PAGE40一類高層住宅建筑消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u10346一類高層住宅建筑消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算案例 1201521.1消防水池和消防水箱的確定 1250181.3外消火栓系統(tǒng) 8261511.4自動噴水滅火系統(tǒng) 9高層建筑由于火勢蔓延迅速，撲救難度大、火災(zāi)隱患多，事故后果嚴(yán)重等原因具有較大的火災(zāi)危險(xiǎn)性，必須設(shè)置有效的消防系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)中消防系統(tǒng)包括：消火栓給水系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)。1.1消防水池和消防水箱的確定根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》7.3.3條規(guī)定：當(dāng)室外給水管網(wǎng)能保證室外消防用水量時，消防水池的有效容量應(yīng)滿足在火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)室內(nèi)消防用水量的要求；當(dāng)室外給水管網(wǎng)不能保證室外消防用水量時，消防水池的有效容量應(yīng)滿足火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)室內(nèi)消防用水量和室外消防用水量不組部分之和的要求。商業(yè)樓、展覽廳、綜合樓、一類建筑的財(cái)貿(mào)金融樓、圖書館、書庫，重要的檔案樓、科研樓和高級旅館的火災(zāi)延續(xù)時間應(yīng)按3.00h計(jì)算，其他高層建筑可按2.00h計(jì)算。自動噴水滅火系統(tǒng)可按火災(zāi)延續(xù)時間1.00h計(jì)算。本工程中，由于室外給水管網(wǎng)無法保證室外消防用水量，而且也無法保證供水的連續(xù)安全性，因此消防水池的有效容量設(shè)計(jì)需要滿足火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)室內(nèi)消防用水量和室外消防用水量。且室內(nèi)消防用水量包括室內(nèi)消火栓系統(tǒng)用水量以及自動噴水滅火系統(tǒng)用水量，室外消防用水量為室外消火栓系統(tǒng)用水量。同時，火災(zāi)延續(xù)時間取3.00h，自動噴水滅火系統(tǒng)的火災(zāi)延續(xù)時間取1.00h。1、消防水池(1)消火栓系統(tǒng)用水量本設(shè)計(jì)中建筑高度未超過50m，根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95）表7.2.2的規(guī)定，消火栓室外用水量取20，室內(nèi)用水量經(jīng)后面計(jì)算得為21.58，每根豎管最小流量為10，每支水槍最小流量為5。(2)自動噴水系統(tǒng)用水量根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50084-2001附錄A劃分，本工程地下室屬于中危險(xiǎn)Ⅱ級。噴頭流量計(jì)算：（3-2-1）式中：q——噴頭流量，min；P——噴頭工作壓力，，取0.1；K——噴頭流量系數(shù)，取80。min=1.33L/s作用面積內(nèi)的秒流量為：(3)消防水池容積根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95）7.3.3條規(guī)定，消防水池的總?cè)萘看笥?00的消防水池，應(yīng)分設(shè)成兩個能獨(dú)立使用的消防水池。本設(shè)計(jì)，兩座消防水池設(shè)置在一層，每座消防水池的容積為294，共計(jì)588。2、消防水箱按照我國建筑防火規(guī)范規(guī)定，消防水箱應(yīng)貯存10min的室內(nèi)消防用水總量，以供撲救初期火災(zāi)之用。所以，消防水箱儲水量按儲存10min的室內(nèi)消防用水量計(jì)算。計(jì)算公式如下所示：（3-2-2）式中：——消防水箱貯存消防水量，；——室內(nèi)消防用水總量，；因此，消防水箱貯存消防水量：。