建筑消防课程设计长市盛荣服装厂消防工程设计及其计算

1 各专业全套优秀毕业设计图纸 摘 要 本次设计为长春市盛荣服装厂消防工程设计及其计算，其工程概况：占地 面积约为 1228 平方米。有地下室,地上部分共有 4 层,建筑高度为 16.8m。地下 室内有水泵房。 消火栓灭火是最常用的灭火方式，它由蓄水池、加压送水装置（水泵）及 室内消火栓等主要设备构成，这些设备的电气控制包括水池的水位控制、消防 用水和加压水泵的启动。水位控制应能显示出水位的变化情况和高、低水位报 警及控制水泵的开停。室内消火栓系统由水枪、水龙带、消火栓、消防管道等 组成。在火灾发生时能及时有效的灭火。自动喷淋灭火系统，就是在火灾发生 的情况下，能自动开启喷头喷水灭火，以保障人身和财产安全的一种灭火系统。 自动喷水灭火系统是目前国际上应用范围最广、用量最大、灭火成功率最高、 且造价最为低廉的固定灭火设施，并被公认是最为有效的建筑火灾自救设施。 其广泛应用在高层建筑等火灾危险性较大的建筑物,为我国公共场所的火灾应急 救援做出了很大的贡献。 通过设计使我们掌握了有关消防工程中自动喷水灭火系统、消火栓系统及 消防水箱和水泵房设计的基本知识，解了管道的布置水力计算水泵的选择 水箱水池的计算等相关知识。 关键词：消火栓 自动喷洒 设计 2 目录 摘 要 .1 第一章 原始资料 .3 1.1 工程概况 .3 1.2 图纸资料 .3 1.3 文字资料 .4 第二章 室内消火栓系统设计及计算 .4 2.1 消火栓系统的组成 .4 2.2 室内消火栓的选用 .4 2.3 消火栓管网的布置与安装 .5 2.4 管材选择 .6 2.5 室内消火栓系统设计 .6 2.6 压力计算 .6 2.7 消防水力计算 .8 2.8 消防泵的选用 .10 2.9 消防水泵接合器 .11 第三章 自动喷洒灭火系统设计及计算 .11 3.1 自动喷洒系统的组成 .11 3.2 系统的选择 .12 3.3 管道的布置 .12 3.4 管材及其安装 .12 3.5 设计计算 .13 3.5.1 自动喷水灭火系统基本设计数据 .13 3.5.2 选择与布置喷头 .13 3.5.3 水利计算 .14 3.6 水泵接合器的选择 .17 第四章 消防水池、水箱设计 .18 4.1 增压泵设计 .18 4.2 气压水罐的设计 .19 4.3 消防水箱设计 .19 4.4 消防水池设计 .20 参考文献 .21 3 第一章 原始资料 1.1 工程概况 该服装厂厂房占地面积约为 1228 平方米。有地下室,地上部分公有 4 层,有 地下室,地上部分共有 5 层。地下室内有水泵房，五层为水箱间。建筑高度为 16.8m。室内外高差为0.45，冻土深度为 1.1m，当地环境最高温度为 35。 1.2 图纸资料 1、建筑首层平面图 1：100 2、建筑非标准层平面图，1：100。 3、地下室平面图（地下有消防给水之层） 。 4、顶层水箱平面图。1：100。 1.3 文字资料 1、建筑所在地区 长春 市。 2、建筑性质 厂房 3、城市给水管网管径 200 mm，管顶埋深 -1.800 m， 4、城市可靠供水压力 50 Kpa. 5、电源、城市可提供一路独立电源。 4 第二章 室内消火栓系统设计及计算 2.1 消火栓系统的组成 消火栓系统:消火栓用泵、消火栓、消防管道、水泵接合器，增压泵，屋顶 消防水箱，消防水池等构件组成。 2.2 室内消火栓的选用 1.室内消火栓给水管网布置为环状，与临时高压给水系统相连，当其中一 条进水管发生故障时，另一条仍能供给系统所需用水量； 2据建筑防火设计规范，厂房都属于低层建筑，确定室内消火栓消 防用水量为10L/s，每根竖管最小流量为10L/s；室内消火栓的布置间距最大不 超过30m； 3室内消火栓水枪的充实水拄不应小于 10m，消火栓口径应为 65，水 枪口径应为 19，保护半径不应超过 25。