层设一个，离地面1m 处。此外各横支管起端
需设清扫口，以便清扫。
（6）排水检查井中心线距离不得小于3m 。
第三章 设计计算
一. 建筑给水系统设计计算 1. 用水量和用水定额
（1）最高日用水量Q d =mqd =2500×40=100m3/d （2）最大时用水量Q h =Kh Q d /T=15m3/h
式中：Q d 为最高日用水量m 3/d m为人数 qd 为用水量标准 L/（m 2·d ） Q h 为最大时用水量m 3/d Kh 为时变化系数 T为建筑物内用水时间
用水量计算表
水源可引入一根DN80的给水管，v=Qh /A=0.9m/s
2. 设计秒流量的计算
根据建筑物本身特性，以下公式计算设计秒流量：
Q q =0. 2αN g
式中：
Q q
——设计秒流量，L /s ；
α——根据建筑物用途确定的系数，取1.8；
N g
——给水当量。
备注：1. 若计算值小于该管段上一个最大卫生器具给水流量时，应采用一个最大
卫生器具给水额定流量作为设计秒流量
2. 若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，应按卫生器具给水额定流量累加所得流量值为设计秒流量。
3. 有大便延时自闭冲洗阀的给水管段，大便延时自闭冲洗阀的给水当量均以0.5计，得到q q 附加1.20L/s流量后，为该管段设计秒流量。
3. 水力计算
生活给水管道的水流速度
本教学楼采用延时自闭蹲式大便器，如图集85页99S304。自闭式冲洗阀落地式小便器，如图集100页99S304。洗脸盆采用单柄单孔龙头台上式洗脸盆，如图集38页99S304。污水池如图集16页99S304。
给排水计算图
（1）JL-1及所连接横管的水力计算，计算如下：
(2) JL-2及所连接横管的水力计算，计算表如下：
(3) JL-3及所连接横管的水力计算与JL-2相同。
（4）JL-4及所连接横管的水力计算
4. 水压计算
1. 给水系统所需水压H
H=H1+H2+H3+H4
H 1—引入管起点至最不利配水点所需静水压，kPa ； H 2—计算管路的沿程与局部水头损失之和，kPa ； H 3--水流通过水表时的水头损失，kPa ； H 4--最不利配水点所需的最低工作压力，kPa ；
(1) H1=140kpa
(2) H2=l.3∑hy=1.3×18.7=24.31kpa (3) H3=0kpa (4) H4=50kpa
给水系统所需水压H
H=H1+H2+H3+H4=151.5+12.247+0+50=214.31 kpa
满足要求, 可以直接供水. 二. 室内消防系统计算
本设计建筑总高度17.4m ，按要求，消火栓的间距应保证同层任何部位有2个消火栓的水枪充实水柱同时到达。
1. 消火栓保护半径 可按下列计算公式计算：
R ＝L d +L 3
式中 R —— 消火栓保护半径，m ；
L d —— 水带敷设长度，m 。考虑水带的转弯曲折应为水带长度乘以折减
系数0.8；
L 3—— 水枪充实水柱长度的平面投影长度，m 。本设计取6.2m 。（充实水
柱为7m ）
因此，消火栓的保护半径为：
R＝C ⨯L d +L s =20×0.8＋6.2＝22.2m
消火栓布置间距采用下式计算：
S ＝(R 2-b 2)
式中 S —— 消火栓间距，m ； R —— 消火栓保护半径，m ；
b —— 消火栓最大保护宽度，m 。（21-3）/2+1.5=10.5m
本设计中，消火栓采用单排布置，消火栓最大保护宽度b 取10.50m ，因此，消火栓间距为：
S ＝(R 2-b 2) ＝19.6m
2. 消火栓口所需的水压
⑴水枪喷嘴处水压：
H q ＝10αf ×H m ／(1－ψ×αf ×H m )
式中 H q —— 水枪喷嘴处水压，m H 2O ；
αf —— 水枪实验系数； H m —— 水枪充实水柱，m ； ψ —— 水枪系数。
经过查表，水枪喷口直径选19mm ，水枪系数ψ值为0.0097，充实水柱取
H m =7m，单个水枪的设计流量5L/s。水枪实验系数αf 值为1.19。因此，水枪喷
嘴处所需水压为：
H q ＝10αf ×H m ／(1－ψ×αf ×H m )
＝10×1.19×7／（1－0.0097×1.19×7） ＝90.62kPa=0.09062 Mpa
3. 水枪喷嘴的出水量：
由水枪口径和充实水柱长度，查得q xh =3. 78L /S
单个水枪设计流量不小于5L/s，当流量为5L/s时，H q =0.1585Mpa，所以实际的消火栓充实水柱为11.4m 实际设计中按11.4m 计算
⑵水带阻力 水带阻力损失：
2
h d ＝A z ×L d ×q xh
式中 h d —— 水带阻力损失，m ；
A z —— 水带阻力系数；
L d —— 水带有效长度，m ；
q xh —— 水枪喷嘴出流量，L/s。
本设计中，19mm 的水枪配65mm 的水带，衬胶水带阻力较小，室内消火栓水