為避免水箱容積過大，根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95）7.4.7.1條規(guī)定，高位消防水箱的消防儲水量，一類公共建筑不應(yīng)小于18；二類公共建筑和一類居住建筑不應(yīng)小于12；二類居住建筑不應(yīng)小于6.00。所以，本設(shè)計(jì)中，采用12的消防水箱，尺寸為4000（L）×2500（B）×1500（H）。根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》7.4.7.2條規(guī)定：高位消防水箱的設(shè)置高度應(yīng)保證最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力。當(dāng)建筑高度不超過100m時，高層建筑最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力不應(yīng)低于0.07MPa；當(dāng)建筑高度超過100m時，高層建筑最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力不應(yīng)低于0.15MPa。當(dāng)高位消防水箱不能滿足上述靜壓要求時，應(yīng)設(shè)增壓設(shè)施。

消防水箱豎向布置圖如所示：圖3-2-1消防水箱豎向布置圖消防水箱最低水位35.90m，最不利點(diǎn)消火栓栓口的標(biāo)高為27.50m，其高差為8.40m，故最不利點(diǎn)消火栓栓口靜水壓力高于0.07MPa，滿足高層建筑最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力不應(yīng)低于0.07Mpa的要求，不需設(shè)增壓設(shè)備。

1.2室內(nèi)消火栓系統(tǒng)建筑消火栓給水系統(tǒng)是把室外給水系統(tǒng)提供的水量，經(jīng)過加壓（外網(wǎng)壓力不滿足需要時），輸送到用于撲滅建筑物內(nèi)的火災(zāi)而設(shè)置的固定滅火設(shè)備，是建筑物中最基本的滅火設(shè)備。消火栓的布置根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95）3.0.1條規(guī)定可知，本設(shè)計(jì)中的建筑屬于一類高層住宅建筑。7.4.6.5條規(guī)定：消火栓栓口的靜水壓力不應(yīng)大于1.00MPa，當(dāng)大于1.00MPa時，應(yīng)采取分區(qū)給水系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)中，消火栓栓口的靜水壓力小于1.00MPa，故為進(jìn)行分區(qū)給水。①消火栓保護(hù)半徑（3-2-3）式中：——消火栓保護(hù)半徑，m；——水帶展開時的彎曲折減系數(shù)，一般取0.8~0.9；——水帶長度，每條水帶的長度不應(yīng)大于25m，m；——水槍充實(shí)水柱傾斜45°時的水平投影長度，m，，對于本設(shè)計(jì)中的建筑，大部分層高為3m，由于兩樓板間的限制，取。②消火栓間距（3-2-4）式中：——消火栓間距（2股水柱達(dá)到同層任何部位），m；——消火栓保護(hù)半徑，m；——消火栓的最大保護(hù)寬度，應(yīng)為一個房間的長度加走廊的寬度，m；計(jì)算結(jié)果符合《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95）7.4.6.3條規(guī)定：消火栓的間距應(yīng)由計(jì)算確定，且高層建筑不應(yīng)大于30m，裙房不應(yīng)大于50m。同時，7.4.6.1條規(guī)定：消火栓應(yīng)設(shè)在走道、樓梯附近等明顯易于取用的地點(diǎn)，消火栓的間距應(yīng)保證同層任何部位有兩個消火栓的水槍充實(shí)水柱同時到達(dá)；7.4.6.8條規(guī)定：消防電梯間前室應(yīng)設(shè)消火栓；7.4.6.9條規(guī)定：層建筑的屋頂應(yīng)設(shè)一個裝有壓力顯示裝置的檢查用的消火栓，具體布置見圖紙。