同层相邻室内消火栓的间距不应小 于 50，但高层汽车库和地下汽车库的室内消火栓的间距不应大于 30。 4室内消火栓应设在明显易于取用的地点，栓口离地面高度宜为 1.1，其出水方向宜与设置消火栓的墙面相垂直。 5. 超过六层的塔式(采用双出口消火栓者除外)和通廊式住宅、超过五层 或体积超过10000m 的其他民用建筑、超过四层的厂房和库房，如室内消防竖 管为两条或两条以上时，应至少每两根竖管相连组成环状管道。每条竖管直径 应按最不利点消火栓出水，并根据建筑设计防火规范中的表8.5.2 规定的流量 确定。 2.3 消火栓管网的布置与安装 1室内消防管网应布置成环状，向其供水的输水干管不应小于 2 条，其 中 1 条发生故障时，其他输水干管仍然满足消防给水系统设计流量；在室内消 防管不能形成环状网时，可利用室外给水管网与进水管形成环状网。 2室内消火栓给水管网布置为环状，与临时高压给水系统相连，当其中 5 一条进水管发生故障时，另一条仍能供给系统所需用水量。 3设有两台或两台以上消防泵的泵站，应有两条或两条以上的消防泵出 水管与室内的消防管网连接。 4当建筑物内同时设有消火栓给水系统和自动喷水消防系统时，可共用 一个消防水泵房。但应将自动喷水设备管网与消火栓给水管网分开设置。 5. 室内消火栓的布置，应保证有两支水枪的充实水柱同时到达室内任何 部位。 6. 室内消火栓的布置间距根据两支水枪同时到达室内任何部位为原则， 经计算确定。 7. 水枪的充实水柱长度应由计算确定，一般不小于 7 m，但超过 6 层的 层用建筑、库房，人防工程，车库和建筑高度不超过 100 m 的高层建筑，不应 小于 10 m。 2.4 管材选择 1.消火栓管道安装 本设计中,消火栓管道安装要求与生活给水管基本相同,管材采用热浸镀锌 钢管。 2消火栓立管管径为 DN100mm，消火栓口径为 65 mm,水枪喷嘴直径为 19mm，水龙带为衬胶，直径 65 mm，长 25 m； 3消火栓口离地面高度为 1.1 m 2.5 室内消火栓系统设计 消火栓给水系统水力计算的主要任务是根据规范规定的消防用水量及要求 使用的水枪数量和水压确定管网的管径，系统所需的水压，水池、水箱的容积 和水泵的型号等。 该建筑总长 45m ,宽 27m.,高度 16.8m.。按建筑设计防火规范 （GB 50016-2006）要求，消火栓间距应保证统称任何部位有两个消火栓的水枪充实 水柱同时到达。 选用 DN65 消火栓，水枪口径 19 mm，衬胶水龙带长 L=25 m。 6 2.6 压力计算 根据规范要求，消火栓的布置间距应保证同一层任何部位有 2 支消火栓的 水枪充实水柱同时到达。 1.水枪充实水柱长度 取水枪的上倾角 = 45，则充实水柱长度按下式计算： 45sin21HSk 其中， 水枪充实水柱的长度，m；kS 室内最高着火点离地面的高度，m； 取 4.2m。1H 水枪喷嘴离地面的高度，m； 一般取 1m。2 则有： 5.4sin.kS 根据规范要求，其水枪充实水柱长度 不应小于 10 m。故取 为 12 mkSkS 2.消火栓保护半径 消火栓保护半径按下式计算： hLCRd 其中， 水带展开时的弯曲折减系数， 取C8.0 水带长度， 25 mdLdL 水枪充实水柱倾斜 45时的水平距离 h 则有，R=0.825+0.714.5=23.195m 在消火栓平面布置时，结合建筑平面图，建筑防火分区，分别以 23 为消火 栓保护半径，室内消火栓应设在明显易于取用的地点. 栓口离地面高度宜为 1.1m，其出水方向宜与设置消火栓的墙面相垂直。