消防设计

一、绪论1.1工程概况及设计范围1.1.1工程概况本工程为某高层地下车库的消防设计1.1.2设计范围该车库的消防设计主要包括五个部分：1）地下车库的防火分区、防烟分区；2）室内消火栓系统设计；3）室内灭火器配置；4）自动喷水灭火系统设计；5）防烟、排烟、加压送风系统设计1.2设计依据及规范1.2.1规范将设计过程中所参照的规范列入表1-1中。表1-1设计所参照的规范序号名称编号1234《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》《自动喷水灭火系统设计规范》《建筑给排水设计规范》《建筑灭火器设计规范》GB50067-97GB50084-2005GB50015-2003GB50140-20051.2.2依据(1)车库土建平面图(2)设计任务书二、结构防火设计2.1防火分类和耐火等级根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（GB50067-97）中第3.0.1的规定，对车库的防火分类如下表：表2-1车库的防火分类名称类别ⅠⅡⅢⅣ数量汽车库＞300辆151～300辆51～150辆≤50辆根据设计资料，该地下车库所设停车位超过了300，属于I类汽车库。《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》中的第3.0.3条明确规定，地下汽车库的耐火等级应为一级。各构件的耐火极限必须满足下表规定。表2-2个级耐火等级建筑物构件的燃烧性能和耐火极限2.2防火分区表2-3汽车库防火分区最大允许建筑面积耐火等级单层汽车库多层汽车库地下汽车库或高层汽车库一二级300025002000当汽车库内设有自动灭火系统时，其防火分区的最大允许建筑面积可按上表规定增加一倍。在该设计中，将第6停车区单独设置为一个防火分区，该防火分区的建筑面积约为20002m。将该防火分区单独设置为一个防烟分区。2.3疏散出口人员安全出口在每个防火分区分别设置两个，一个直接通向地下层室外，另一个通过一层出口疏散。根据规范：当地下、半地下建筑内有2个或2个以上防火分区相邻布置时，每个防火分区可利用防火墙上一个通向相邻分区的防火门作为第二安全出口。该设计在两个防火分区之间的防火墙上开了一道双向开启的甲级防火门，便于附近的人员通过另一防火分区逃生。疏散楼梯设计为防烟楼梯间，所有楼梯间和前室的门都是乙级防火门，并且向疏散方向开启。疏散楼梯的设计宽度为2.0m。三、室内消火栓系统设计3.1系统组成室内消火栓给水系统由室内消火栓、消防水枪、消防水带、消防卷盘、消火栓箱、消防水泵、消防水箱、消防水池、水泵接合器、管道系统、控制阀等组成。3.1.1室内消火栓室内消火栓的常用类型有直角单阀单出口、450单阀单出口、直角单阀双出口和直角双阀双出口四种，出水口直径为50mm或65mm。3.1.2消防水枪消防水枪是消火栓给水系统的终端出水设备，按出水水流状态可分为直流水枪、开花水枪和喷雾水枪三类。室内消火栓箱内一般只配置直流水枪，喷嘴直径规格有13mm、16mm和19mm三种，其中13mm和16mm水枪呵与50mm消火栓及消防水带配套使用，16mm和19mm水枪可与65mm消火栓及消防水带配套使用。3.1.3消防水带与室内消火栓配套使用的消防水带长度有15m、20m、25m和30m等规格，直径为50mm或65mm。水带长度需根据水利计算后选定。3.1.4消防卷盘消防卷盘用于建筑物内一般人员自救扑灭A类初起火灾。3.1.5消火栓箱消火栓箱具有给水、灭火、控制、报警等功能。其中的材料设备配置如下表所示：表3-1消火栓箱材料设备表设计中应根据计算确定其中设备的设置规格和数量。3.1.6消防水泵在临时高压给水系统中，灭火时消防水泵保证建筑消防给水系统内所需水压和水量。消防水泵宜与其他用途的水泵一起布置在同一个水泵房内，水泵房一般设置在建筑物的底层。水泵房应有直通安全出口或直通室外的通道，与消防控制室应有直接的通讯设备。设有两台或多台消防泵的泵站，应有两条以上的消防泵出水管与室内管网连接。