某教学楼消防系统设计书

1 某教学楼消防系统设计书 一、 建筑消防技术课程设计的目的 使学生更好地熟悉和掌握专业主干课建筑消防技术的基本理论和几种灭火系统的设计及计算过程，包括相关法律法规的要求，重点在于： 1、 熟悉建筑防火分区平面布置、安全疏散； 2、 掌握消火栓及自动喷水灭火系统的设计、布置、水力计算等； 3、 熟悉气体灭火系统的设计及计算； 4、 熟悉泡沫灭火系统的设计及计算； 5、 熟悉防烟排烟技术、消防电气、火灾自动报警与消防联动控制； 6、 了解建筑设计防火规范的规定，并了解相关消防法律法规的要求。 二、 1、 总建筑面积 9600 高 m，共 6 层，属于 一类高层 民用建筑。 2、 耐火等级 ：一级 3、 结构形式、装修材料等基本情况； 4、建筑物位置、人口密度比较大。 三、课程 设计的主要内容 1、参观建筑物消防系统并绘制基本框架图形（ 1天）； 2、消防系统类型的选择及初步设计（ 1天）； 3、消防系统整体设计及计算（ 3天）； 4、绘制消防系统设计图纸（ 2天）； 5、报告的编制与修改（ 3天）。 2 四、课程设计要求 1、完成时间： 2周； 2、要求每个学生完成课程设计书一份，约 5000 字。要求学生对所 设计的内 容必须概念准确，参数选择合理，符合设计手册与设计规范及相关参考书籍的要求，计算正确，计算书书写工整、清晰，文笔流畅。设计合理，文字线条优美，图表清晰，符合规范； 3、独立完成。 五、主要参考书 1、建筑消防技术，科学 出版社 ， 2006年； 2、建筑设计防火规范（ 3、 建筑防火设计手册 ， 北京：中国建筑工业出版社， 1998； 4、 建筑灭火设计手册 ， 北京：中国建筑工业出版社， 1999； 5、建筑消防系统，北京：中国建筑工业出版社， 1997； 6、高层民用建筑设计防火规范（ 7、二氧化碳灭火系统设计规范（ 8、低倍数泡沫灭火系统设计规范（ 9、高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范（ 10、火灾自动报警系统设计规范（ 3 目录 前 言 . 4 第一章 某教学楼总平面布局防火设计 . 5 平面布局与平面布置 . 5 筑布局及地理环境状况 . 5 . 5 . 5 全疏散设计 . 6 第二章 某教学楼消防给水系统设计类型选择 . 7 火栓给水系统 . 7 动喷水灭火消防 系统 . 8 第三章 设计计算书 . 11 消火栓消防给水系统的计算 . 11 动喷水灭火系统及其有关计算 . 16 计基本数据 . 16 喷头的布置 . 16 动喷水系统的水力计算 . 17 防水泵的计算和选择 . 18 第四章 某教学楼防烟排烟系统设计 . 20 第五章 火灾自动报警消防联动控制系统设计 . 22 参 考 文 献 . 25 后 记 . 26 4 前 言 改革开放 30 多年来，我国的经济得到飞速发展，与之相应的建筑行业也蓬勃起来，各地的房地产事业搞得风生水起，一栋栋的新建筑如雨后春笋般的涌现出来，而且各类建筑正向着层数更多、标准更高、设备更完善、功能更齐全、技术更现金、安全 性更强的方向发展。但与此同时建筑火灾的危险性和危害性也不断增高。因此，对建筑的消防工程在设计、施工、材料及管理方面都提出了新的技术要求。 本设计结合了国家有关的标准、和规范的内容，注重构建建筑消防系统的完整框架，体现了各系统间相互联系和整体作用；在内容上阐述各个子系统的基本原理和方法，是施工人员易懂，便于在工作实践中不断理解、学习和发展新的新的消防技术。介绍建筑消防工程的基本知识、设计方法及设计要求，内容涵盖消防的全部内容，具有很强的实用性。 