建筑消防技术

建筑消防技术建筑消防技术 课程设计课程设计 题目 某教学楼消防课程设计题目 某教学楼消防课程设计 2 目 录 前 言 3 第一章 建筑消防技术设计任务书 4 第二章 某教学楼总平面布局防火设计 6 2 1 总平面布局与平面布置 6 2 2 安全疏散设计 6 第三章 某楼消防给水系统设计类型选择 7 3 1 消火栓给水系统 8 3 2 自动喷水灭火消防系统 9 第四章 设计计算书 12 4 1 消火栓消防给水系统的计算 12 4 2 自动喷水灭火系统及其有关计算 15 4 3 消防水泵的计算和选择 17 第五章 某教学楼防烟排烟系统设计 19 第六章 火灾自动报警与消防联动控制系统设计 20 参考文献 25 后 记 26 3 前 言 随着我国经济建设的高速发展和人民生活水平的不断的提高 各类民用和 公共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 这些大量的建筑也不断的增加 也增加了建筑火灾的 危险性和危害性 因此 对建筑的消防工程的设计 施工 材料及管理方面都 提出啦新的技术要求 有力地促进本学科的理论与时间在深度和广度的进展 本设计在充分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 4 第一章 建筑消防技术设计任务书 一 一 建筑消防技术课程设计的目的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 二 XXXX 建筑物概况建筑物概况 1 总建筑面积 9600m2 高 27 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 三 课程设计的主要内容三 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 四 课程设计要求四 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 5 五 主要参考书五 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 GB50016 2006 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 GB50045 95 7 二氧化碳灭火系统设计规范 GB50193 93 8 低倍数泡沫灭火系统设计规范 GB50151 92 9 高倍数 中倍数泡沫灭火系统设计规范 GB50196 93 10 火灾自动报警系统设计规范 GB50116 98 6 第二章第二章 某教学楼总平面布局防火设计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 2 12 1 总平面布局与平面布置总平面布局与平面布置 2 1 1 建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 27m 层数为 6 层 每层高为 4 5m 建筑总面积为 9600m2 该教学楼为砖混结构 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 2 1 2 消防车道设计 外环路周边环道构成了主体建筑的消防环道 总体设计消防车道宽度为 5 0m 消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 2 1 3 消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 2 22 2 安全疏散设计安全疏散设计 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 7 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 2 0m 宽 安全疏散距离为 30m 防烟楼梯如图 2 1 图 2 1 带凹廊的防烟楼梯间 8 第三章 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 3 13 1 消火栓给水系统消火栓给水系统 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于 0 10MPa 以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 65mm 衬 胶水带带长度为 25m 时的水头损失为 0 086MPa 消火栓与消防车水罐入口的标 高差约为 1 5m 两者合计约为 0 10MPa 因此 最不利点消火栓的压力不小于 0 10Mpa 2 室内消防给水系统 消防用水量标准 本建筑高 27 米 属于高危险级根据 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 9 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 DN65 且长度为 25 米 采用衬胶 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 0 5MPa 时 应设置减压设施 静水压力大于 1 0MPa 时 应采用分区给水系统 3 23 2 自动喷水灭火消防系统自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 3 1 10 图 3 1 湿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 0 8 1 5m 范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 15mm 大于 6 米时 管径为 20 但最大长度不应大 于 20 米 11 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 12 第四章第四章 设计计算书设计计算书 4 14 1 消火栓消防给水系统的计算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 1 10m 栓口出水方向宜向下 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 一般楼层消火栓充实水柱 m a h Hm36 6 45sin 5 4 sin 0 屋顶消火栓充实水柱 10 00 m 式中 充实水柱的长度 m 建筑物内地卖弄之最高点的高度 m m H h 射流方向与地面的夹角 a 45 a 0 2 消火栓保护半径 mhlR af 5 24707 0 36 6 20 式中 消火栓保护半径 m 水龙带敷设长度 折减系数 0 8 f R a l 水枪射流上倾角按 45 计算 水枪口距建筑最高点的高度 h m 3 消火栓布置间距 mbRL f f f 65 342 2 式中 消火栓布置间距 m 消火栓保护半径 m f L f R 消火栓最大保护宽度 m f b 13 4 水枪喷嘴压力 一般楼层消火栓喷嘴所需水压 omH Ha Ha H mf mf q2 95 7 1 屋顶消火栓所需水压 omH Ha Ha H mf mf q2 58 13 1 式中 水枪喷嘴造成充实水柱所需的水压 q H 实验系数 f a 4 01 0 8019 1 mf Ha 与水枪嘴直径 d 有关的系数 实验得 3 1 0 25 0 dd 5 水龙带水头损失 水龙带采用麻织材料 omHqLAhxh dzd2 2 6966 0 式中 水龙带水头损失 水龙带阻力系数 d homH2 z A 水龙带的长度 m 实际通过的消防流量 d L xhq 2 s L 6 栓口所需的水压 每一层 30 14 dqxh hHHomH2 7 加压设施 加压设施采用消防泵 选择消防泵的主要技术参数是流量和扬程 1 消防泵的流量 消防泵的流量不应小于消火栓给水系统的消防用水量 15L s 根据 建筑设计防火规范 确定 2 