某民用建筑消防系统设计.doc

南华大学环境保护与安全工程学院建筑施工安全课程设计 南华大学安全工程专业 建筑消防技术课程设计 题目：某民用建筑消防系统设计班 级：安工101姓 名：胡文波 喻正发 许松林 邹成小洋 黄小波学 号：20104670135指导教师：谢 超2013年12月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、设备更佳、功能更广、技术更全、安全性更强的方向发展。然而大量建筑不断的增加，同时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了新的技术要求，这也促进了本学科理论与实践更进一步的发展。本设计在充分结合了国家有关的标准、和规范的内容，遵照“预防为主、防消结合”的消防工作方针，在总结我国自动喷水灭火系统的科研成果、设计和使用现状和查阅了国内有关科研、设计、生产、消防监督等方面的知识的基础上进行设计。 建筑消防技术课程设计任务书一、 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、XX建筑物概况1、总建筑面积 1600 m2；高 43.2 m，共 12 层，属于 一类 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、人口密度等。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）；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、建筑消防技术与设备，中国电力出版社，2011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）。 目录第一章 建筑防火11.1 工程概况11.2 建筑总平面防火及防火分区21.2.1 消防车道设计21.2.2 消防控制室位置及功能31.2.3 该建筑的防火分区31.3 安全疏散3第二章 消火栓及自动喷水灭火系统52.1 消火栓系统设计说明52.2 消火栓给水系统的计算62.3 自动喷水灭火系统说明112.4 自动喷水系统的水力计算12第三章 火灾自动报警系统163.1 火灾自动报警控制系统基本原理163.2 火灾报警区域163.3 火灾探测区域163.4 探测器的布置16后记21参考文献22第一章 建筑防火1.1 工程概况该民用建筑楼属一类高层民用建筑。平面布置成长方形，东西长为50m，南北宽为32m，建筑高度为43.2m,层数为12层，每层高为3.6m，该工程用地总面积为1600 m2，建筑总面积为19200 m2。其主要结构类型为钢筋砼框架剪力墙结构，建筑耐火等级为一级，结构设计使用年限为50年。主体建筑与周围邻近建筑的防火间距均大于13m，符合规范的要求。其平面布置图如下图。图1-1某民用建筑平面布置图1.2 建筑总平面防火及防火分区1.2.1 消防车道设计消防车道是供消防车灭火时通行的道路。设置消防车道的目的就在于一旦发生火灾后，使消防车顺利到达火场，消防人员迅速开展灭火战斗，及时扑灭火灾，最大限度地减少人员伤亡和火灾损失。消防车道穿过建筑物的门洞时，其净高和净宽不应小于4m；门垛之间的净宽不应小于3.5m。消防车道的宽度不应小于3.5m，道路上空遇有管架、栈桥等障碍物时，其净高不应小于4m。环形消防车道至少应有两处与其他车道连通。尽头式消防车道应设回车道或面积不小于12m12m的回车场。供大型消防车使用的回车场面积不应小于15m15m。 消防车道下的管道和暗沟应能承受大型消防车的压力。消防车道可利用交通道路，消防车道应尽量短捷，并宜避免与铁路平交。如必须平交，应设备用车道，两车道之间的间距不应小于一列火车的长度。当建筑物的沿街部分长度超过150m或总长度超过220m时，均应设置穿过建筑物的消防车道。高层建筑的底边至少有一个长边或周边长度的1/4且不小于一个长边长度，不应布置高度大于5m、进深大于4m的裙房，且在此范围内必须设有直通室外的楼梯或直通楼梯间的出口。 无论是建筑物底部留一长边或1/4周边长度，其目的都是为了使登高消防车能够展开工作。根据登高消防车功能实验证明，高度在5m，进深在4m以上的附属建筑，会影响扑救作业，因此，必须对附属建筑的高度、进深加以限制。设置直通室外的楼梯或出口，主要考虑人员从楼梯间进入，尽快到达火层，抢救被困人员，并进行火灾扑救。高层建筑的扑救面与相邻建筑应保持一定距离。高层民用建筑之间及高层民用建筑与其它建筑物之间除满足防火间距要求外，还要考虑消防车转弯半径及登高消防车的操作要求。外环路周边环道构成了主体建筑的消防环道，总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。1.2.2 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。