2、水槍噴嘴處所需水壓根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95）7.4.6.2條規(guī)定：消火栓的水槍充實(shí)水柱應(yīng)通過水力計(jì)算確定，且建筑高度不超過100m的高層建筑不應(yīng)小于10m；建筑高度超過100m的高層建筑不應(yīng)小于13m。7.4.6.6條規(guī)定：消火栓應(yīng)采用同一型號規(guī)格，消火栓的栓口直徑應(yīng)為65mm，水帶長度不應(yīng)超過25m，水槍噴嘴口徑不應(yīng)小于19mm。故水槍噴口直徑選19mm，查表得水槍阻力系數(shù)值為0.0097，充實(shí)水柱選13m，查表得水槍實(shí)驗(yàn)系數(shù)值為1.21。（3-2-5）式中：——水槍噴嘴處的壓力，；——實(shí)驗(yàn)系數(shù)，按表3-2-1取值為1.21；——充實(shí)水柱高度，，本設(shè)計(jì)取13m；——與水槍噴口直徑有關(guān)的阻力系數(shù)，按表3-2-2取值為0.0097。系數(shù)值表3-2-1系數(shù)值表3-2-23、水槍噴嘴射流量根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95）7.2.2條規(guī)定：50m的公共建筑每支水槍最小流量為5。查表，19mm噴口的水槍，水槍水流特性系數(shù)B為1.577。（3-2-6）式中——水槍噴口的射流量，；——水槍噴嘴處的壓力，；——水流特性系數(shù)，與水槍噴口直徑有關(guān)，見表3-2-3取值為1.577。特性系數(shù)B表3-2-34、水帶阻力19mm水槍配65mm水帶，襯膠水帶阻力較小，室內(nèi)消火栓多為襯膠的水帶，本工程也選襯膠水帶，充實(shí)水柱選12m。查表，水帶阻力系數(shù)為0.00172。（3-2-7）式中：——水帶沿程水頭損失，；——水帶長度，m；——水帶阻力系數(shù)，見表3-2-4取值為0.00172。水帶阻力系數(shù)值表3-2-45、消火栓口所需的水壓為消火栓栓口水頭損失，按20kPa計(jì)算。6、消火栓管道水力計(jì)算按照最不利點(diǎn)消防豎管和消火栓的流量分配要求，最不利消防豎管為XHL-1，出水槍數(shù)為2支，相鄰消防豎管即XHL-2，出水槍數(shù)為2支。根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95）7.2.2條規(guī)定：每根豎管最小流量為10。查表，消防立管采用DN100的普通鍍鋅鋼管，流速v為1.15，單位水損i為0.2694kPa。1點(diǎn)水槍射流量：7、消防水泵的計(jì)算與選擇消防泵的流量，應(yīng)滿足火災(zāi)發(fā)生時建筑內(nèi)消火栓使用總數(shù)的每個消火栓的設(shè)計(jì)流量之和計(jì)算。消防水泵的揚(yáng)程按下式計(jì)算：（3-2-8）式中：——消防水泵的壓力，；——消火栓口所需水壓，；——管網(wǎng)的總水頭損失，；——消防水池最低水面與最不利消火栓之間壓力差，。由前計(jì)算已知，本設(shè)計(jì)中建筑的消火栓系統(tǒng)消防水量為，最不利點(diǎn)消火栓所需水壓為，消防水池池底標(biāo)高為-0.30m，最不利消火栓的標(biāo)高為27.50m兩者之間的高度差為27.80m。由消防水池最低水位至最不利消火栓的管道的水頭損失為。則消火栓泵的揚(yáng)程為：根據(jù)，選XBD6.0/25－100多級消防泵兩臺，一用一備。水泵性能參數(shù)，H=60m，電機(jī)功率N=30kW。8.、水泵結(jié)合器設(shè)計(jì)水泵接合器一端由室內(nèi)消火栓給水管網(wǎng)最底層引至室外，另一端進(jìn)口供消防車或移動水泵站加壓向室內(nèi)管網(wǎng)供水。這種設(shè)備適用于消火栓給水系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)。根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95）7.4.5.1條規(guī)定：水泵接合器的數(shù)量應(yīng)按室內(nèi)消防用水量經(jīng)計(jì)算確定。每個水泵接合器的流量應(yīng)按10～15計(jì)算。本設(shè)計(jì)室內(nèi)消火栓用水量為21.58，故決定選用兩個地上式SQS150-A型水泵結(jié)合器。