毕业设计说明书.doc

31 目目 录录 1 概述 2 1 1 设计依据 3 1 1 1 技术规范 3 1 1 2 法律规范 3 1 2 工程概况 3 2 方案拟定 4 2 1 消防给水系统的分类 4 2 2 消防给水方式 5 2 3 系统选型 5 3 设计计算 6 3 1 消防水池和消防水箱容积计算 6 3 1 1 消防水池容积计算 6 3 1 2 消防水箱容积计算 8 3 2 室外消火栓给水系统设计计算 9 3 3 室内消火栓系统设计计算 9 3 3 1 设计计算依据 9 3 3 2 建筑室内消火栓系统设计计算 14 3 4 闭式自动喷水灭火系统设计计算 19 3 4 1 喷头的选用与布置 19 3 4 2 系统的竖向分区 19 3 4 3 水力计算公式 19 3 4 4 水力计算 24 结论 32 参考文献 33 致谢 34 33 1 1 概述概述 本建筑属于一类高层建筑 如表 1 1 表表1 1 建筑分类建筑分类 名称一类二类 居住建筑十九层及十九层以上的建筑十层至十八层的住宅 公共建筑 1 医院 2 高级旅馆 3 建筑高度超过 50m 或 24m 以上部分的任一楼 层的建筑面积超过 1000m2的商业楼 展览楼 综合楼 电信楼 财贸金融楼 4 建筑高度超过 50m 或 24m 以上部分的任一楼 层的建筑面积超过 1500m2的商住楼 5 中央级和省级 含计划单列市 广播电视楼 6 网局级和省级 含计划单列市 电力调度楼 7 省级 含计划单列市 邮政楼 防灾指挥调 度楼 8 藏书超过 100 万册的图书馆 书库 9 重要的办公楼 科研楼 档案室 10 建筑高度超过 50m 的教学楼和普通的旅馆 办公楼 科研楼 档案楼等 1 除一类建筑以外的 商业楼 展览楼 综合楼 电信楼 财贸金融楼 商住 楼 图书馆 书库 2 省级以下的邮政楼 防灾指挥调度楼 广播电视楼 电力 调度楼 3 建筑高度不超过 50m 的教学楼和普 通的旅馆 办公楼 科研楼 档案楼等 设计内容包括消火栓系统及自动喷水灭火系统 主要参照以下法律法规 高层建 筑的防火设计 必须遵循 预防为主 防消结合 的消防工作方针 针对高层建筑发生 火灾的特点 立足自防自救 采用可靠的防火措施 做到安全适用 技术先进 经济 合理 高层民用建筑设计防火规范 设计时根据建筑物的特殊情况选择合理 经济的 设计方案 33 1 1 设计依据设计依据 1 1 1 技术规范 1 建筑给水排水设计规范 GB50015 2003 北京 中国计划出版社 2003 2 建筑给水排水设计手册 第二版 M 北京 中国建工出版社 2008 3 全国民用建筑工程设计技术措施 给水排水 2003 M 北京 中国建工出版社 2003 4 中国建筑标准设计研究院 民用建筑工程给水排水施工图设计深度图样 北京 中国 建工出版社 2005 5 给水排水设计手册 1 2 10 11 续 1 续 4 册 北京 中国计划出版社 6 建筑工程设计编制深度实例范本 给水排水 M 北京 中国建工出版社 7 樊建军 梅胜 建筑给水排水及消防工程 M 北京 中国建工出版社 2005 8 给水排水国家标准图集 S1 S6 北京 中国建工出版社 9 建筑设计防火规范 GBJl6 87 GB50016 2006 北京 中国计划出版社 2006 10 自动喷水灭火系统设计规范 GB50084 2001 2005 版 北京 中国计划出版社 2005 11 高层民用建筑防火设计规范 GB50045 95 2005 版 北京 中国计划出版社 2005 12 自动排水灭火系统设计手册 北京 中国建工出版社 1 1 2 法律规范 中华人民共和国消防法 1998 年 9 月 1 日起施行 1 2 工程概况工程概况 受某市房地产开发公司的委托委托 设计商检西塔 B C 栋 商住楼 总建筑面 积 12576 29m2 高度 95 5 米 为一类高层建筑 地下 1 层为汽车库 层高 3 8 米 地上 30 层 层高 3 0 米 首层为综合商店和设备用房 二层为社区文化中心和内部仓 库 3 层 C 栋为住宅 B 栋为商场 4 30 层为住宅 每套房设两个卫生间 内设淋浴 器 台式洗脸盆 坐便 热水家庭热水器供给 据市政建设和环保部门批准文件决定 该住宅楼的生活给水和消防给水由小区给水泵站供给 进水管从建筑北侧市引入 