消防泵的扬程应不小于消火栓给水系统所需的水压 即不小于 14 30 mH O 2 此工程采用符合以上两个条件且较经济的水泵两个 一备一用 某教学楼内消火栓立面布置如图 4 1 14 图 4 1 消火栓布置图 1 6 层 8 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 N 1 的原则布置 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 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 15 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 4 24 2 自动喷水灭火系统及其有关计算自动喷水灭火系统及其有关计算 4 2 1 设计基本数据 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 1 表 4 1 自动喷水灭火系统技术数据 作用面积 2 m 设计喷水强度 2 min LmA 喷头工作压力 喷头流量系数 延续时间 6 1 注 注 PamH 3 2 108 901 4 2 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 RDS2 22 ASD 查表可得 R 3 2m S 5 00m D 4 00m 又由于本建筑物长为 50m 宽为 32m 且喷头呈长方形布置 因此 每层的喷 头布置如图 5 2 16 图 4 2 喷头布置 1 6 层 4 2 3 自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 2 经水力计算结果可得下表 4 2 表表 4 24 2 自动喷水灭火系统水力计算表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 DN 流速 m s 坡度 Mpa M 管长 M 流 量 系 数 管件 当量 m 计算 管长 m 水损 Mpa 前压 Mpa 后压 Mpa 121 33252 510 007765800 65 60 04340 10 1434 232 93323 090 00805580270 05640 14340 1998 344 81502 270 002575803 558 550 0220 19980 2218 456 8503 20 005125803 18 10 04150 22180 2633 568 96702 540 002325804 29 20 02140 26330 2846 6711 21703 180 003635803 78 70 03160 28460 3163 7813 58802 740 002155805 210 20 0220 31630 3382 8916 04803 230 0035804 69 60 02880 33820 3671 91018 591002 150 000925806 911 90 0110 36710 378 101121 181002 450 00122 5806 18 60 01030 3780 3884 17 111221 181002 450 00124806 110 10 01210 38840 4005 121342 691253 220 001574808 712 70 01990 40050 4204 131464 741503 430 0014248010 514 50 02060 42040 441 141587 312002 840 0007148012 316 30 01150 4410 4525 1516110 182502 210 0003148017 221 20 00660 45250 4592 1617133 212502 670 0004648015 319 30 00880 45920 468 1718156 472503 140 0006348015 319 30 01220 4680 4802 1819180 023002 460 000328020 522 50 00680 48020 4871 1921180 023002 460 0003278018 345 30 01380 48710 7708 喷水强度校核 从表4 2中得出 系统计算流量Q 180 02L s 系统作用面积为1600m2 系 统平均喷水强度为6 75L min 6L min 满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 4 3 图4 3 湿式自动喷水消防布置平面图 4 34 3 消防水泵的计算和选择消防水泵的计算和选择 根据表4 2得管道总水头损失为0 4007MPa 最不利点喷头流出压力为 0 1Mpa 沿程水头损失为0 4007Mpa 局部水头损失取沿程损失值的20 为 0 08014 Mpa 消防水泵的扬程为 18 073 175 2 mHHhHHH kpppjppb 式中式中 供水管或消防泵处的压力 pb H0 2 mH 最高最远喷头的工作水头 p H0 2 mH 最高最远喷头与供水管或消防泵中心之间的几何高差 pj H 0 2 mH 自动喷水灭火系统的沿程损失和局部损失之和 p h0 2 mH 控制信号阀 阀门直径选100mm 的压力损失 kp H0 2 mH 19 第五章 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 0 8 米以内的高度上 对于顶棚高度超过 3 米 的建筑物 排烟口可设在距地面 2 1 米的高度上 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 s 进行计算 排烟速度越高 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 0 04 平方米 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 5 1 20 图 5 1 防烟排烟系统 第六章 火灾自动报警与 21 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 b防火卷 帘门 设于地下车库和商场 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SAN040 型智能火灾报警控制器 其主 要特点有 a 采用微电脑控制 配置32Kbyte高性能监控软件 总线数据传输采 用PWM 方式 抗干扰性强 b 与探测器及模块的连接采用无极性二总线方式 用树枝或环形结构均可 c 内设运行存贮器 即黑匣子 且不会因断电而丢失 为分析火灾原因提供可靠依据 d 自动检测功能 e 可对任意数量的探测器进 行 开启 或 隔离 操作 本设计中选用的联动控制为SAN100 型 其特点为 a 插箱式结构 可根据 受控设备的数量任意组合 b 联动设备通过模块与探测器挂接在同一总线上 实现全总线控制方式 c 自动 手动 及 禁止 转换开关的设计 可 22 杜绝误操作 本设计选取用的多线制动控制盘采用SAN110 型 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SAN040 控制器配 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7 1 图6 1 火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1 5m 并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JGJ T16 92 国标GB50116 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 23 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