《建筑消防技术》课程设计

南华高校平安工程专业

《建筑消防技术》课程设计

设计名称：XX教学楼消防系统设计

学生姓名：胡国荣

指导教师：刘栋

设计时间：2008年12月

I前言

伴随着社会发展的历史进程，人与建筑的关系也越来越亲密，人类工作，生

活的更多时间是在建筑物内度过的，人们给予建筑的功能也更加困难和综合，大

体量的建筑也不断增加，这些都增加了建筑火灾的危急性和有害性。建筑物一旦

发生火灾，往往会造成巨大的财产损失和严峻的人员伤亡，因此，提高建筑物的

平安水平是建筑科技时刻关注的课题之一。所以，对于高层建筑的火灾预防，我

们要做好全面的打算。

这次我所做的《建筑消防》课程设计，就是针对于XX教学楼的防火而进行

的。

对于教学楼而言，在上课期间，学生人流量大，人员密集，所以必需做好平

安防火工作，坚决预防教学楼的火灾事故，不留下可能发生火灾的平安隐患，保

证学校的正常运转，老师的正常授课和学生的正常的学习。

本次课程设计由于本人的水平有限，设计时间较短，所以本次课程设计书中

难免存在缺点和不足之处，恳请老师和同学们的指责指正。

书目

I前言..................................................2

II建筑消防技术课程设计任务书........................................4

IIIXX教学楼总平面布局防火设计.......................................6

3教学楼的总体布局.................................................6

3.1总平面布局与平面布置.........................................6

3.2平安疏散设计.................................................6

4消防给水系统.....................................................7

4.1消火桧给水系统................................................8

4.2自动喷水灭火消防系统........................................10

IV后记..............................................................23

II建筑消防技术课程设计任务书

2.1建筑消防技术课程设计的目的

使学生更好地熟识和驾驭专业主干课《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：

L熟识建筑防火分区平面布置、平安疏散；

2.驾驭消火栓及自动喷水灭火系统的设计、布置、水力计算等；

3.熟识气体灭火系统的设计及计算；

4.熟识泡沫灭火系统的设计及计算；

5.熟识防烟排烟技术、消防电气、火灾自动报警与消防联动限制；

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。

2.2某教学楼概况

1.总建筑面积1600点；高13m,共4层,属于一类民用建筑

2.耐火等级二级

3.全框架结构；中等装修

4.建筑物位置在市中心，人口集中，学生数量多，人流量大

2.3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il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）。

2.4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

容必需概念精确，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、清楚，文笔流畅。设计合理，文字线条美丽，

图表清矮，符合规范；

3.独立完成。

2.5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.《建筑防火设计手卅》，北京：中国建筑工业出版社，1998；

4.《建筑灭火设计手卅》，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.《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)o

inxx教学楼总平面布局防火设计

合理的进行城市的总体布局，对保障建筑物的平安有干脆联系。在进行某楼

的总平面防火设计中，应当首先满意城市规划的要求，其次还要依据建筑物的运

用性质、建筑结构、火灾危急性、地理环境等因素，严格依据《建筑设计防火规

范》的规定合理设置进行合理布局

3教学楼的总体布局

3.1.总平面布局与平面布置

XX教学楼为一类民用建筑，建筑高度为13nb层数是4层，每层高3.5米,

建筑总面积为1600n?。该教学楼是框架结构，运用设计年限为50年，耐火等

级是二级，建筑美观、好用，适合现代城巾规划布局的要求。

该教学楼位于衡阳市区一所高校内，处于常胜西路，交通便利，人口密度大,

地理位置优越，主体建筑与四周接近建筑的防火间距均大于13m,符合规范要求。

消防车道设计

常胜西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

5.0m,实际主要车道达到10m,消防通道上空没有任何的障碍物，消防车道与本

建筑物之间没有阻碍登高消防车操作的树木和架空管线。

3.2平安疏散设计

平安疏散的规定

多层教学楼的平安疏散要求较简洁，疏散楼梯的最小宽度不应小丁•1.1米，

不超过6层的单元式住宅中一边设有栏杆的疏散楼梯，其最小宽度可不小于1

米。本次设计的教学楼高度为4层，其各层楼梯宽度都相同，略小于2米，满意

平安疏散的规定

平安疏散的路途设计

为保证楼内人员在火灾造成的各种危急中能够平安疏散，此教学楼平安疏散

的基本条件和《建筑防火规范》的要求，本教学楼设计参数如下:

