一類高層住宅建筑消防系統(tǒng)設計計算案例 1 1 8 9高層建筑由于火勢蔓延迅速，撲救難度大、較大的火災危險性，必須設置有效的消防系統(tǒng)。本設計中消防1.1消防水池和消防水箱的確定外給水管網(wǎng)不能保證室外消防用水量時，消防水池建筑的財貿(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應按3.00h計算，其他高層建筑可按2.00h計算。自動噴水滅火系統(tǒng)可按火災延續(xù)時間1.00h計算。外消防用水量。且室內(nèi)消防用水量包括室內(nèi)消火栓表7.2.2的規(guī)定，消火栓室外用水量Q?取20L/s,室內(nèi)用水量經(jīng)后面計算得Q?為21.58L/s,每根豎管最小流量為10L/s,每支水槍最小流量為5L/s。根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50084-2001附錄A劃分，本工程地下室屬P——噴頭工作壓力，MPa,取0.1MPa;K——噴頭流量系數(shù)，取80。q=K√10P=80×√10×0.1=80L/miV?=QT?=38.57×1×3600=138852LV=V?+V?+V?=216+233+139=588m根據(jù)《高層民用建筑設計防火規(guī)范》(GB5量大于500m3的消防水池，應分設成兩個能獨立使用的消防水池。本設計，兩座消防水池設置在一層，每座消防水池的容積為294m3,共計588m3。2、消防水箱按照我國建筑防火規(guī)范規(guī)定，消防水箱應貯存10min的室內(nèi)消防用水總量，以供撲救初期火災之用。所以，消防水箱儲水量按儲存10min的室內(nèi)消防用水量計算。式中：V——消防水箱貯存消防水量，m3;Vx=0.6Qx=0.6×(21.53+38.57)=36.規(guī)定，高位消防水箱的消防儲水量，一類公共建筑不應小于18m3;二類公共建筑和一類居住建筑不應小于12m3;二類居住建筑不應小于6.00m3。所以，本設計中，采用12m3的消防水箱，尺寸為4000(L)×2500(B)×1500(H)。證最不利點消火栓靜水壓力。當建筑高度不超過100m時，高層建筑最不利點消火栓靜水壓力不應低于0.07MPa;當建筑高度超過100m時，高層建筑最不利點消火栓靜水壓消防水箱最低水位35.90m,最不利點消火栓栓□的標高為27.50m,其高差為8.40m,故最不利點消火栓栓口靜水壓力高于0.07MPa,滿足高層建筑最不利點消火栓靜水壓力不應低于0.07Mpa的要求，不需設增壓設備。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)的火災而設置的固定滅火設備，是建筑物中最基本的當大于1.00MPa時，應采取分區(qū)給水系統(tǒng)。本設計中，消火栓栓□的靜水壓力小于R=C·La+hL?—一水帶長度，每條水帶的長度不應大于25m,m;h——水槍充實水柱傾斜45°時的水平投影長度，m,h=0.71Hm,對于本設計中的建筑，大部分層高為3m,由于兩樓板間的限制，取h=3m。式中：S——消火栓間距(2股水柱達到同層任何部位),m;計算結(jié)果符合《高層民用建筑設計防火規(guī)范》(GB50045-95)7.4.6.3條規(guī)定：消火栓的間距應由計算確定，且高層建筑不應大于30m,裙房不應大于50m。2、水槍噴嘴處所需水壓H?根據(jù)《高層民用建筑設計防火規(guī)范》(GB50045-95)7.4.6.2條規(guī)定：消火栓的水槍充實水柱應通過水力計算確定，且建筑高度不超過100m的高層建筑不應小于10m;建筑高度超過100m的高層建筑不應小于13m。7.4.6.6條規(guī)定：消火栓應采用同一型號規(guī)故水槍噴口直徑選19mm,查表得水槍阻力系數(shù)φ值為0.0097,充實水柱Hm選13m,查表得水槍實驗系數(shù)α值為1.21。α—一實驗系數(shù)，按表3-2-1取值為1.21;Hm—一充實水柱高度，mH?O,本設計取13m;φ——與水槍噴口直徑d有關的阻力系數(shù)，按表3-2-2取值為0.0097。68αφ3、水槍噴嘴射流量qxh根據(jù)《高層民用建筑設計防火規(guī)范》(GB50045-95)7.筑每支水槍最小流量為5L/s。查表，19mm噴□的水槍，水槍水流特性系數(shù)B為1.577。式中qxh—一水槍噴□的射流量，L/s;條規(guī)定：≤50m的公共建H?—一水槍噴嘴處的壓力，kPa;B——水流特性系數(shù)，與水槍噴口直徑有關，見表3-2-3取值為1.577。B4、水帶阻力h19mm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，充實水柱H選12m。查表，水帶阻力系數(shù)A?為0.00172。式中：h—一水帶沿程水頭損失，kPa;L?—一水帶長度，m;A?——水帶阻力系數(shù)，見表3-2-4取值為0.00172。麻織襯膠ha=ALaqxn2=0.00172×25×5.22=1.16m=15、消火栓□所需的水壓HhH為消火栓栓□水頭損失，按20kPa計算。Hh=H?+hu+H?sk=169+11.6+20=按照最不利點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。Hxo=H?+Ha+H=169+11.6+200.6=根據(jù)《高層民用建筑設計防火規(guī)范》(GB50045-95)7.2.2條規(guī)定：每根豎管最小流量為10L/s。查表，消防立管采用DN100的普通鍍鋅鋼管，流速v為1.15m/s,單位1點水槍射流量：式中：H?——消防水泵的壓力，kPa;H—一消火栓□所需水壓，kPa;H—一管網(wǎng)的總水頭損失，kPa;H?—一消防水池最低水面與最不利消火栓之間壓力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H=97.94kPa。H,=Hh+H+H?=200.6+97.94+27.80×10=5根據(jù)Qx=21.58L/s,H?=573.54kPa選XBD6.0/25-100多級消防泵兩臺，一用一備。水泵性能參數(shù)Q=25L/s,H=60m,電機功率N=動水泵站加壓向室內(nèi)管網(wǎng)供水。