污 33 水从大楼的南侧排出 与城市排水管网相连 雨水就近排出 该市设有城市污水处理 厂 不考虑地震影响 2 2 方案拟定方案拟定 2 1 消防给水系统的分类消防给水系统的分类 高层建筑必须设置独立的消防给水系统 其分类如下所述 2 1 1 按消防给水的压力的不同 分为高压消防给水系统 临时高压消防给水系统 和低压消防给水系统 其中临时高压消防给水系统在目前高层建筑中广泛采用 当室 内消防用水量达到最大时 其水压应满足室内最不利点灭火设施的要求 2 1 2 按消防给水系统的服务范围大小 可分为区域集中高压 或临时高压 消防 给水系统和独立高压 或临时高压 消防给水系统 区域集中高压 或临时高压 消 防给水系统是指数栋建筑共用一套消防供水设施集中供水 该系统便于管理 节省投 资 适用于集中建设的高层建筑 独立高压 或临时高压 消防给水系统为每栋建筑 单独设置给水系统 该系统较前者更安全 但管理分散 投资较高 适用于地震区或 区域内分散建设的高层建筑 2 1 3 按消防给水系统灭火的方式不同 可分为消火栓系统和自动喷水灭火系统 目前 在我国 100m 以下的高层建筑中 自动喷水灭火系统主要用于消防要求高 火灾危险性大的场所 100m 以上的高层建筑由于火灾隐患多 火势蔓延快 人员疏散 火灾扑救难度大 所以除面积小于 5m2的卫生间 厕所和不宜用水扑救的部位外 均 应设置自动喷水灭火系统 100m 以下的高层建筑 以水为灭火剂的消防系统仍以消火栓给水系统为主 各类 高层建筑中均应设置消火栓给水系统 高层建筑中同时需要设置消火栓给水系统和自动喷水灭火系统时 应优先选用两 类系统独立设置方式 若有困难 可合用消防水泵 在自动喷水灭火系统报警阀进水 口前将两类系统的管网分开设置 2 2 消防给水方式消防给水方式 消防给水有分区 不分区两种给水方式 后者为一栋建筑采用同一消防给水系统 33 供水 当消火栓给水系统中消火栓栓口静压力超过 1MPa 自动喷水灭火系统中管网压 力超过 1 2MPa 时 则需分区供水 否则消防系统压力过高 必然带来以下弊端 火灾 时 水枪 喷头出水量过大 高位水箱中的消防储水量很快就会用完 不利于扑救初 期火灾 一般自动喷水灭火系统中报警阀的工作压力为 1 2MPa 而室内使用的水龙带 一般工作压力不超过 0 80MPa 若最低处消火栓口静压力为 0 8MPa 时 为满足最不利 点消火栓所需压力 消防管道的工作压力已经接近 1MPa 若最低处消火栓口压力大于 0 8MPa 消防水泵启动时可能造成水龙带损坏使系统失去救火能力 不论是分区或不分区的消防给水系统若为高压消防给水系统 均不需设置水箱 由室外高压网直接供水 若为临时高压消防给水系统 为确保消防初期灭火用水 均 需设高位水箱 水箱的高度应该满足最不利喷头处工作压力不低于 0 05MPa 和建筑高 度不超过 100m 最不利点消火栓静水压不低于 0 07MPa 或建筑高度超过 100m 最不 利消火栓静水压不低于 0 15MPa 否则 应在系统中设置增压设备 以保证火灾初期 消防泵开启前 消防系统的水压要求 增压设备可采用稳压泵 也可以采用气压给水 设备 消火栓给水系统和自动喷水灭火系统中增压泵 稳压泵的出水量可分别以一个 消火栓的出水量 5L s 和 1 个喷头的出水量不小于 1L s 计 气压给水设备在系统中既可 升压又可以起到控制消防泵启动的作用 当救火放水时 气压水罐压力下降 压力传 感器动作控制水泵启动 所以气压罐只需保证消防水泵启动前所需水量 一般火灾初 期以 2 支水枪 5 个喷头工作考虑 消防泵启动时间以 30 秒计 故气压罐容积宜为 450L 2 3 系统选型系统选型 根据以上规定 结合设计建筑状况 本设计主要采用临时高压消防给水系统 对 设计建筑进行消火栓系统和自动喷水灭火系统设计和系统的布置 33 3 设计计算设计计算 3 1 消防水池和消防水箱容积计算消防水池和消防水箱容积计算 3 1 1 消防水池容积计算 高层建筑消防用水量按室内 外消防用水量之和计算 建筑物内设有消防栓 自 动喷水等灭火系统时 其室内消防用水量按需要同时开启的上述设备用水量之和计算 其自动喷水灭火设备的用水量 按现行 自动喷水灭火系统设计规范 计算确定 表表3 1 高层民用建筑消火栓给水系统的用水量高层民用建筑消火栓给水系统的用水量 