1.限制运用影响疏散的建筑材料，以避开火灾发生时可能成为疏散障碍的因

素。

2.保证平安的疏散通道，疏散通道必需具有足以使这些人疏散出去的容量、

尺寸和形态，同时必需保证疏散中的平安，在疏散过程中不受到火灾烟气、火和

其他危急因素的干扰。

3.布置合理的平安疏散路途，力求简便，便于找寻，分辨，疏散楼梯位置要

明显。一般要设置明显的指示标记，应急灯及平安出口指示标记，便于人员的平

安疏散。

本教学楼的疏散通道旁边不存在影响平安疏散的长期积累物品和大量的易

燃物品，并且消防楼梯和防火门的宽度尺寸符合平安疏散的规定。平安疏散的路

途图如下图所示：（详图见附图1）

图1教学楼2层平安疏散路途图

注：由于教学楼4层布置一样，所以只给出2层的平安疏散路途图。

4消防给水系统

水作为灭火剂对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系统。该教学楼为多层

民用建筑，而旦地处市中心，人口密集，学生数量多，消防水源来自城市的白来

水管网。所以本次设计采纳了消火栓给水和自动喷水系统相结合的消防给水方

式。

4.1消火栓给水系统

依据消火栓给水系统服务对象的不同分为：城市消火栓给水系统、建筑室

外消火栓给水系统和建筑室内消火栓给水系统。依据消火栓给水系统加压方式的

不同分为：常高压消火栓给水系统、临时高压消火栓给水系统和低压消火栓给水

系统。依据生活、生产和消防是否合用又分为：生活、生产和消火栓合用系统，

生活、生产和消火栓分开系统。

基于和本次课程设计相关联的原则，我们着重介绍室内消火栓给水系统。

室内消火栓

室内消火栓箱内设置水枪、水龙带、消火栓、消防软管卷盘、消防水按钮

按钮等设备。水枪是主要的灭火工具，常用铝制造。室内消火栓水枪均为直流

式水枪，水枪的作用在于产生灭火所须要的充溢水柱C水龙带为麻织或衬胶的

输水软管。消火栓使具有内扣式接口的球形阀式龙头，一端与消防管相连，另

一端与水龙带相连。消火栓、水龙带、水枪之间均采纳内扣式快速接口连接，

在同一建筑物内采纳同i规格的消火栓、水龙带、水枪，以便于维护保养和替

换运用。消防软管卷盘式非职业消防人员扑灭初期火灾的有力武器。消防水泵

按钮必需在每个消火栓箱内或在其旁边设置，在城市水源压力和流量不足时采

纳。

本次课程设计中的教学楼，在各层都设置了4个消火栓，各层消火栓的布

置如下图：（详图见附图2）

图2教学楼2层消火栓布置图

注：由于教学楼4层布置一样，所以只给出2层的消火栓布置图。

低层建筑室内消火栓给水系统

建筑高度不超过9层的住宅以及高度小于24m的民用建筑物内设置的室内消

火栓给水系统，称为低层建筑室内消火栓给水系统。低层建筑发生火灾，利用消

防车从室外消防水源抽水，接出水带和水枪，就能干脆有效地扑救建筑物内的任

何火灾。因而低层建筑室内消火栓给水系统是供扑救建筑物内的初期火灾运用

的，这种系统的特点是消防用水量少、水压低。

依据建筑物的高度、室外消防给水管网所供应的水压和水量以及室内消防对

水压、水量等要求，其系统常见的有三种类型。

1.无加压消防水泉、无水箱的室内消火栓给水系统：当室外为常高压消防给

水系统，或室外给水管网的水压、水量任何时刻均能满意室内最不利点消火栓处

的设计水压和水量时，可采纳无加压消防水泵、无水箱的室内消火栓给水系统。

2.设有消防水箱的室内消火栓给水系统：在水压改变较大的城镇或居住区，

室外给水管网的水压在昼夜内间断性满意室内消防、生活和生产用水要求，如白

天用水高峰时管网水压不能满意要求，而在夜间或其他时间内，管网供水均能满

意室内消防，生活和生产用水要求，常设消防水箱储存lOmin的消防用水量，同

时调整生活、生产用水量。

3.设有消防水泵和水箱的室内消火栓给水系统：当室外给水管网的水压常常

不能满意室内消火栓给水系统最不利点消火栓灭火设备处的水量和水压时，采纳

这种系统。

由图可知，本教学楼兴纳的是无加压消防水泵、无水箱的室内消火栓给水系

统。

4.2自动喷水灭火消防系统

4.2.1自动喷水灭火系统简介

一、自动喷水灭火系统的组成及分类

自动喷水灭火系统是指由泗水喷头、报警阀组、水流报警装置（水流指示器

及压力开关）等组件，以及管道、供水设施组成，并能在发生火灾时喷水的自动