1.2.3 该建筑的防火分区所谓防火分区是指采用防火分隔措施划分出的、能在一定时间内防止火灾向同一建筑的其余部分蔓延的空间单元。划分防火分区可以在建筑物一旦发生火灾时，有效地把火势控制在一定的范围内，减少火灾损失，同时可以为人员安全疏散、消防扑救提供有利条件。 防火分区按照防止火灾向防火分区以外扩大蔓延的功能可分为两类：其一是竖向防火分区，用以防止多层或高层建筑物层与层之间竖向发生火灾蔓延；其二是水平防火分区，用以防止火灾在水平方向扩大蔓延。 从防火的角度看，防火分区划分得越小，越有利于保证建筑物的防火安全。但如果划分得过小，则势必会影响建筑物的使用功能，这样做显然是行不通的。防火分区面积大小的确定应考虑建筑物的使用性质、重要性、火灾危险性、建筑物高度、消防扑救能力以及火灾蔓延的速度等因素。由建筑防火规范设计（后文中出现的建筑防火规范设计均以建规表示）知，该民用建筑楼的每个防火分区的最大允许建筑面积为1000 m2，防火间距取6m。1.3 安全疏散为保证楼内人员在因火灾造成的各种危险中的安全，此楼的安全疏散的基本条件和高层民用建筑设计防火规范（后文中出现的高层民用建筑防火规范设计均以高规表示）的要求，该民用楼的设计参数如下：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。安全疏散如下图。图1-2 安全疏散图第二章 消火栓及自动喷水灭火系统2.1 消火栓系统设计说明本消火栓系统由消防泵、消防管网，消火栓、水泵结合器、地下储水池和屋顶水箱组成。消火栓系统采用临时高压消防给水系统，初期灭火是由水箱供水，后期供水是由加压水泵供水。1）消防用水量标准本建筑高43.2米，属于中危险级，根据高规的规定及建筑物属性用水量标准：室内、外消防用水量均为20L/s，每根竖管最小流量为 5 L/s。 2）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，保证消防安全可靠；（2）高层建筑室内消火栓的直径采用65mm，配备的水龙带长度 25m，水枪喷嘴口径19mm；（3）立管管径为100mm，管材用钢塑管，消火栓直径为65mm，喷口直径为19mm，水龙带管径DN65且长度为25m，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43.2m,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30m，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、室内消火栓布置具体要求：1）消火栓栓口中心安装离地面高度宜为1.1m，栓口出水方向宜向下或与设置消火栓的墙面相垂直；2）消火栓应设在走廊内、楼梯间附近、大厅及出入口等易于取用的地点；3）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。2.2 消火栓给水系统的计算1、充实水柱的计算充实水柱按下列公式计算：式中为消防水枪充实水柱的长度；为室内最高着火点离地面的高度；为消防水枪喷嘴离地面的高度，一般取1.1m；为消防水枪的上倾角，一般取45度，最大不应超过60度。参照建规8.4.3.7，层数超过6层的公共建筑水枪的充实水柱不应小于10m。取充实水柱长度为12m。 2、消火栓保护半径R 3、消火栓布置间距 参照建规8.4.3室内消火栓的布置应保证每一个防火分区同层有2支水枪的充实水柱同时到达任何部位。故消火栓布置间距按保2股水柱到达室内同层任何部位计算。 （其中消火栓最大保护宽度b为8m）根据高规规定，消火栓间距不应大于30m，裙楼不应大于50m。该消火栓布置间距27.37m5L/s，满足要求。5、水龙带沿程水头损失水龙带采用衬胶水带，据建规查得其阻力系数为0.00172，故水龙带沿程水头损失为 6、消火栓出口压力（其中为消火栓栓口水头损失为20KPa2）7、消火栓给水管的确定消防立管考虑2股水柱作用，消防立管流量Q5.16210.32L/s，消火栓给水管道中流速宜采用1.4至1.8m/s,暂取1.6m/s。由公式 得D90.65mm,故消火栓立管采用DN100钢管, 1.31m/s ，i=0.367KPa/m。考虑4股水柱作用，消防立管流量Q5.16420.64 L/s、选用DN125管，1.68 m/s, i=0.451KPa/m。选取最不利点计算管路，计算草图见图2-1,计算结果见表2-1。图2-1 最不利点水力计算草图表2-1 最不利消火栓水力计算表 管段流量L/s管径mm管长m流速m/s单阻KPa/m水头损失m1-25.161003.60.660.110.42-310.321003.61.320.371.483-415.48100351.980.8427.34-515.48125101.980.636.35-620.64125601.980.6337.88、消防流量 5.16420.64 L/s9、消防扬程最不利点消防栓与消防水池水位标高之差为40.8m管路总水头损失：最不利点消火栓所需的工作压力：故消火栓系统所需的扬程为： 选水泵DA1-1254型两台，一用一备，水泵水量为25L/s，扬程为92m，电机功率为40KW,转速2950r/min。