消火栓用水量 L s 高 层 建 筑 类 别 建筑高度 m 室外室内 每根竖管 最小流量 L s 每支水枪最 小流量 L s 50 1510105 普通住宅 501520105 50 20201051 高级住宅 2 医院 3 二类建筑的商业楼 展览楼 综 合楼 财贸金融楼 电信楼 商住 楼 图书馆 书库 4 省级以下的邮政楼 防灾指挥调 度楼 广播电视楼 电力调度楼 5 建筑高度不超过 50m 的教学楼和 普通的旅馆 办公楼 科研楼 档案楼等 502030155 33 50 3030155 1 高级旅馆 2 建筑高度超过 50m 或每层建筑面 积超过 1000m2 的商业楼 展览楼 综合楼 财贸金融楼 电信楼 3 建筑高度超过 50m 或每层建筑面 积超过 1500m2 的商住楼 4 中央和省级 含计划单列市 广播 电视楼 5 网局级和省级 含计划单列市 电 力调度楼 6 省级 含计划单列市 邮政楼 防 灾指挥调度楼 7 藏书超过 100 万册的图书馆 书库 8 重要的办公楼 科研楼 档案室 9 建筑高度超过 50m 的教学楼和普 通的旅馆 办公楼 科研楼 档案 楼等 503040155 根据本建筑的性质 按规范规定本建筑按一类高层建筑消防给水要求设计 消火 栓系统最小供水量为 室外 30L s 室内 40L s 火灾延续时间规定为高层民用建筑商 业楼 展览楼 综合楼 一类建筑的财贸金融楼 图书馆 书库 重要的档案楼 科 研楼和高级旅馆等为 3h 其他高层建筑和低层民用建筑为 2h 自动喷水灭火系统为 1h 本设计采用火灾延续时间 3h 设计充实水柱取 0 12Mpa 在火灾延续时间内 室外消火栓用水量由室外消火栓供应 不储存在消防水池内 消防水池储存室内消火栓用水和自动喷水灭火用水量 根据 高层民用建筑设计防火 规范 规定 按 3 小时延续时间的室内外消火栓用水量和 1 小时自动喷水灭火用水量 之和进行消防水池容积的计算 消防水池的消防贮水量应按 3 1 式确定 3 1 TQQVf 21 6 36 3 33 式中 Vf 消防用水容量 m3 Q1 自动喷水灭火用水量 L s Q2 室内外消火栓用水量 L s 根据 3 1 式 得 Vf 3 6 24 09 3 6 40 3 518 72m3 自动喷水灭火用水量计算见 消防水池的总容量超过 500 m3 时 应分成 2 个的独立的消防水池 以便清洗和 检修时 仍能供应消防用水 2 个水池之间设连通管 连通管上设置控制阀门 消防水 泵应分别向两水池设吸水管或设共用吸水井 消防水泵从共用吸水井取水 补水时间 为 48h 补水量为 360 m3 消防水池的补水流量为 1 5 采用一 3600482 100072 518 sL 根 DN100mm 的给水镀锌钢管 消防水池设在水泵房内 方形 消防专用 钢筋混凝土制作 整体式施工 3 1 2 消防水箱容积计算 消防水箱的水只作为水量调节之用 其有效容积即为调节容积 消防贮水量的容积按存贮 10min 的室内消防用水量计算 3 2 3 24 1000 601040 1000 60 m Tq V 当室内消防用水量大于 25L s 经计算水箱储水量大于 18m3时 仍可采用 18m3 所以本设计消防水箱容积为 18m3 按规范规定 消防水箱要与楼面留有不小于 0 8m 的净空高度 取 0 8m 水箱具体尺寸见图纸 3 2 室外消火栓给水系统室外消火栓给水系统设计计算设计计算 室外消火栓系统为低压制 根据 高层民用建筑设计防火规范 规定 室外消火 栓供水流量为 30L s 室外消火栓用水量由室外消防给水管道供给 室外消防用水量不 贮存于消防水池中 根据每个室外消火栓用水量为 10 15L s 在室外环状消防给水管 网中设置 2 个室外地上式消火栓 型号为 SS100 1 0 3 3 3 室内消火栓系统设计计算室内消火栓系统设计计算 3 3 1 设计计算依据 1 消火栓的布置间距 33 1 单排消火栓两股股水柱到达室内任何部位的间距 3 3 22 bRS 式中 消火栓间距 m S 消火栓保护半径 m R 消火栓最大保护宽度 m b 2 消火栓保护半径 3 4 hcLR d 式中 水带展开时的弯曲折减系数 一般取 0 8 0 9 c 水带长度 d L 水枪充实水柱倾斜 45 时的水平投影长度 对一般建筑 层高h 