灭火系统。自动喷水系统大致可分为水滴式和喷雾式。水滴式可分为湿式自动喷

水灭火系统、干式自动喷水灭火系统、预作用自动喷水灭火系统、循环自动喷水

灭火系统和水幕系统以及雨淋喷水灭火系统。喷雾式喷水灭火系统可分为水喷雾

灭火系统和水喷雾冷却系统。

二、自动喷水灭火系统的基本功能

①能在火灾发生后自动地进行喷水灭火；

②能在喷水灭火饿同时发出警报，提示人们实行火火行动。

自动喷水灭火系统管网水力设计计算过程及原理

1主要设置场所

湿式自动喷水灭火系统用于性质重要且火灾危急性大的场所。

2确定建筑物的危急等级

依据建筑物、构筑物的火灾载荷（由可燃物的性质、数量和分布状况确定）、

室内空间条件（面积、高度）、人员密集程度、采纳自动喷水火火系统扑救初期

火灾的难易程度，以及疏散及外部增援条件等因素划分设置场所火灾危急等级。

建筑物内存在物品的性质、数量，以及其结构的疏密、包装和分布状况，将确定

火灾载荷及发生火灾时的燃烧速度与放热量，是划分自动喷水火火系统设置场所

火灾危急等级的重要依据,

共计：轻危急级、中危急级（其中又分为I级和n级）、严峻危急级（其中

又分为i级和n级）、及仓库危急级（其中又分为i级、n级和in级）。

（1）严峻危急级：火灾危急性大、可燃物多、发热量大、燃烧猛烈和扩散快速

的建、构筑物；

（2）中危急等级：火灾危急性较大、可燃物较多、发热量中等、火灾初期不会

引起快速扩散的建、构筑物；

（3）轻危急等级：火灾危急性小、可燃物量少、发热量较小的建、构筑物；

在设计闭式自动喷水灭火系统时应本着遵循“实事求是”和“有的放矢”的原则,

按各自的实际状况选择相应设计技术数据。

闭式自动喷水灭火系统管网中的管道种类如图2-1所示，每种管道在系统中的作

用是不同的，在计算时，也应作不同处理。

本次课程设计中的教学楼采纳的是湿式自动喷水灭火系统。其自动喷水灭火

系统的管道布置平面图及立面图如卜.：（详图见附图3）

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图3教学楼2层自动喷水系统管道布置平面图

注：由于教学楼4层布置一样，所以只给出2层的自动喷水系统管道布置平面图。

图4教学楼自动喷水系统管道布置立面图

3.确定设计作用面积

3.1设计作用面积的大小

设计作用面积是指一次火灾中按喷水强度爱护的最大面积。

设计时作用面积的选取应按建筑物的火灾危急等级来选取，各危急等级的数

据如表1所示：

表1自动喷水火火系统设计的基本数据和计算用水量

建筑物的危急等级设计喷水度作用面积喷头工作压力计算用水量

/m2/MPa

/[min•m2]/(L/S)

严峻I级122600.152

危急度n级162600.169

中危I级61600.116

险度n级81600.121

轻度危急41600.111

本次设计所选取的教学楼属于轻度危急的建筑物，由表1可得，该教学楼

的设计喷水强度为4L/(miirnf),喷头的作用面积为160nf,喷头的工作压

力为0.IMpa,计算用水量为11L/So

3.2设计作用面积的形态

在火灾发生时，火势由火源点呈辐射状向四周扩散，只有处于着火区域上

方的喷头才能有效地阻挡火势扩散，扑灭火灾。因此在设计面积形态选择上，我

们通常采纳正方形布置、长方形以及菱形等几种状况。

⑴正方形布置：支管的间距和喷头的间距均相等。

式中：L——正方形布置时设计作用面积的边长，m

A一一设计作用面积，m2

⑵长方形布置：支管的间距和喷头的间距不相等。

L=1.2x

式中：L一一正方形布置时设计作用面积的边长，m

A一一设计作用面积，m2

依据教学楼的的构造和面积几何形态，我们可以得出，本教学楼的支管间距

和喷头间距不相等，所以设计面积形态采纳的是长方形布置。依据长方形布置时

2

设计作用面积由上表得A=160m,所以边长L=l.2xVl60=48mo

3.3设计作用面积在管网中的位置

由于水力管网末端最不利点处的喷水强度、作用压力较其他点差，因此在管

网计算中，通常由管网系统的最不利点处喷头起先选取设计作用面积。

3.4每个喷头的喷水量计算

q=

式中：q------每个喷头的喷水量，L/min

P—喷头处的工作压力，MPa

K一一流量特性系数(见表2)