本工程消火栓系统设加压泵两台，两台电动泵，互为备用，流量为30L/S，扬程为1.38Mpa，屋顶消防水箱底标高99.5米，设稳压泵两台，互为备用，流量为5L/S，扬程为0.25Mpa，火灾时，按动任一消火栓处启泵按钮或消防中心，水泵房出启泵按钮均可启动该泵并报警，泵启动后，反馈信号为消火栓处和消防控制中心。3.1.7消防水箱消防水箱对扑救初期火灾起着很重要的作用，水箱应设置在建筑物一定的高度位置，采用重力流向管网供水，经常确保消防给水管网中有一定的压力。重要建筑和高度超过50m的高层建筑，宜设置两个水箱（并联），以备检修或清时仍能保证火灾初期消防用水。水箱的容积由计算确定。消防水箱设置在低层合多层建筑的最高部位；建筑高度不超过lOOm的高层建筑，水箱高度保证建筑物最不利消火栓静水压力不小于0.07MPa。3.1.8消防水池消防水池用于无室外消防水源情况下，贮存火灾持续时间内的室内消防用水量。设计中将消防水池设于室内地下室的水泵房内。消防水池应设有水位控制阀的进水管和溢水管、通气管、泄水管、出水管及水位指示器等附属装置。消防水池的容积也根据计算后确定。3.1.9水泵接合器水泵接合器一端由室内消火栓给水管网底层引至室外，另一端进口可供消防车或移动水泵加压向室内管网供水。当室内消防泵发生故障或室内消防用水量不足时，消防车从室外消火栓、消防水池或天然水池取水，通过水泵接合器将水送至室内管网，供室内火场灭火。这种设备适用于消火栓系统和自动喷水灭火系统。水泵接合器有地上式、地下式和墙壁式3种。其接口为双接口，母个接口直径为65mm及80mm两种，它与室内管网的连接管直径不应小于100mm，并应设有阀门、止回阀和安全阀。室内消火栓给水系统应设水泵接合器，并应符合下列规定：①水泵接合器的数量应按室内消防用水量经计算确定。每个水泵接合器的流量应按10～15L/s计算。②消防给水为竖向分区供水时，在消防车供水压力范围内的分区，应分别设置水泵接合器。③水泵接合器应设在室外便于消防车使用的地点，距室外消火栓或消防水池的距离宜为15～40m。④水泵接合器宜采用地上式；当采用地下式水泵接合器时，应有明显标志。3.2系统分类(1)按系统分可分为室内外合用消火栓系统、室内独立消火栓系统与室内消火栓与生产、生活合并系统。设计中采用室内独立消火栓系统。(2)按给水方式可分为分区、不分区两种。消火栓栓口静压力超过0.80MPa采用分区供水。分区供水方式中又有串联和并联方式。该设计中只涉及地下车库，在不考虑地上部分的情况下不存在分区情况。(3)按给水压力可分为高压消火栓系统和临时高压消火栓系统。设计中采用临时高压消火栓系统。3.3给水方式的选择室内消火栓系统有以下几种给水方式：(1)由室外给水管网直接供水的消防给水方式宜在室外给水管网提供的水量和水压在任何时候均能满足室内消火栓给水系统所需的水量、水压要求时采用。(2)设水箱的消火栓给水方式宜在室外管网一天之内有一定时间能保证消防水量、水压时（或是由生活泵向水箱补水）采用。由水箱贮存lOmin的消防水量，灭火时由水箱供水。(3)设水泵、水箱的消火栓给水方式宜在室外给水管网的水压不能满足室内消火栓给水系统的水压要求时采用。水箱由生活泵补水，贮存lOmin的消防用水量，火灾发生时先由水箱供水灭火。正确选择给水方式是高层室内消火栓给水系统设计的关键。对于地下车库的设计，采用临时高压消火栓系统，选用设置消防水泵的给水方式。5.3.4设计计算(1)消防用水量本设计中的建筑工程的主题部分分为东区和西区两个部分，东区为SOHO，共24层，建筑高度为99m;西区为办公塔楼，共17层，建筑高度为75m;由《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95，2005年版，以下简称《高规》）3.0.1和3.0.4可知，该建筑属于一类公共建筑，耐火等级为I级。据规范7.4.6.5可知，消火栓栓口的静压力不应大于l.OOMpa时，当大于100Mpa，应采取分区给水系统。消火栓栓口的出水压力大于0.5Mpa时，应采取减压措施。由此可知，该建筑消火栓系统不需要进行分区，采用消火栓直接给水方式。