3 3 5m 由于净高的限制 一般按 3m 计算 对于层高大于 3 5m 的建筑 h 为水枪充实长度 m sin45 m hH m H 2 消火栓口所需水压由下式计算 xh H 3 5 xhqdk HHhH 式中 消火栓口压力 mH2O xh H 水枪喷嘴造成某充实水柱所需要的水压 kPa mH2O q H 水流通过水龙带的承头损失 kPa mH2O d h 1 消火栓水枪喷口所需水压 3 6 1 fm q fm H H H 式中 与水枪喷口直径有关的系数 按实验得 其值列入 f d 3 0 25 0 1 ff dd 表 3 1 充实水柱高度 mH2O m H 33 实验系数 其值列入表 3 5 f 4 1 1980 0 01 fm H 表表3 2 系数系数值值 mmdf 131619 0 01650 01240 0097 表表3 3 系数系数值值 f mH2O m H68101216 f 1 191 191 201 211 24 按式 3 6 在已知确定的充实水柱值后 便可以求出产生的水枪喷口处压力 m H 值 上述的消防射流是垂直的 实际上在灭火时 水枪常和水平线呈 45 60 角 q H 试验表明充实水柱长度与倾斜角几乎无关 计算时充实水柱长度可取等于充实水柱垂 直高度 2 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 3 7 xhq qBH 式中 水枪喷口的射流量 L s xh q 水枪喷口造成某充实水柱所需要的压力 mH2O q H 水枪喷口直径 mm f d 流量系数 采用 1 0 水流特性系数 与水枪喷口直径有关 见表 3 4 B 表表3 4 特性系数特性系数B 33 水枪喷口直径 mm13161922 B0 3460 7931 5572 836 为简化计算 可查得mm 时 不同充实水柱长度 水枪喷口处的压力1316 19 f d 及实际流量 从而方便计算 3 消火栓水龙带水头损失 水带水头损失按下式计算 3 8 2 dzdxh hA L q 式中 水带沿程水头损失 mH2O d h 水带长度 m d L 水带阻力系数 见表 3 5 z A 表表3 5 水带阻力系数水带阻力系数值值 z A 水 带 直 径 mm 水带材质 506580 麻织 衬胶 0 01501 0 00677 0 00430 0 00172 0 00150 0 00075 3 给水管网管径和水头损失计算 1 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 2 4 D Qv 4Q D v 3 9 式中 管道设计流量 m3 s Q 33 管道的管径 m D 管道中的流速 m s v 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 1 4 1 8m s 不宜大于 2 5m s 2 沿程水头损失 y hil 3 10 式中 管段的沿程水头损失 kPa mH2O y h 计算管段长度 m l 管道单位长度水头损失 kPa m 对给水钢管按下列公式计算 i 当 0 4MPa 已知管道直径为 150mm 通过流量为 38 06L s 要采用调 压孔板消除此剩余水头 计算调压孔板直径 d sm D Q v 8 1 2 15 0 14 3 10 5 26 4 1 2 3 2 m33 0 1 8 1 2 0 1 H H 按 150mm 0 33m 可查得减压孔板直径 46mm 其他各层计算结果见表 3 12D 1 Hd 表表3 12 减压孔板的设置减压孔板的设置 楼层 配水管处压力 mH2O 剩余水头 H mH2O 换算后的剩余 水头 H1 mH2O 设置减压孔板支 管的管径 mm 减压孔板的 孔径 d mm 三层36 32 二层40 1627 266 5415043 一层43 7338 219 1715042 负一层50 7141 8610 0515040 5 喷头平均喷水强度校核 在作用面积内取最不利 4 个喷头围合范围内的平均喷水强度与规范规定的喷水强 33 度作比较 能否满足规定要求 L min m2 12341 44 1 33 6060608 6 4 3 3 3 4 3 3 3 4 3 3 3 p qqqqq W 本系统按中危险级设计 