表2流量特性系数

喷头公称直径(mm)K

1057

1580

201匚)

对十此教学楼，我们采纳的喷头公称直径为15mm,所以其流量特性系数为

80,喷头处的喷水压力为0.IMpa,所以每个喷头的喷水量

q=80xVlOxO.l=80L/mino

3.5每个喷头的爱护面积的计算

A=4%/4%；

式中：片一一每个喷头的爱护面积，m2

Mo------最不利点喷头喷水量，L/川in

2

qu-----设计喷水强度，L/(min*m)

该教学楼最不利点喷头的喷水压力为0.IMpa时的喷水量，为80L/min,喷

头的设计喷水强度为4L/(min・m2),所以每个喷头的爱护面积为4=±国二20

4x4

2

mo

3.6依据喷头布置方式确定喷头布置间距

1.正方形布置：

式中：S——喷头呈正方形布置时的边长，m

2.长方形布置：

S^1.2XV^

式中：S一一喷头呈长方形布置时长边的边长，m

喷头布置间距为SW1.2XA/20=5.3m。

3.7自动喷水灭火系统的喷头限制数量

一个系统的报警阀门后限制的喷头数应有所限制，如表3

表3系统喷头限制数量表

限制喷头数/个

干式系统

湿式系统预作用系统

有排气装置无排气装置

800800500250

对于教学楼所采纳的湿式自动喷水系统，该系统的限制喷头数应采纳表上的

800个。

4管段水力计算

4.1管径的估算

由于工程实际中所采纳的管材质量以及施工单位存在差异，在工程设计中通

常要求管道内的水流速度不超过5m/s、配水管的入口压力不应大于0.40MPa。依

据这个标准再结合工程实践，通常在设计中为简化计算，在对系统进行计算前，

依据阅历依据不同管径配水管上最多允许安装的喷头数（见表4）,对管径进行

估算：

表4一般场所喷洒管网管径的初步确定

管径253240507080100

/mm

最多喷头数1345〜89〜1213〜3233〜64

/个

依据表4,从图3教学楼的管道布置平面图，我们可以看到该教学楼的最大

管径为100mm,所以喷头应采纳33-64个。

4.2对管道水流速度的校核

流速表达公式：

V,，=xQp

式中，匕，为流速，m/s；葭为流速系数，m/1；Qp为流量，L/so

表5流速系数表k、（单位：m/L）

管材管径/mm

1520253240507080100125150200250

钢管5.853.011.81.050.80.470.20.2040.10.00.0——

铸铁58383157553

管—0.10.00.00.00.021

278156631

该教学楼的流速系数依据表5可得，该教学楼的管材为钢管，所以流速系数

为0.115m/L,管材的流量为11L/S,管道流速匕,=0.115x11=1.265m/s〈5m/s,满

意一般工程设计的管道水流速要求。

4.3管道水头损失计算

管道的水头损失主要包括三个部分：沿程水头损失、局部水头损失和报警阀

水头损失。

沿程水头损失对于给水钢管按下列公式计算：

V2

1=0.00107—77,

D'3

其中，V为管道平均水流速度，m/s；d为管道计算内径，m0

局部水头损失可采纳当量长度法计算或局部水头损失取沿程损失值的20%

计算。

对于本教学楼，它的沿程水头损失对于给水钢管

i=0.00107^1^=0.0034Mpa

局部水头损失取沿程损失的20%计算，为0.0007Mpao

管道比阻值如下表：

表6管道比阻值表

钢管铸铁管

A（Q以L/s计

管径（mm）A（Q以L/'s计算）管径(nim)

算）

254367.07517.09

32938.61003.653

40445.31500.4185

50110.82000.09029

7028.932500.02752

8011.683000.01025

1002.674

1250.8623

1500.3395

4.4系统入口处所需压力

H=»+R+Z

式中：H——系统入口处所需压力，MPa

Eh一管道沿程和局部的水头损失的累计值(MPa),湿式报警阀、水流指

示器取值0.02MPa,雨淋阀取值0.07MPa；

Po一一最不利点处喷头的工作压力，MPa；

Z一一最不利点处喷头与消防水池的最低水位或系统入口管水平中线之

间的高程差，当系统入口管或消防水池最低水位高于最不利点处喷头时，Z应取

负值,MPa。

该教学楼的管道系统入口处所需压力为

力+Po+ZR.0034+0.0007+0.02+0.1+2=2.1241Mpa,)

5湿式自动喷水灭火系统计算

在上面的内容中，基本上包括了系统设计计算各个方面的数据，在设计各种

危急等级的建、构筑物的湿式自动喷水灭火系统时，其设计喷水强度，设计作用

面积和喷头工作压力应符合表7所示：

表7系统设计基本参数

喷水强度作用面积喷头工作压力

火灾危急等级

(L/minem2)(才)(MPa)

轻危急级4

I级6160

中危急级

11级80.10

严峻危急I级12

260

级n级16

注：系统最不利点处喷头的工作压力，不应低于0.05MPa.