由于本设计着水平有限，书中难免存在缺点和不足之处，恳请广大读者批 评指正。 5 第一章 某教学楼总平面布局防火设计 合理的进行城市的总体布局，对保障建筑物的安全有直接的关系。在进行某楼的总平面防火设计中，应该首先满足城市规划的要求，其次还要根据建筑物的使用性质、建筑结构、火灾危险性、地理环境等因素，严格的按照 建筑设计防火规范的规定合理设置 进行合理布局 。 平面布局 与平面布置 筑布局及地理 环境状况 该教学楼为一类高层民用建筑，平面布置成长方形，东西长为 50m，南北宽为 32m，建筑高度为 数为 6层，每层高为 筑总面积为 9600教学楼为砖混结构，使用设计年限为 50年，耐火等级为一级，建筑美观、大方，适应现代都市建设。 该教学楼的周围环境良好，人口密度小，交通便利，地理位置优越， 主体建筑与周围邻近建筑的防火间距均大于 13m，符合规范要求。 防车道设计 外环路周边环道构成了 主体建筑的消防环道， 防通道上空没有任何的障碍物，消防车道与本建筑物之间妨碍等高消防车操作的树木和架空管线。 防控制室位置及功能 消防控制室设在首层，设直接对外出入口。控制室将 及时获得火灾的信息，并发出各类信号和指令进行消防操作与监控 。 6 全疏散设计 为保证楼内人员在因火灾造成的各种危险中的安全，此商场安全疏散的基本条件和高层民用建筑设计防火规范的要求，该教学楼设计参数如下： 1、限制使用影响疏散的建筑材料，以避免火灾发生时有可能成为疏散障碍的因素。 2、布置合理的安全疏散路线，设置明显的指示标记，应急灯及安全出口指示标记。 3、根据建筑的规模、性质、容纳人数，布置合理安全疏散设施包括：安全出口、事故照明、防烟、排烟设施，疏散楼梯采取防烟楼梯、封闭楼梯两种，疏散走道为 全疏散距离为 30m。 防烟楼梯如图： 2图 1凹廊的防烟楼梯间 7 第二章 某教学楼消防给水系统设计类型选择 水，作为灭火剂对于扑灭建筑物中的一般物质火灾，是最经济有效的方法，而输送这种灭火剂的系统主要有消火栓给水系统和自动喷水灭火系统。某某商场为高层民用的建筑，而且地处于市中心，人口密集，消防水源来自于城市的自来水管网。 火栓给水系统 1. 室外消防给水系统 生活用水、生产用水和消防用水合用的室外低压给水管管道，当生活用水和生产用水达到最大流量 时（按最大小时流量计算），应仍能保证室内消防用水量和室外消防用水量（按最大秒流量计算），且此时给水管道的水压不应低 满足消防车利用水带从消火栓取水的要求。 为及时扑灭火灾，在消防给水设计时应满足这种取水方式的水压要求。在火场上一辆消防车占用一个消火栓，一辆消防车平均两支水枪，每支水枪的平均流量为 5L/s，两支水枪的出水量约为 10L/s。当流量为 10L/s、直径 65胶水带 带长度为 25火栓与消防车水罐入口的标高差约为 者合计约为 此，最不利点消火栓的压力不小 于 2. 室内消防给水系统 消防用水量标准 本建筑高 于高危险级根据高层民用建筑设计防火规范的规定及建筑物属性用水量标准：室外消防用水量为 30 L/s， 室内消防用水量应为30L/s，但由于建筑物高度小于 50 米，且设有自动喷淋灭火装置，因此其室内消防用水量可减至 25L/s，则每根竖管最小流量为 10 L/s，由于采用双出口消火栓，因此每枝水枪最小流量为 5 L/s。 室内消火栓系统选择特点： （ 1） 每个消火栓处应设启动消防水泵的按钮，并应 设置保护按钮的措施。