消 火栓口径 DN65mm，配备水龙带长度为 25m，水枪喷嘴口径 19mm。 3.水带阻力损失： 本设计中，19mm 的水枪配 65mm 的水带，衬胶水带阻力较小，室内消火栓 水带多为衬胶的。因此，本设计中亦选择衬胶水带，查表可知 65mm 的水带阻力 7 系数 值为 0.00172。因此，水带阻力损失为：dA .1625017.2xhdqLAHOmH2 式中： 消防水带阻力损失，mH 2O； d 水带阻力系数，查表得 =0.00172；Ad 水带有效长度，m；dL 水枪喷嘴出流量， L/sxhq 4.消火栓口所需水压 ：XhH 16.20716.skqd OmH2 式中： 消火栓口的水压，mH 2O；xh 水枪喷嘴处水压，mH 2O；qH 水带的水头损失，mH 2O；d 消火栓栓口水头损失，mH 2O，宜取 2mH2Osk 2.7 消防水力计算 按照最不利点消防竖管和消火栓的流量分配要求,最不利点的水枪喷嘴出 流量满足要求，则其他均满足要求。 进行消火栓给水系统水力计算时，按图 2 管路计算； 8 图 2 消火栓系统水力计算管路 配管水力计算见表（2-1） 。 9 表 2-1 消火栓给水系统配管水力计算表 计算管 段 流量 q(L/S ) 管长 L(m) 管径 DN(mm ) 流速 V(m/s ) i( ) iL( )310 1-2 5 4.2 100 0.577 6.7 28.4 2-3 10 10.6 100 1.155 24.4 259.0 3-4 10 26.5 100 1.732 24.4 647.5 4-5 15 90 100 1.732 51.7 4552 5-6 15 3.8 100 1.732 51.7 196 6-7 15 2.8 100 1.732 51.7 144.8 7-8 15 1.5 150 0.884 10 150.7 8-9 36.28 7.8 150 2.138 51.4 401.6 10 9-10 36.28 1.3 150 2.138 51.4 66.9 10-11 36.28 3.5 150 2.138 51.4 180.2h 6626.6 OmHh2236.106.2 管路总的水头损失为 h29.71 2.8 消防泵的选用 消防水泵的扬程按下式计算 0bzHh 式中： 消防水泵的压力， ；b Om2 最不利点消火栓所需压力， ；0 H2 管网的水头损失， ；h2 消防水池最低水位于最不利点的压力差， 。ZHOm2 消防水池与最不利点消火栓之间的高度为 17.8m。 =20.16+17.8+7.92=45.88 取 46b OmH22 根据 = ， =46. 选泵，选用消防泵型号为见下表XQSL/182.5b 2.9 消防水泵接合器 每个接合器的供水量 1015L/s 计算，其间距不宜小于 20m，有地上 型号 流量 L/S 扬程 M 功率 （KW） 汽蚀余量(M) 80DL 18.5 51.3 12.5 2.0 11 式、地下式和墙壁式 3 种 本设计采用型号为 SQS100 地上式水泵接合器 2 个，每个接合器的的 供水量为 10L/s， 第三章 自动喷洒灭火系统设计及计算 3.1 自动喷洒系统的组成 自动喷灭火系统选用标准喷头,水流指示器采用 ZSJZ 型,安全信号阀采用 AXD71-16 型,报警装置采用 ZSFZx100 型湿式自动喷水报警阀成套安装。喷头安 装高度平吊顶 ,其最大工作压力不超过 1.2 。MPa 自动喷水灭火系统特指由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置（水流指示 器或压力开关）等组件，以及管道、供水设施组成的自动灭火系统。