9、減壓消火栓的設(shè)置根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95）7.4.6.5條規(guī)定：消火栓栓口的出水壓力大于0.50Mpa時，消火栓處應(yīng)設(shè)減壓裝置。各層消火栓處的動水壓值計(jì)算公式：（3-2-9）式中：——計(jì)算層消火栓處的動水壓，；——按最不利消火栓計(jì)算確定的消防水壓，即消防泵的揚(yáng)程，；——消防水池池底至消火栓口靜水壓，；——管路的水頭損失，。本設(shè)計(jì)中，消防水池池底至消火栓口靜水壓為278kPa，消防水池最低水位至最不利消火栓的管道的水頭損失為，消防泵的揚(yáng)程為。根據(jù)計(jì)算最有利消防立管即距離消防泵最近的消防立管各消火栓的動水壓值來確定設(shè)置減壓消火栓的數(shù)量。消火栓動水壓：同理，各樓層消火栓的動水壓計(jì)算值見下表：消火栓動水壓力計(jì)算表表3-2-6由上表計(jì)算數(shù)據(jù)可得，一層、二層的消火栓采用SNW65減壓穩(wěn)壓消火栓，栓口壓力設(shè)定為0.25MPa。1.3外消火栓系統(tǒng)1、用水量本設(shè)計(jì)中，建筑高度未超過50m，根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95）7.2.2條規(guī)定，確定該建筑消火栓室外用水量為20。2、室外消防水壓室外消防給水管道取DN150mm，布置成環(huán)狀，其出流水壓保證在10以上。室外消火栓數(shù)量計(jì)算公式：（3-2-10）式中：n——室外消火栓的數(shù)量，個；Q——室外消防用水量，20；——每個室外消火栓的用水量，10～15；——水泵結(jié)合器數(shù)量，個。本設(shè)計(jì)中室外消火栓用水量取10，本設(shè)計(jì)室外消防用水量為20，水泵結(jié)合器數(shù)量為2個。所以，至少設(shè)4個地上式室外消火栓，型號為SS100/65。4、室外消火栓布置根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95）7.2.2條規(guī)定：室外消火栓應(yīng)沿高層建筑均勻布置，消火栓距高層建筑外墻的距離不宜小于5.00m，并不宜大于40m；距路邊的距離不宜大于2.00m。1.4自動噴水滅火系統(tǒng)1、設(shè)計(jì)參數(shù)本設(shè)計(jì)建筑為一類高層住宅，根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50084-2001）附錄A可知，該建筑屬于中危險(xiǎn)級一級。根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50084-2001）表5.0.1可知，該建筑自動噴水滅火系統(tǒng)的噴水強(qiáng)度為6，作用面積160，噴頭壓力為0.1MPa。2、噴頭的選擇和布置考慮噴頭所處地點(diǎn)，根據(jù)具體環(huán)境選用噴頭。本設(shè)計(jì)布置自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)置在一~九層，選用ZST-15型噴頭(K=80)型玻璃噴頭，其最高使用環(huán)境溫度為68攝氏度。根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50084-2001）表7.1.2，噴頭正方形布置的邊長最大為3.6m，矩形或者平行四邊形布置的長邊邊長最大為4.0m，一只噴頭的最大保護(hù)面積為12.5，噴頭與墻最大距離為1.8m。具體布置及尺寸詳見噴淋平面圖及系統(tǒng)圖。3、選擇噴水系統(tǒng)本設(shè)計(jì)采用濕式自動噴水滅火系統(tǒng)，選用下垂型噴頭。此系統(tǒng)在噴水管網(wǎng)中經(jīng)常充滿有壓水，失火時，閉式噴頭的閉式鎖片熔化脫落，水即自動噴出滅火，同時發(fā)出火警信號。濕式自動噴水滅火系統(tǒng)用于常年溫度不低于4攝氏度，且不高于70攝氏度能用水滅火的場所，其優(yōu)點(diǎn)在于作用迅速，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。