10、水泵结合器的选择室内消防流量为20L/s，一个DN100的水泵结合器的负荷流量为10-15L/s，故选用两个SQB100型水泵结合器。11、消防水池的确定室外消防用水量为20L/s，室内消防用水量20L/s，自动喷淋取16 L/s。消防储水量按满足火灾延续时间内的室内外消防用水量计算。消火栓用水量按3h，自动喷淋用水量按1h算。则有：进入水池的进水管取DN100的塑料管，按管路流速1m/s,估算进水量，以3h计算， 故消防水池的有效容积为： 校核：水池放空后，应由市政管网48h后供水蓄满， 满足要求，水池尺寸取12、高位消防水箱的确定消防水箱储水容积按存储10min的室内消防水量算，消防水箱的有效容积为：根据建规8.4.4及高规7.4.7.1知，经计算消防水箱所需消防储水量大于18m3时，仍可采用18m3。故消防水箱的有效容积可取18m3。根据给水排水标准图集选用消防水箱：容积为20m3，有效容积为18m3，规格为。13、屋顶水箱设置高度水箱的有效水深为1.93m,水箱底部与水箱间地面净空为1.0m,则水箱底部标高为：38.4+1.039.4m，水箱顶部标高为；39.4+2.441.8m，最高水位标高为41.73m,消防最低水位标高为38.5m。14、局部增压设施由于水箱高度已定，则需校核水箱高度是否满足最不利消火栓所需压力。最不利点消火栓静水压力为：（41.7337.3）4.43m，消防水箱至最不利点消火栓水头损失按2m算，按高规规定，最不利点消火栓静水压力应不低于0.07MPa,否则应设增压设备。现低于0.07MPa，故需设置气压给水设备，气压水罐调节水量为2支水枪30s的用水量，即有调节容积 气压罐总容积 （其中为气压水罐容积附加系数，隔膜式气压水罐取1.05；为气压水罐内最小压力与最大压力的比值，取0.7。）选择气压罐给水设备。选用40GDL6-128型增压泵2台，一用一备，其参数为：Q12/h ，H96m，电机功率为4KW。2.3 自动喷水灭火系统说明根据GB50084-2001自动喷水灭火系统设计规范规定，该建筑火灾危险等级为中危险I级，故其设计喷水强度为，设计作用面积A160m2，喷头工作压力为0.1MPa,最不利点喷头压力P不小于0.05MPa。闭式喷头动作温度为57，本建筑一至六层都设置喷淋系统，选用吊顶式玻璃喷头，喷头采用2.6m2.6m正方形布置，喷头距墙端不大于1.8m。不小于0.5m。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0.81.5m 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； 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； 其布置图如下图。图2-2标准层喷淋系统总布置图2.4 自动喷水系统的水力计算本建筑自喷系统由3根立管进行供水，一至二层由ZL-1供水，三至四屋由ZL-2供水五至六层由ZL-3供水。以ZL-1自喷系统为例进行水力计算，采用作用面积保护法进行设计计算。（1）喷头的出水量按下式计算：（其中K为喷头流量系数，取80。）各层压力均按0.1 MPa考虑，则出水量为1.33L/s。（2）理论流量按下式计算：设计喷水强度 理论流量（3）作用面积内的设计秒流量： 式中n为18个喷头数（4）作用面积内平均喷水强度：满足规范的要求。（5）作用面积形状按下式确定 作用面积长边的最小长度为： 作用面积短边。矩形长边平行最不利喷头的配水支管，短边垂直于该配水支管。 以ZL-1自喷系统为例进行水力计算，见表2-2，喷头布置如图2-3。图2-3 ZL-1喷淋系统水力计算图表2-2 ZL-1喷淋系统水力计算表管段管径mm喷头个数流量Q管道比阻值A管长m沿程水头损失流速m/s1-22511.331.770.43673.32.552.502-33222.667.080.093863.32.192.793-43233.9915.920.093863.34.934.194-55045.3228.300.011083.51.094.265-66567.9963.840.0061436.02.343.766-7801215.96254.720.0011682.60.722.447-81001823.94573.120.00027642.60.402.648-9 1002423.94573.120.00027643.00.462.679-1015012023.94573.120.000033961202.34 2.673、水泵选择最不利喷头与储水池最低水位之间垂直几何高度 最不利喷头压力最不利管沿程水头损失 报警阀压力损失喷淋泵扬程设计流量为 则喷淋泵选用 XBD6/40-1503型2台（一用一备）。