由于东区SOHO塔楼的24层和西区办公塔楼的17层的消火栓栓口均要求充实水56柱为lOm，所以11层～18层的消火栓栓口的出水压力大于0.5Mpa，故应采取减压稳压措施，本设计中采用减压孔板进行减压。为了使系统安全可靠工作，采用独立临时高压给水系统，消火栓系统中的水压和流量平时不能完全满足灭火要求，在火灾发生时，要靠启动地下泵房内的消防水泵来满足室内最不利点的灭火要求。室内消火栓给水官网应设计成环状，保证供水安全。建筑内消火栓采用同一规格，设计采用单出口消火栓，消火栓口径为DN65mm，栓口装置距离地面l.lm，栓口出水方向与布置消火栓的墙壁垂直。配备衬胶水龙带长度为25m，水枪喷嘴口径DN19mm。每个消火栓处，设置直接启动消防水泵的按钮，按钮设置在消火栓箱内，以防被人为误按。消火栓分散布置在楼层走道、楼梯、大厅出口附近等明显和经常有人走动且易于取用的地方。在消防电梯前室设置消火栓，消防电梯前室的消火栓与室内其他的消火栓一样，无特殊要求，但不计入消火栓总数内。根据《高规》7.4.6可知，屋顶要设置一个试验消火栓，主要用以检查消防泵运转状况以及消防人员检查该建筑物内消防供水设施的性能。同时也可以用于扑救相邻建筑的火灾，保护本建筑不受其火灾的威胁。检验用的消火栓兖实水柱为lOm，水带长度为25m，消火栓口径为DN65mm，水枪喷嘴口径为DN19mm。完整的消火栓系统还必须要设置屋顶高位水箱，规范规定消防水箱应当满足建筑物火灾初期lOmin的消防用水量。由于该建筑属于一类建筑，根据《高规》7.4.7.1要求一类建筑高位水箱体积不应小于18m3，当计算的水箱体积大于18m3时，仍可按18D13来选取。高位水箱的设置高度应保证最不利消火栓静压力，当建筑高度不超过lOOm时，高层建筑最不利点的消火栓静压力不应低于0.07Mpa。本设计中的设计层高由于只有5.Om，不能满足建筑物内最不利消火栓的静水压力要求，故本工程中应设置增压设施。根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB50067-97)第7.1.8条规定：I类汽车库室内消火栓给水系统的用水量不应小于10L/s，且应保证相邻两个消火栓的水枪充实水柱同时达到室内任何部位。设计中取室内消防用水量为20L/s。(2)水枪充实水柱水枪充实水柱是消防水流的有效射程，其计算可根据室内最高着火点距地面高度、水枪喷嘴距地面高度和水枪射流倾角按式(5-2)确定，但根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB50067-97)第7.1.9条及《高规》7.4.6.2规定，水枪的充实水柱应通过水力计算确定，且建筑高度不超过lOOm的水枪的充实水柱不应小于10m。Hi-H2(5-2)Hm一—五口式中：日。——灭火所需的水枪充实水柱长度，m；日，——室内最高着火点距地面高度，m；日：——水枪喷嘴距地面高度，m；口——水枪射流倾角，一般取450~600。本建筑的层高最高一层为地面一层，其高度为6.0m，所以取H．=6.0m。水枪灭火时是由灭火人员掌握，喷嘴大概在与灭火人员胸前平齐的位置，取日：=1．om。汽车库内汽车着火一般都在接近地面的位置，水枪喷射时，喷射倾角不会很大，所以取a=450。将设计值带入式(5.2)可得6.0—1.0日m=‘%一=7.07m10埘所以按规定，应该取水枪充实水柱为10m。(3)水枪喷嘴处所需压力水枪喷嘴处所需压力按照下式计算10a，H。H。=——一(5—3)91一够口，日。式中：a，——实验的系数，当充实水柱高度为10m时，取1.20；H。——充实水柱高度，棚；缈——与水枪喷嘴口径有关的阻力系数，当喷嘴直径为19ImIl时，取0.0097：(4)水龙带水头损失Hd=10彳。dg三(5—4)式中日d——水龙带水头损失，kPa；L。——水带长度，m；彳：——水带阻力系数，见表5-5。(5)消火栓口所需水压为保证水枪的充实水柱长度，消火栓口所需水压按式(5-5)计算：H;h=Hq+Hd+HK(5-5)H=q-(