在湿式自动喷水灭火系统中，设计喷水强度为4L/min-m2,作用面积为160

m2,喷头最大工作压力为最不利点的工作压力，为0.IMpa。满意条件。

6沿程计算原理介绍

沿程计算法计算原理图如下：：

压力线

图5计算原理图

⑴用喷头流量系数法求支管上各喷头的流量，喷头的K值由表2确定后，便可

由喷头处压力确定其流量，现在以图5为例说明计算过程。

①支管I尽端的喷头1为整个系统的最不利点，在规定的最小工作压力

H1的作用下，喷头1的流量为：

q=KxJ10x"|=80x710x0.05=56.56L/min

②喷头2的流量为：

IZ2

q2=Xrx[10x(H,+hI_2)]=KxJlOx%=58.46L/min

③喷头3、4的流量，同理为：

,/259

q3=Arx[10x(H2+/72_3)]=KXJ10X”3=-33L/min

式中hr2、儿飞、h,为各自管段的水头损失。

④节点5处的流量和水压为：

q5=Q4.5=q4+q3+q2+q1=56.56+58.46+59.33=174.35L/min

乩=H,+h4_5=0.05+0.0034=0.0534Mpa<.

式中h.5为水流通过4-5管段的水头损失。

⑤同样，若以支管】I上的喷头a为系统最不利点，Ha为规定的喷头最小工作压

力,可以对支管II进行计算，得到假设值H6'和Qk。

2、系统设计计算步骤

湿式自动喷水灭火系统的设计计算步骤大致如下：

㈠，确定所设计的建、构筑物的火灾危急等级；

。，确定设计所需的基本参数(见表6)；

㈢，依据设计参数选择系统类型；

㈣，选择和布置喷头，进行管网布置并绘制管网平面图；

⑹，依据管网平面图进行管网水力计算，并核算管网设计参数；

外，依据计算结果绘制管网平面图和系统图；

(七，依据计算结果选择消防器材，确定给水设施。

6.1自动喷水灭火系统及其有关计算

设计基本数据

依据本建筑的功能及运用性质，火灾危急等级按轻度危急级设计，其自动喷

水灭火系统技术数据见表8

表8自动喷水灭火系统的技术数据

作用面积设计喷水强度喷头工作压力

(Mpci)喷头流量系数延长时间(h)

(nr)[L/(min-nr)]

1604.00.1801

喷头的布置

一般规定：

喷头布置在顶板易干接触到火灾热气流并有利干名称布水的位置。布置间距

在爱护的区域内任何部位发生火灾都能得到肯定强度的水量。喷头的布置成长方

形采纳直立型的喷头。

布置间距：y/s2+D2=2RSDWA;

由图3可知,喷头的水平间距S=5m,喷头的垂直间距D=3.2m,所以R=2.96m,

取表中R=3.2m,危急等级为轻危急级，

查表可得：R=3.2mS=5.00mD=4.00m。

乂由于本建筑长为50m,宽为32m,且喷头呈长方形布置，因此，每层的喷头布

置如下图：

图6喷头布置图(1-4层)

依据喷头布置图，并给每个节点编号，见上图6.经水力计算结果可得下表9。

管

刖后流量流速管长流量水损前压后压

径

编编(1/s(m/s)(m)系数(Mpa)(Mpa)(Mpa)

lD

号号)

N)

121.33252.435.0800.02900.10000.1290

232.93255.525.0800.06390.12900.1930

345.81326.105.0800.02780.19300.2203

457.71503.635.0800.00420.22030.2245

569.62504.525.0800.00530.22450.2298

6715.27704.325.0800.00440.22980.2342

7825.37707.185.0800.00370.23420.2379

8940.96808.365.0800.00240.23790.2403

910G2.728012.795.0800.00370.24030.2440

101195.1610010.945.0800.00130.24400.2453

从表6-2得出,系统计算流量Q二表.16L/s,系统作用面积为1041