配套功率为37KW，扬程为60m,进出口径为DN150。4、局部增压设施按GB50041995高规（2005版）规定：需要设置气压给水设备增压设施，气压水罐调节水量为5个喷头30s的用水量,即选择气压罐给水设备。选用40GDL6-125型增压泵2台，一用一备，其参数为：Q1L/s ，H60m，电机功率为4KW。第三章 火灾自动报警系统3.1 火灾自动报警控制系统基本原理火灾初期，控制系统将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理量，通过感温、感烟和感光等火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时显示出火灾发生的部位，记录火灾发生的时间。一般火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统、室内消火栓系统等相关设备联动，自动或手动发出指令，启动相应的防火灭火装置。3.2 火灾报警区域根据高规规定：由于设置了自动灭火系统，每个防火分区允许的最大建筑面积为2000 m2，而该教学楼的层面积为1600 m，所以可以将该建筑每层划分为一个防火分区。根据火灾自动报警系统设计规范（GB50117-2008）（后文中出现的火灾自动报警系统设计规范均以火规表示）规定，可将该建筑每层划分为一个报警区域。3.3 火灾探测区域 将报警区域按探测火灾的部位划分的单元称为探测区域。探测区域可以是一只探测器所保护的区域，也可以使几只探测器共同保护的区域，单一个探测区域在控制器上只能占有一个报警部位号。根据火规（GB50016-2008）规定，探测区域应按独立房间划分。每一个探测区域的面积不宜超过500 m2。根据以上规定和实际情况，将该建筑的每个房间、楼梯、厕所以及走廊均设为一个探测区域。3.4 探测器的布置 感温探测器、感温探测器的保护面积和保护半径应该满足下表3-1表3-1 探测器相关参数火灾探测器的种类地面面积S/房间高度h/m探测器的保护面积A和保护半径R房顶坡度15153030A/m2R/mA/m2R/mA/m2R/m感烟探测器S80h12806.7807.2808S806h126.710081209.9h6605.8807.21009感温探测器S30h8304.4304.9305.5S30h8203.6304.9406.3根据火规（GB50016-2008）规定，一个探测区域内所需设置的探测器数量，不应小于下式的计算值：NSKA （式中N为探测器数量，N应取整数；S该探测区域面积，m2；A探测器的保护面积，m2；K修正系数，该教建筑为一级保护对象，宜取0.80.9，取0.85.） 以下是对该建筑平面探测器的具体布置：1.室内（15m9m）的面积为135 m2，选择感烟探测器参数：A=60 m2，其保护半径R=5.8m，所以该室内中探测器的数量为：N11350.960=2.5所以该室内探测器取3个。布置如图3.1所示。a=4.0m，b=9.0m，查D5曲线，可知b的极限值为11m，大于9.0m，因此布置合理。图3-1 室内（15m9m）探测器布置平面图2. 室内（10m9m）的面积为90 m2，选择探测器参数：A=60 m2，其保护半径R=5.8m，所以该室内探测器的数量为：N1900.9601.67所以该探测器取2个。布置如图3-2所示。a=3.4m，b=9.0m，查D5曲线，可知b的极限值为11m，大于9.0m，因此布置合理。图3-2 室内（10m9m）探测器布置平面图3.男女厕所（5.5m4m）的面积为22 m2，选择探测器的参数：A=60 m2，其保护半径R=5.8m，所以厕所中探测器的数量为：所以男女厕所探测器各取1个。布置如图3.3所示。图3-3 男女厕所（5.5m4m）探测器布置平面图4.走廊（50m3m）的面积为150 m2，选择探测器的参数：A=80 m2，其保护半径R=6.7m，所以该走廊中探测器的数量为：N1500.9802.10该走廊探测器取3个，a=2m，b=14.93m，查D5曲线，可知b的极限值为13m，大于12.93m，所以不符合规范，所以探测器取5个，a=1.5m，b=9.7m。查D5曲线，可知b的极限值为13.4m大于9.7m，布置合理。布置如图3.4所示。图3-4 走廊（50m3m）探测器布置平面图5.同理，楼梯（5m9m）和（8m7.5m）选择的探测器均为1个。所以感温探测器标准层所需总数为：32+26+2+52+13=33个。标准层的探测器总布置如下图。图3-5 标准层的探测器总布置图后记这次的建筑消防系统设计让我受益匪浅。尽管设计中遇到了一大堆疑难，一些课本知识难以解决的困难，让此次设计进展一度缓慢，只得埋头各处收集参考资料努力学习，幸亏有老师和同学们的诚挚帮助，使得此次设计能够得以顺利快速完成。在短短两星期的摸索与学习中，让我体验了安全工作之艰辛，安全工作的重要责任，也让我意识到自已所学所用的知识甚少，须得不断丰富知识技能，增长工作经验，才