室内消火栓给水管网宜与自动喷水灭火系统的管网分开设置；当合用消防泵时，供水管路应在报警阀前分开设置 ， 另外室内设水泵接合器，以便消防车接入，保 8 证消防安全可靠； （ 2） 高层建筑室内消火栓的直径采用 65 ，配备的水龙带长度不应超过 25 米，水枪喷嘴口径 19 ； （ 3） 立管管径为 100 ，管材用钢塑管，消火栓直径为 65 ，喷口直径为 19 ，水龙带管径 25米，采用 麻织 ； （ 4） 消火栓的水枪充实水柱应通过水力计算确定， 由于本建筑物层高为27m , 属于高层建筑 ，因此按照规范消火栓充实水柱不小于 10m； （ 5） 消火栓的作用半径不得大于 30 米，按此原则在建筑物内布置消火栓并确定其数量； （ 6） 室内消火栓栓口处的出水压力大于 ，应设置减压设施；静水压力大于 ，应采用分区给水系统 。 动喷水灭火消防系统 根据保护对象和自然条件的不同，自动喷水灭火系统针对不同的要求，出现了很多不同的类型。他们大致可以分为以下类型： 自动喷水灭火系统水喷雾冷却系统水喷雾灭火系统喷雾雨淋喷水灭火系统水幕系统开式循环自动喷水灭火系统统预作用自动喷水灭火系干式自动喷水灭火系统湿式自动喷水灭火系统闭式水滴根据各系统的适用范围及优缺点，本建筑物采用湿式自 动喷水灭火系统。其基本组成包括水源、加压设施、稳压实施、报警阀组、管网及闭式喷头等部分。 其工作原理如图： 29 图 2式自动喷水灭火系统组成示意 布置要求： （ 1） 物内的供水干管一般宜布置成环状，进水管不宜少于两条。当一条进水管发生故障时，另一条进水管仍能保证全部用水量和水压； （ 2） 阀应设在距地面高度 围内的没有冰冻危险、易于排水、管理维护方便而明显的地点； （ 3） 设在便于维修的地方。分隔阀门应经常处于开户状态，一般用锁链锁住，分隔阀门最好采用明杆阀门； （ 4） 铃宜装在报警阀附近，与报警的连接管应采用镀锌钢管。其长度不大于 6米时，管径为 15于 6 米时，管径为 20 ，但最大长度不应大于 20 米； （ 5） 自动喷水灭火系统报警阀后的管网与室内消火栓给水管网应分开独立 10 设置； （ 6） 水灭火系统报警阀后的管道上不应设置其它用水设施； （ 7） 水灭火系统就设消防水泵接合器，一般不宜少于两个； （ 8） 喷水灭火系统就设有报警阀、控制阀、水力警铃、系统检验装置、压力表，控制阀上就高有启闭指示装置； （ 9） 水灭火系统应设水流指示器、压力开关等辅助 电动报警装置。 11 第三章 设计计算书 消火栓消防给水系统的计算 消火栓系统组成：消防水泵、稳压泵、消防立管、消火栓、水泵接合器。 室内消火栓布置具体要求： 第一、 消火栓栓口 中心安装 离地面高度宜为 口出水方向宜向下或与设置消火栓的墙面相垂直 ； 第二、 消火栓应设在走 廊内 、楼梯 间 附近 、大厅及出入口 等明显易于取用的地点 ； 第三、 应保证同层任何部位有两个消火栓的水枪充实水柱同时到达。 1. 充实水柱： 根据高层建筑消火栓充 实水柱不小于 10m，所以根据该建筑物特点，所以选用室内消火栓给水系统的充实水柱为 2m。 2. 消火栓保护半径： Rf=la+h=中： m； 减系数 h 水枪射流上倾角按 45 计算，水枪口距建筑最高点的高度， m； 3. 消火栓布置间距： 2 8m； 式中： m； m； 火栓最大保护宽度， m. 故：该教学楼每层只需布置四个消火栓 4消火栓口所需水压 qH+ 消火栓口压力， 12 水枪喷嘴造成某充实水柱所需要的水压， 水流通过水龙带的损失， 消火栓水龙带水头损失 根据建筑消火栓给水系统要求（见表 3该建筑的室内消火栓的消防水量不得小于 0L/s，需 3 股射流，每股射流流量不小于 10L/s，水枪射出的充实水柱长度10m，采用直径 D=65L=25m 麻织水带。