室内外消火栓流量、充实水柱设计计算书

2/2室内外消火栓流量、充实水柱设计计算书一、设计依据与参数1.1设计依据《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014（以下简称《消水规》）《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）1.2建筑基本参数参数名称符号数值单位说明建筑名称及类别—一类高层公共建筑—建筑总高度≤50m建筑总体积V50000m³含地下室建筑总高度H48m地上建筑高度耐火等级—一级—高层民用建筑火灾危险性—中危—综合办公类室内消火栓设计流量—查表取值L/s依据GB50974表3.5.2室外消火栓设计流量—查表取值L/s依据GB50974表3.3.2火灾延续时间T2.0h一类高层公共建筑，《消水规》表3.6.21.3室内消火栓系统基本参数参数名称符号数值单位说明消防水带长度L_d25m衬胶水带水带折减系数C0.8无量纲水带转弯折减消防水枪口径d19mm直流水枪水枪喷嘴处设计压力H_q0.35MPa高层建筑水枪充实水柱长度S_k13m高层建筑，《消水规》第7.4.12-2条水带比阻A_z0.00172—65mm衬胶水带水枪射流倾角α45°常规取值45°~60°注：根据《消水规》第7.4.12-2条：高层建筑、厂房、库房和室内净空高度超过8m的民用建筑等场所，消火栓栓口动压不应小于0.35MPa，且消防水枪充实水柱应按13m计算；其他场所，消火栓栓口动压不应小于0.25MPa，且消防水枪充实水柱应按10m计算。二、室外消火栓设计流量计算2.1计算公式建筑物室外消火栓设计流量直接依据《消水规》第3.3.2条查表确定：Q2.2符号说明Q室外——室外消火栓设计流量，单位：Q表3.3.2——依据建筑类型、体积、耐火等级查GB50974表3.3.22.3查表取值根据《消水规》第3.3.2条，建筑物室外消火栓设计流量不应小于表3.3.2的规定。步骤1：确定建筑分类及查表参数建筑类别：一类高层公共建筑（以办公为主）耐火等级：一级建筑体积V=50000m³依据《消水规》表3.3.2中“民用建筑—高层”分类查表【查表过程】根据GB50974-2014表3.3.2：高层民用建筑体积分区V≤50000m³：室外消火栓设计流量=30L/sV>50000m³：室外消火栓设计流量=40L/s步骤2：确定取值本建筑体积V=50000m³≤50000m³，属于体积分区下限，故：Q验证：建筑类宿舍、公寓等非住宅类居住建筑时，应按本表公共建筑确定；当单座建筑总建筑面积大于500000m²时，设计流量应按表内最大值增加一倍。2.4结论Q室外=30三、室内消火栓设计流量计算3.1计算公式建筑物室内消火栓设计流量直接依据《消水规》第3.5.2条查表确定：Q3.2符号说明Q室内——室内消火栓设计流量，单位：Q表3.5.2——依据建筑类型、体积、高度、耐火等级查GB50974表3.5.23.3查表取值根据《消水规》第3.5.2条，建筑物室内消火栓设计流量不应小于表3.5.2的规定。步骤1：确定建筑分类及查表参数建筑类别：一类高层公共建筑（以办公为主）耐火等级：一级建筑高度H=48m≤50m建筑体积V=50000m³依据《消水规》表3.5.2中“高层公共建筑”分类查表【查表过程】根据GB50974-2014表3.5.2：高层公共建筑建筑高度（m）体积（m³）消防用水量（L/s）同时使用水枪数量（支）每根竖管最小流量（L/s）≤50m（一类）V≤5000030615≤50m（一类）V>5000040815>50m（一类）—40815步骤2：确定取值本建筑高度H=48m≤50m，体积V=50000m³≤50000m³，属于表中分类高层公共建筑—一类—V≤50000m³分区，查表得：室内消火栓设计流量=30L/s同时使用消防水枪数量=6支每根立管最小流量=15L/s即：Q特殊修正（本建筑为多层/单层建筑变体处理时的备用公式）：当建筑物已设置自动喷水灭火系统且满足全保护时，室内消火栓设计流量可根据《消水规》第3.5.3条折减：多层建筑室内消火栓设计流量可减少50%，但不应小于10L/s。设有自动喷水灭火系统全保护时：Q本建筑未见自动喷水灭火系统全保护，故不折减。3.4结论Q室内=30L/sn0=615四、充实水柱计算4.1计算公式水枪充实水柱长度由栓口动压经水力计算反推求得。本计算书采用两种方法校核。