4、自動噴水系統(tǒng)給水方式10分鐘前：屋頂水箱→穩(wěn)壓泵→消防立管→自動噴水噴頭10分鐘后至1小時：消防水池→噴淋泵→消防立管→噴頭。5、供水管道和報(bào)警閥門（1）建筑物內(nèi)的供水干管一般布置成環(huán)狀，進(jìn)水管不宜選擇兩條。（2）每個閉式自動噴水滅火系統(tǒng)應(yīng)設(shè)控制閥、報(bào)警閥、水力警鈴和系統(tǒng)試驗(yàn)裝置。（3）配水立管最好設(shè)置在配水干管中央，配水支管宜在配水支管兩側(cè)均勻分布。（4）根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50084-2001）6.2.3條規(guī)定，濕式自動噴水滅火系統(tǒng)的每個報(bào)警閥控制的噴頭數(shù)為800個，本設(shè)計(jì)噴頭已超800個，分設(shè)兩個報(bào)警閥。報(bào)警閥間設(shè)在一層，具體布置位置見噴淋平面圖。6、管道負(fù)荷根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50084-2001）8.0.6條及8.0.8條規(guī)定，每根配水支管的直徑不應(yīng)小于25，且每根配水支管設(shè)置的噴頭數(shù)不應(yīng)大于8個。7、管材及安裝（1）管材、報(bào)警閥以后的管道應(yīng)采用鋅鍍鋼管或無縫鋼管。（2）對于濕式系統(tǒng)，管道可采用絲扣連接或焊接。（3）配水管道的工作壓力不應(yīng)大于1.2MPa。8、水力計(jì)算自動噴水滅火系統(tǒng)水力計(jì)算的目的在于確定管網(wǎng)各管段管徑、計(jì)算系統(tǒng)所需的供水壓力、確定高位水箱的安裝高度和選擇消防水泵。本設(shè)計(jì)中采用作用面積法進(jìn)行噴淋系統(tǒng)的水力計(jì)算。作用面積法，是假定在作用面積內(nèi)，每個噴頭的噴水量均等于最不利點(diǎn)噴頭的噴水量來簡化計(jì)算的方法。從系統(tǒng)最不利點(diǎn)噴頭開始，沿程計(jì)算各噴頭噴水量、管段的累積流量和水頭損失，直到達(dá)到設(shè)計(jì)流量為止。在此之后的管段，流量不再增加，僅計(jì)算沿程和局部水頭損失。（1）確定最不利計(jì)算管路，并繪制噴水管道系統(tǒng)計(jì)算簡圖，系統(tǒng)為枝狀管網(wǎng)。（2）地下室防火分區(qū)三右側(cè)末端的節(jié)點(diǎn)1處噴頭系統(tǒng)設(shè)計(jì)最不利點(diǎn)，從該點(diǎn)開始在噴頭處、管道分支接處按序進(jìn)行節(jié)點(diǎn)編號至自動噴水水泵。（3）采用玻璃球噴頭，水壓用計(jì)，最不利點(diǎn)的噴頭壓力取10。（4）本設(shè)計(jì)自噴滅火系統(tǒng)最不利工作作用面積為184160，符合要求。詳見自動噴水系統(tǒng)計(jì)算簡圖。（5）從系統(tǒng)最不利點(diǎn)1開始進(jìn)行編號（節(jié)點(diǎn)包括作用面積內(nèi)及以后管段噴頭處，管道分支連接處及變徑處），直至自動噴水水泵處。（6）中危險(xiǎn)級假定作用面積內(nèi)各噴頭處水壓和噴水量相等（即按節(jié)點(diǎn)1的水壓10即0.1，則：噴頭流量從節(jié)點(diǎn)1開始進(jìn)行水力計(jì)算，直至作用面積內(nèi)最末兩個噴頭（節(jié)點(diǎn)12）為止，管段累計(jì)流量29×1.33=38.57。從節(jié)點(diǎn)10開始至自動噴水泵，管段累計(jì)流量不再增加，僅按38.57計(jì)算管道沿程、局部水頭損失。自動噴水系統(tǒng)計(jì)算簡圖及計(jì)算表，見下圖及下表。（自動噴水滅火系統(tǒng)計(jì)算簡圖中，虛線框內(nèi)為最不利工作作用面積。）圖3-2-3自動噴水系統(tǒng)計(jì)算簡圖噴淋作用面積法計(jì)算表表3-2-7

（7）校核各管段流速各管段流速校核表表3-2-8流速系數(shù)表表3-2-9（8）系統(tǒng)秒流量和自噴水泵所需的揚(yáng)程①系統(tǒng)秒流量作用面積內(nèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)秒流量②自噴水泵所需揚(yáng)程噴淋泵的供水壓力按下式計(jì)算：（3-2-11）式中：——噴