为满足设计要求应选喷口直径为 19枪，充实水柱的长度为 12m，查表 3水枪喷口直径口射流量s 采用直径 65麻织水带，查表 3s 水带水头损失按下式计算： 2d z d x L q=25 0式中 水带沿程水头损失， 水带长度， m； 水带阻力系数，见表 3 表 3水带阻力系数水带材质 水 带 直 径 /织 衬胶 50 65 80 以：qH+、水枪喷口射流量 水枪喷口射出的流量与喷口压力之间的关系，可用下式计算： xh H=(0式中 水枪喷口的射流量， L/s； 水枪喷口造成某充实水柱所需要的压力， 水枪喷口直径， 13 流量系数，采用 ； B 水流特性系数，与水枪喷口直径有关，见表 3 表 3特性系数 B 水枪喷口直径/3 16 19 22 B 简化计算，可查得 1 3 1 6 1 9 、 、，不同充实水柱长度、水枪喷口处的压力及实际流量，从而方便计算。 表 3mHqH充实水柱 长度 /m 水 枪 喷 口 直 径 13 16 19 L L L 6 8 10 12 14 16 给水管网管径 管径的确定 根据给水管道中设计流量，按下列公式计算可确定管径： 4式中 Q 管道设计流量， m3/s； D 管道的管径， m； v 管道中的流速， m/s。 通过计算管段的流量，再确定流速可求得管径。消火栓给 水管道中的流速宜采用 s，不宜大于 s。 取 =s，由公式确定消防立管的管径， 34 1 5 . 6 1 01 . 8D =105据消防竖管管径规格要求选择直径为 1254 的竖管，则实际流速为 s。 7水箱设置高度 如果由高位水箱重力流保证建筑物最不利消火栓灭火所需要的充实水柱长度，则高位水箱高度按下式计算： H=hq+ 管 =0式中 H 水箱与最不利点消火栓之间的垂直高差， H 管 室内消火栓给水系统管网的水头损失， 水枪喷嘴造成设计所需要的充实水柱长度时所需水压， 表 3 消防水龙带的水头损失， 水箱的体积 V=30L/s 600s=18000L=18规规定当室内消防用水量超过 25L/s，经计算水箱的消防贮水量超过 18，仍可采用 18 8消防水泵的扬程的计算 消防水泵的扬程可按下式计算： b q d h h H =0消防水泵扬程： (1 1 5 1 2 ).=62据 s， =62择消火栓泵 2 台（ 1 用 1 备），型号：参数为：流量 Q=40L/s，扬程 20m。配带电机型号为机功率为 90 式中 消防水泵的扬程， 水枪喷嘴造成设计所需充实水柱长度所需水压， 消防水龙带的水头损失， h 管网的水头损失， 消防水池最低水面与最不利消火栓之间的几何高差， m。 9、水泵接合器的设置 水泵结合器数量： （ 10 15） 10 15） 2 个 由计算可知，应为室内消火栓系统设置 2 个水泵接合器，每个水泵接合器用 镀锌钢管接至室内消火栓管网上。 15 因此， 某教学楼内消火栓立面布置如图： 3图 3消火栓布置图 （ 1 层 10. 高层建筑消火栓给水系统 的安全设施 （ 1） 消防管网上的阀门 某教学楼内消防给水管应设置一定数量的阀门，以保证火场供水安全。阀门的布置应使管道在检修时，被关闭的立管不超过一条，一般可按分水节点的管道数 原则布置。消防管网上的阀门应经常处于开启状态，为防止检修管道（或消防设备）后忘开阀门或误关闭，阀门应有明显的启闭标志、信号，或在阀门开启后进行铅封。 （ 2） 高层建筑屋顶应设检查和试验用的消火栓，供本单位和消防队定句检验室内消火栓给水系统的供水能力时使用。这对保护本建筑物免受邻近火灾的威胁有良好的效果。 16 （ 3） 水泵接 合器 高层建筑消防给水管网系统均应设置水泵接合器。