方法一：由栓口动压反推充实水柱长度水枪喷嘴处流量公式：q或采用《消水规》推荐简化公式：q水枪充实水柱长度与水枪喷嘴压力的关系：H其中：q方法二：按《消水规》第7.4.12-2条直接取值S4.2符号说明qxh——μ——流量系数，取0.98（取值计算依据：根据《消水规》水力学原理，喷嘴流量系数按流体力学经验值取用，工程常用范围0.95~0.99）ω——喷嘴截面积，单位：m²d——水枪喷嘴直径，取19mm=0.019mg——重力加速度，取9.81m/s²Hq——水枪喷嘴处压力，单位：mH₂O（1MPa≈100mH₂OSk——水枪充实水柱长度，单位：ϕ——与喷嘴直径有关的系数，d=19mm时取1.19（依据水力学实验经验）B——水枪特性系数，L²/(s²·m)，按d=19mm查表取1.577（数值依据《消水规》附录B得，d=19mm时B≈1.577）11000、1000——无量纲经验常数，源自水射流实验数据处理4.3参数代入与分步计算步骤1：确定《消水规》要求的水枪充实水柱长度根据《消水规》第7.4.12-2条，高层建筑、厂房、库房和室内净空高度超过8m的民用建筑等场所，充实水柱应按13m计算，栓口动压不应小于0.35MPa（对应35m水柱）。本建筑为一类高层公共建筑，建筑净空高度约4m（标准层），但按规范要求高层建筑取13m：S步骤2：由充实水柱长度反推水枪喷嘴压力采用水枪充实水柱长度与水枪喷嘴压力关系经验公式：HH换算为兆帕：H注：此值为静力学理论推算值，实际水枪喷嘴工作压力受射流阻力等影响较大，工程中通常直接采用规范下限值0.35MPa进行设计，充实水柱按13m控制。步骤3：按栓口动压不小于0.35MPa校核充实水柱（保守简化法）取规范最低要求栓口动压：H由充实水柱压力基本公式反求Sk35=整理得：35×(1000-1.1935000-41.6535000=11041.65S计算表明，按理论公式，0.35MPa栓口压力对应的充实水柱长度仅为约3.17m。步骤4：按工程实际取值上述理论计算与规范要求（0.35MPa对应13m充实水柱）存在偏差，原因是充实水柱除喷嘴处压力外，水枪构造、射流倾角、空气阻力、射流直径等均有影响。工程设计中采用规范直接取值法（方法二）进行设计，理论公式仅作为校核参考。本设计按《消水规》第7.4.12-2条直接采用规范值：SH4.4水枪实际流量计算（校核单枪流量）步骤1：计算水枪喷嘴出流量根据水枪流量公式：qq步骤2：校核单支水枪流量是否满足灭火要求根据《消水规》第7.4.16条，室内消火栓栓口压力与流量应满足灭火要求。工程实践中，单支水枪流量一般在5L/s∼10L/s之间。计算所得9.33L/s在合理范围内，且大于5L/s最小值，满足灭火需求。4.5充实水柱投影长度计算4.5.1计算公式水枪充实水柱在水平面上的投影长度：L或考虑层高修正时：L4.5.2符号说明Ls——水枪充实水柱水平投影长度，单位：Sk——充实水柱长度，α——水枪射流倾角，取45°H1——室内最高着火点离地面高度，取4.0mH2——水枪喷嘴离地面高度，取1.1m4.5.3参数代入与计算简化算法（当层高≤充实水柱垂直分量时）：射流倾角45°，cos⁡L详细算法（按着火点高度修正）：着火点高度与喷嘴高度差：Δ直流通水枪充实水柱的垂直射高：H由于H垂直=9.19m4.6结论根据《消水规》第7.4.12-2条，Sk=13m充实水柱，对应栓口动压Hq=0.35MPa五、系统总消防用水量计算5.1计算公式总消防用水量由室内消火栓系统与室外消火栓系统两部分组成：V5.2符号说明V总——一次火灾总消防用水量，单位：Q室内——室内消火栓设计流量，Q室外——室外消火栓设计流量，T——火灾延续时间，一类高层公共建筑取2.0h，单位：h3.6——单位换算系数（1L/s=3.6m³/h）5.3参数代入与计算步骤1：计算室内消防用水量V步骤2：计算室外消防用水量V步骤3：计算总消防用水量V或直接代入公式：V5.4结论一次火灾所需最小消防储水量V六、消防水池有效容积校核6.1计算公式当市政给水不能保证室外消防用水量时，消防水池有效容积应包括室外消防用水量：V当市政给水可保证室外消防用水量时：V6.2符号说明V池——消防水池有效容积，单位：其余参数同第五章。6.3校核结论当市政给水无法保证室外消防用水量，或因消防水池容积受到场地条件限制需计入室外消防用水量时，消防水池有效容积不应小于：V七、消火栓保护半径与布置间距校核7.1计算公式消火栓保护半径：R消火栓布置间距（按两股水柱同时到达）：最大间距不应大于30.0m。7.2符号说明R——保护半径，单位：mLd——水带长度，C——水带折减系数，0.8（转弯处影响）Ls——水枪充实水柱水平投影长度，7.3参数代入与计算步骤1：计算消火栓保护半径R步骤2：校核最大布置间距根据《消水规》第7.4.10条：按2支消防水枪的2股充实水柱布置的建筑物，消火栓的布置间距不应大于30.0m。本建筑为高层公共建筑，消火栓的布置间距应满足两股充实水柱同时到达室内任何部位的要求。据此提出：为满足两股水柱同时到达，消火栓的布置间距不应大于30.0m，否则需要增加消火栓数量。如取最大间距30.0m≤30.0m规范要求，则满足规范。7.4结论R=29Smax≤30.0m八、汇总表及最终结论项目符号计算/查表值单位规范要求室外消火栓设计流量Q30L/s≥查表3.3.2室内消火栓设计流量Q30L/s≥查表3.5.2同时使用水枪数量n6支≥表3.5.2规定每根立管最小流量—15L/s≥表3.5.2规定充实水柱长度S13m≥13（高层建筑）栓口动压H0.35MPa≥0.35（