這種設備適用于消火栓給水系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)。數(shù)量應按室內(nèi)消防用水量經(jīng)計算確定。每個水泵接合器的流量應按1015L/s計算。本設計室內(nèi)消火栓用水量為21.58L/s,故決定選用兩個地上式SQS150-A型水泵結(jié)合器。9、減壓消火栓的設置根據(jù)《高層民用建筑設計防火規(guī)范》(GB50045-95)7.4.6.5條規(guī)定：消火栓栓□的式中：H?——計算層消火栓處的動水壓，kPa;H?—一管路的水頭損失，kPa。本設計中，消防水池池底至消火栓□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97.94kPa,消防泵的揚程為600kPa。根據(jù)計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H?=1.1iL=1.1×0.3111×31.69=H?=H?-(H?+H?)=600-(14+10.84)=575.16kPa消火栓編號與消防水池池與消防水池池單阻管道總水頭損失(kPa)動水壓力1層2層3層4層5層6層7層8層9層由上表計算數(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□壓1、用水量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10mH?O以上。Q?—一每個室外消火栓的用水量，10～15L/s;本設計中室外消火栓用水量取10L/s,本設計室外消防用水量為20L/s,水泵結(jié)合器數(shù)量為2個。所以，至少設4個地上式室外消火栓，型號為SS100/65。4、室外消火栓布置高層建筑均勻布置，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;水滅火系統(tǒng)的噴水強度為6L/(min·m2),作用面積160m2,噴頭壓力為0.1MPa。2、噴頭的選擇和布置考慮噴頭所處地點，根據(jù)具體環(huán)境選用噴頭。本設計布置—~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)設計規(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面積為12.5m2,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3、選擇噴水系統(tǒng)本設計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、供水管道和報警閥門(1)建筑物內(nèi)的供水干管一般布置成環(huán)狀，進水管不宜選擇兩條。(3)配水立管最好設置在配水干管中央，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)設計規(guī)范》(GB50084-2001)6.2.3條規(guī)定，濕式自動噴水滅火系統(tǒng)的每個報警閥控制的噴頭數(shù)為800個，本設計噴頭已超800個，分設兩6、管道負荷配水支管的直徑不應小于25mm,且每根配水支管設置的噴頭數(shù)不應大于8個。7、管材及安裝(1)管材、報警閥以后的管道應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大于1.2MPa。自動噴水滅火系統(tǒng)水力計算的目的在于確定管網(wǎng)各管段管徑、計算系統(tǒng)所需的供本設計中采用作用面積法進行噴淋系統(tǒng)的水力計算。面積內(nèi)，每個噴頭的噴水量均等于最不利點噴頭(1)確定最不利計算管路，并繪制噴水管道系統(tǒng)計算簡圖，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1處噴頭系統(tǒng)設計最不利點，從該點開始在(3)采用玻璃球噴頭，水壓用mH?O計，最不利點的噴頭壓力取10mH?O。(4)本設計自噴滅火系統(tǒng)最不利工作作用面積為184m2>160m2,符合要求。詳見(5)從系統(tǒng)最不利點1開始進行編號(節(jié)點包括作用面積內(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1的水壓10從節(jié)點1開始進行水力計算，直至作用面積內(nèi)最末兩個噴頭(節(jié)點12)為止，管段從節(jié)點10開始至自動噴水泵，管段累計流量不再增加，僅按38.57L/s計算管道自動噴水系統(tǒng)計算簡圖及計算表，見下圖及下表。(自動噴水滅火系統(tǒng)計算簡圖中，虛線框內(nèi)為最不利工作作用面積。)99節(jié)點管段公稱直徑d管段長度沿程水頭管段m23456+h-4+h-+h_.789(7)校核各管段流速管段管徑(mm)流速(m/s)管段管徑(mm)流速(m/s)注：1、流速V=KQ,K查表1-1。2、由上表知管段流速均未超過5m/s允許流(8)系統(tǒng)秒流量和自噴水泵所需的揚程作用面積內(nèi)系統(tǒng)設計秒流量Q?=38.57L/sH?—一最不利點噴頭的工作壓力，kPa;H?—一最不利點噴頭與消防水池最低液面之間的高度之差，kPa;HK—一報警閥的壓力損失，kPa;H,——水流指示器的壓力損失，kPa;根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》(GB50084-2001)9.警閥的壓力損失取0.04MPa,水流指示器的壓力損失取0.02MPa。H?=H?+H?+HK+H?+∑h=10+29.60+4+2+20.84×1.2根據(jù)Q?=38.57L/s,H?=70.61mH?O,選XBD7.2/40-125L立式多級消(9)驗算下列限值①作用面積之長邊邊長宜為作用面積值平方根的1.2倍。結(jié)合本設計為中危一級，任意作用面積內(nèi)的平均噴水強度應不低于6中危險級作用面積任意4個噴頭組成的保護面積內(nèi)的平均噴水強度不小于規(guī)定值的85%。本設計中，最不利作用面積內(nèi)節(jié)點3和節(jié)點4附近4個噴頭組成一個連通的保護