带多为衬胶的。因此，本设计中亦选择衬胶水带，查表可知65mm 的水带阻力系数A z 值为0.00712。因此，水带阻力损失为：
2
h d ＝A z ×L d ×q xh ＝0.00712×20×5.22＝0.93m
因此，消火栓口所需水压：
H xh =H q +H d +H k
式中H xh ───消火栓口的水压，mH 2O ；
H q ───水枪喷嘴处的压力，mH 2O ； H d ───水带的水头损失, mH2O ；
H k ───消火栓栓口水头损失，按2mH 2O 计算。
H xh =11.4+0.93+2=14.33m=143.3 Kpa
4. 校核
设置的消防储水高位水箱最低水位19.4m ，最不利点消火栓栓口高程14.3m ，则最不利点消火栓口的静水压力为19.4—14.3=5.1mH 2O ，需要设增压设施。增压设施选用300L/S的气压罐。 5. 水力计算
按照最不利点消防竖管和消火栓的流量分配要求，最不利点消防竖管为XL-1，水枪数为两支。
H xh 0=H q +H d +H k ＝14.33m H 2O
H xh 1=H xh 0＋∆H ＋h ＝14.33＋4.2＋0.239＝18.769m
（∆H 为0点和1点的消火栓间距，h 为0~1管段的水头损失） 3点的水枪射流量：
q xh 1=
BH q 1
H xh 1
2
q xh ⎫22⎛1=H q 1+H d =1+A z L d q xh 1+2=q xh +A L 1z d ⎪+2 B B ⎝⎭
q xh 1=5.77L/S
进行消火栓给水系统水力计算时，按下图以枝状管路计算。
管路水头总损失为
H w ＝18.133×1.1=19.9kPa
消火栓给水系统所需总水压为
H x =H1+Hxh +Hw ＝14.3×10+187.69+19.9=350.59kPa
消火栓总用水量Q x ＝5L/s，选用消防泵2台，一用一备。 根据室内消防用水量，应设置2套水泵接合器。 6．消防水箱
消防贮水量按存贮10min 的室内消防水量计算：
V x ＝q xf ⨯T x ×60/1000=15×10×60/1000=9m 3
选用标准图9立方米方形给水箱，尺寸为3000mm×1500mm×2000mm 。 三. 室内排水系统计算 1. 设计秒流量
根据《建筑给水排水工程设计规范》，本建筑排水设计秒流量可按下公式计算：
q p =0.12q max 式中 q p —— 计算管段排水设计秒流量， L/s；
N p —— 计算管段卫生器具排水当量总数；
q max —— 计算管段上排水量最大的一个卫生器具的排水流量，L/s； α —— 根据建筑物用途而定的系数，本建筑设计中α值取2.5。 相关规定
设计规范规定：为保证管道系统有良好的水力条件，稳定管内气压，防止水封破坏，在设计横支管和横干管时，须满足如下规定： a. 最大设计充满度
建筑内部排水横管按非满流计算，以便使污废水释放出的气体能自由流动排入大气。排水横管最大设计充满度如下表
b. 管道坡度
污水中含有固体杂质，如果管道坡度过小，污水的流速慢，固体杂质会在管
道中沉淀淤积，减小过水断面积，造成排水不畅或管道阻塞。通用坡度是只正常条件下应予保证的坡度，最小坡度为必须保证的坡度。塑料排水管DN50的通用坡度为0.025，DN75的通用坡度为0.015，DN110的通用坡度为0.012。 c. 最小管径
为了排水通畅，防止管道堵塞，保障室内环境卫生，建筑内部排水管的最小管径为50 mm；为防止管道堵塞的情况出现，多层住宅厨房间的排水立管管径最小为75 mm；连接大便器的支管管径不得小于100 mm。
本次工程设计采用异层排水，室外排水管坡度除特殊说明外，均采用标准坡度I=0.026 。
本设计涉及的卫生器具排水流量、当量和排水管的管径：
2. 水力计算
立管计算
立管接纳的当量总数为：N p =3.0×4=12
立管最下部管段排水设计秒流量：q=0.12*2.5*Np 1/2+qmax =1.14 L/s 查表选用立管管径de75mm ，因为设计秒流量1.14L/s小于de75mm 排水塑料管最大允许排水流量1.3L/s，所以不需要设专用通气立管。
立管计算
立管接纳的当量总数为：N p =22.2×4=88.8
立管最下部管段排水设计秒流量：q=0.12*2.5*Np 1/2+qmax =4.00 L/s 查表选用立管管径de110mm ，因为设计秒流量4.00L/s等于de110mm 排水塑料管最大允许排水流量4.0L/s，所以不需要设专用通气立管。
（3）PL-3及所连接横管的水力计算和PL-2及所连接横管相同，立管计算也相同。
立管计算
立管接纳的当量总数为：N p =22.5×4=90
立管最下部管段排水设计秒流量：q=0.12*2.5*Np 1/2+qmax =4.00 L/s 查表选用立管管径de110mm ，因为设计秒流量4.00L/s等于de110mm 排水塑料管最大允许排水流量4.0L/s，所以不需要设专用通气立管。