水泵接合器是消防车往室内管网供水的接口，当故障或室内消防用水量不足时，消防车队即从室外消火栓、消防水池或天然水源取水，通过水泵接合器将水送至室内管网，保证室内火场用水。 动喷水灭火系统及其有关计算 计基本数据 根据本建筑的功能及使用性质，火灾危险等级按中危险级级设计，其自动喷水灭火系统技术数据见表： 4 4自动喷水灭火系统技术数据 作用面积（ 2m ） 设 计 喷 水 强 度 L/ 喷头工作压力（） 计 算 用 水 量/(L/s) 延续时间（） 16 1 注： 2 喷头的布置 一般规定： 喷头布置在顶板易于接触到火灾热气流并有利于均匀布水的位置。布置间距在保护的区域内任何部位发生火灾都能得到一定强度的水量。喷头的布置成长方形采用直立型的喷头。 布置间距： 22 ； 查表可得 : R= S=D= 又由于本建筑物长为 50m,宽为 此，每层的喷头布置如图 3 17 图 3喷头布置（ 1 动喷水系统的水力计算 根据喷头布置图，并给每个节点编号，见上图 4水力计算结果可得下表 4 表 4自动喷水灭火系统水力计算表 前编号 后编号 流量（ L/S） 管径速（ m/s） 坡度（ ） 管长（ M） 流量系数 管件当量m 计算管 长m 水损压（ 后压（ 1 2 5 80 3 2 80 2 7 4 0 80 5 0 80 6 0 80 7 0 80 8 0 80 9 0 80 10 00 80 0 11 00 0 1 12 00 80 18 12 13 25 80 3 14 50 80 4 15 00 80 5 16 50 80 6 17 50 80 7 18 50 80 8 19 00 80 9 21 00 7 80 水强度校核： 从表 4统计算流量 Q=s，系统作用面积为 1600统平均喷水强度为 L/足轻中危险级建筑物防火要求 。 根据水力计算的结果和有关规范可得湿式自动喷水消防布置，如图： 3 3湿式自动喷水消防布置平面图 防水泵的计算和选择 根据表 4不利点喷头流出压力为 19 程水头损失为 部水头损失取沿程损失值的 20%，消防水泵的扬程为： 5 2 式中 ： 02 最高最远喷头的工作水头， 02 最高最远喷头与供水管或消防泵中心之间的几何高差，02 自动喷水灭火系统的沿程损失和局部损失之和， 02 制信号阀 (阀门直径选 100压力损失， , 02 20 第四章 某教学楼防烟排烟系统设计 目前许多高层建筑的排烟设计在确定排烟口的位置时带有很大的随意性，有的设计甚至根本不考虑内部隔断、排烟口的设置间距等因素对整个系统排烟效果的影响，从而没有按规范要求合理设置。按有关规定，排烟口的设计应注意如下几点： 1、用隔墙或挡烟垂壁划分防烟分区时，每个防烟分区应分别设置排烟口。排烟口应尽量设 置在防烟分区的中心部位，排烟口至该防烟分区最远点的水平距离不应超过 30 米； 2、走道的排烟口与防烟楼梯间的疏散口的距离无关，但排烟口应尽量布置在与人流疏散方向相反的位置处； 3、排烟口必须设置在距顶棚 以内的高度上。对于顶棚高度超过 3 米的建筑物，排烟口可设在距地面 的高度上，或者设置在地面与顶棚之间 1/2以上高度的墙面上； 4、排烟口的尺寸，可根据烟气通过排烟口有效截面时的速度不小于 10m/烟速度越高，排出气体中空气所占的比率越大，因此排烟口的最小截面积一般不应小于 方米； 5、同一分区内设置数个排烟口时，要求做到所有排烟口能同时开启，排烟量应等于各排烟口排烟量的总和。 根据要求和有关规范设计的防烟排烟系统如图 421 图 4防烟排烟系统 22 第五章 火灾自动报警消防联动控制系统设计 1、 方案的确定 根据高层民用建筑设计防火规范和火灾自动报警系统设计规范，该工程为一类高层建筑，是一级火灾自动报警保护对象。