设计喷水强度为 6L min m2 平均喷水强度L min m2 设计喷水强度 6L min m2 符合规范要求 8 6 p W 2 水箱高度计算 火灾初期 消防水泵未启动以前由屋顶消防水箱提供 10min 的消防用水量 此时 最不利点喷头的工作压力为 5mH2O 以此来计算流量和水压 确定水箱的设置高度 水力计算见表 3 13 31 表表 3 13 流量特性系数法水力计算表流量特性系数法水力计算表 流量 L s 节 点 号 管段 号 流量 系数 k B 节点 压力 Pi mH2 O 节 点 qi 管段 Q Q2 L2 s2 管 径 DN m m 比阻 A s 2 L2 节点 间距 m 管 段 当 量 长 度 m 计算 管长 L m 水 头 损 失 h mH 2O 10 425 000 94 1 20 940 88250 43673 60 64 21 61 20 426 611 08 2 32 024 08400 04453 62 96 51 18 3 7 791 17 3 43 1910 18400 04453 62 46 02 72 4 10 511 36 4 54 5520 70500 01114 24 99 12 09 51 00412 60 5 69 1082 81700 00293 04 27 21 73 6 14 33 6 79 1082 81800 00123 04 37 30 72 7 15 05 7 89 1082 811000 00033 06 99 90 25 8 15 30 8 99 1082 811500 0000339522 112 534 60 10 9 15 40 9 109 1082 811500 0000339511 845 357 10 16 10 15 56 10 11 9 1082 811500 0000339594 3714 1108 50 31 h 10 87mH2O 1 水箱及增压设施 水箱高度 28 47mH2O 6 1125 087 105 H 由于水箱设置在塔楼顶部 由生活给水管供给 所以自动喷水灭火系统和消火栓 系统共用消防水箱 水箱的容积取 18m3 2 任意四个喷头平均喷水强度校核 消防水箱的供水 除了满足系统最不利点处喷头的最低工作压力外 还必须校核 喷水强度能否满足规范要求 L min m2 12341 44 0 94 6060605 7 4 3 3 3 4 3 3 3 4 3 3 3 p qqqqq W 按 喷规 规定 轻 中危险级的平均喷水强度不低于设计喷水强度的 85 本 系统按中危险级 级设计 设计喷水强度为 6L min m2 33 平均喷水强度 5 7L min m2 与设计喷水强度的 85 比较 p W p W 5 7 6 85 5 1 比较结果合格 3 水泵接合器的选择 按 高层民用建筑设计防火规范 规定 每个水泵接合器的流量按9550045 GB 计算 本建筑室内喷淋灭火系统设计流量为 故设置 2 套水泵接合器 sL 15 10sL 30 型号为 SQ100 地上式 公称直径为 100mm 公称压力为 1 6MPa 口径为 80 80mm 内扣式连接 31 结结 论论 论文主要以相关的国家规范为设计依据 通过平面布置 系统布置 水力计算和 计算结果分析 完成了对设计建筑的消火栓和自动喷水灭火系统的相关设计 论文主要完成了以下部分的设计 1 室外消火栓系统 主要确定了室外消火栓的数量 2 室内消火栓系统 主要包括 1 确定了室内消火栓的数量 平面布置 消火栓的规格 型号等技 术参数 并给出各层面的室内消火栓系统平面布置图 2 确定了室内消火栓系统的 布置形式及设置方式 3 确定了室内消火栓的给水技术参数 消防用水量 出口技 术参数等 4 完成了消火栓管网系统布置 并且按照技术规范对管道进行选型 5 进行了水力计算 确定管径大小 完成了室内消火栓系统的水泵选型设计 6 通过计算 在必要的地方考虑系统的增 减 压设施 3 自动喷水灭火系统设计 主要包括 1 喷头的选型 平面布置 绘制各层面的自动喷水灭火系统平面布 置设计图 2 确定了自动喷水灭火系统的布置形式 3 确定了系统管网形式 4 绘制了系统水力计算示意图 确定了各管段的管径 5 确定了管网压力损失 6 通过计算 完成了减压孔板的设计 7 确定了自动喷水