本建筑的火灾自动报警及消防联动控制系统采用集中报警系统，它有下列部分组成： （ 1） 消防控制室（设于首层）：内设集中报警控制器，总线 联动控制盘和多线联动控制盘，消防电话总机、火灾广播设备； （ 2） 探测回路：感温探测器：设于地下停车库和其它平时有烟场所。感烟探测器：设于住宅部分的电梯前室、公共走道、疏散楼梯，商场的经营大厅及除卫生间外的所有房间、消防泵房、变配所、电梯机房、值班室等所有公建用房。消火栓按钮：所有消火栓（水道专业提供）内。手动报警按钮：地下车库、商场及住宅部分的公共区域。水流指示器和湿式报警阀：水道专业提供位置； （ 3）控制回路： a 消防广播和声 光报警器：设置部位同探测器。 于地下车库和商场。 c 正压送风机：设于屋顶。 d 排烟风机：由通风专业提供，含排烟口和防火阀； （ 4） 其它： 应急照明和疏散指示照明，设置部位如下：消防电梯：由建筑专业提供，地下车库、商场、住宅部分的公共走廊、电梯前室和疏散楼梯。控制中心的组成、功能、特点控制中心设于首层，双路电源供电，末端自动切换，其组成前面已述； 在本设计中选 用的火灾报警控制器为 智能火灾报警控制器，其主要特点有： 置 32线数据传输采用 式，抗干扰性强； 树枝或环形结构均可； 黑匣子）且不会因断电而丢失，为分析火灾原因提供可靠依据； 启”或“隔离”操作。 本设计中选用的联动控制为 ，其特点为： 根据受控设备的数量任意组合； 在同一总线上，实 23 现全总线控制方式； c.“自动”、“手动”及“禁止”转换开关的设计，可杜绝误操作。本设计选取用的多线制动控制盘采用 ，专门用来控制消防系统中的主要消防设备，如消防泵、排烟机、送风机等，与 制器配接后，通过联动逻辑关系实现对联动设备的自动联动控制，也可利用联动控制盘上的启动按键对联动设备进行手动控制。 根据方案可得出火灾自动报警与消防联动控制系统设计如图 5 5灾自动报警与消防联动控制系统设计 2、 探测回路 探测回路包括探测器、手动报警按钮、消火 栓按钮、水流指示器、压力开关等，其产口的选型在此不再赘述，需要强调的是手动报警按钮应设在各层出入口明显位置，高度 满足在一个防火分区内任何位置到最邻近的手报按钮的步行距离不大于 25 m（在这一点上执行的是 16 92,国标 98 要求的是 30 m）。 3、 消防广播系统和警报装置 本设计装置了总线消防广播系统，消防广播平时兼作背景音乐和正常广播，发生火灾时，由控制中心输出单元通过信号线相关声光报警驱动模块或总线消防广播模块发出指令，若地下室发生火灾，则接通地下各层及首层；若首 层发生火 24 灾，则接通地下各层，首层及二层；若二层或二层以上发生火灾，应先接通火灾层及相邻的上、下层，以帮助现场人员疏散逃生，消防广播扬声器不应低于 3 W，且应满足在一个防火分区内任何位置到邻近的扬声器的步行距离不大于 25 m 的要求。根据各层建筑的格局，每层设置了若干数量的总线消防广播模块，对各层的扬声器分区域进行控制。为确保在火灾时报警区域发送火灾警报信叫，本设计除了设置灭火应急广播系统外，还在各报警区域内主要通道进出口、楼梯口、电梯前室、手报按钮及消火栓按钮旁设置了一定数量的火灾警报装置，如电铃声光讯响等 。 4、 消防电话系统 消防电话系统为多线制消防电话系统，根据工程需要的数量来确定电话主机的容量，按照规范要求，设计中在消防水泵房、变配电所、主要通风和空调机房、电梯机房、值班室、控制中心设置了消防电话分机；在各层的手动报警按钮处设电话插孔，由控制中心电话总机以放射式布线，引至消防电话分机和电话插孔。消防电话总机与电话分机或电话插孔之间呼叫方式是