自动喷水 灭火系统是一种在发生火灾时，能自动打开喷头喷水灭火并同时发出火警信号 的消防灭火设施，系统在火灾发生后能通过各种方式自动启动，并能同时通过 加压设备将水送入管网维持喷头洒水灭火一定时间。 3.2 系统的选择 高层民用设计防火规范 （GB50067-95）的规定：建筑高度不超过 100m 的一类高层建筑及其裙房，除游泳池、溜冰场、建筑面积小于 5.0m2的卫生间、 普通住宅、设集中空调的住宅的户内用房和不宜用水扑救的部位外，均应设自 动喷水灭火系统。 12 3.3 管道的布置 自动喷水灭火系统报警阀后的管道布置应合理，一般布置成枝状管网，以 减少管径节约投资，同时方便施工与维修。但每根配水支管或配水管的直径不 宜小于 25 毫米。而且每根配水支管设置的喷头数，轻、中危险级建筑物不应多 于 800 个，严重危险级建筑物不应多于 600 个。管道上的控制阀应设置在不会 结冰和维护方便的房间里。 3.4 管材及其安装 1管道均采用热浸镀锌钢管，应采用沟槽式连接件或丝扣、法兰连接。报 警阀前采用内壁不防腐钢管时，可焊接连接。 2设置吊架和支架位置以不妨碍喷头喷水为原则，吊架距喷头的距离应大 于 0.3 m，距末端喷头的距离小于 0.7 m。 3配水管道的工作压力不大于 1.2 MPa，并不设置其它用水设施。配水管入口 处压力不大于 0.4 MPa 4供水干管在便于维修的地方设分割阀门，阀门经常处于开启状态。 5水平管道上法兰间的管道长度不宜大于 20m，立管上法兰间的距离不应 跨越 3 个及以上楼层。配水管两侧配水支管控制的标准喷头数不超过 8 个。水 平安装的管道宜有坡度，并坡向泄水阀，坡度设计为 0.003，以便排空。 3.5 设计计算 3.5.1 自动喷水灭火系统基本设计数据 该建筑物火灾危险等级为中危险 I 级。 设计喷水强度为 6L/(minm 2), 设计作用面积 A=160 m 2， 最不利喷头工作压力 0.1MPa, 喷头流量系数 80， 喷头最大保护面积 12.5 m 2 13 3.5.2 选择与布置喷头 喷头的选择 本设计选用标准玻璃球喷头，它的参数为：其动作温度为 68，公称直径 为 15，喷头流量特性系数 K=4.2。 喷头的布置 该厂房为长方形，所以喷头可以采取正方形布置。根据消防工程学书 上表 17-13 可知它的布置间距为 3.2m（标准中危险级的布置间距） 。喷头与边 墙的距离不超过设计范中要求的 1.8m，作用面积为 160 ，一只喷头的保护面2m 积为 12.5 ，系统应有库存备用喷头。2m 确定最不利点喷头的位置为 1 号节点处的喷头（见图 3-2） ，在节点处平行 于配水支管划定矩形作用面积，其长边长度为： AL2.15602. 每边支管上最多动作喷头数： ，本设计取 4 个7.4315n 则边长的实际长度为 ，作用面积短边计算得：m82. B5.160 则计算支管的数量= ,取 4 排。9.35.13 这样计算喷头为 4x4=16 个，则计算面积为 ，满足喷规规84.1632. 定的的 160 作用面积，不需要应增补喷头。2m 采用作用面积保护法进行设计计算 1.每个喷头的喷水量为： PKq10 式中： 喷头出水流量，L/s； 喷头工作压力，MPa,本设计取 0.1 MPa；p 喷头流量系数，标准喷头 K=80。sLPKq/3.10810 2.作用面积内的流量为： 14 sLnqQ28.13.6 式中： 系统设计流量，L/s； 喷头出水流量，L/s； 最不利点处作用面积内的喷头个数。n 3.5.3 水利计算 从系统最不利点开始编号，管段的流量仅计算在作用面积范围内的喷头，作用 面积以外的喷头不计。进行自动喷洒系统水力计算时，按图 3 管路计算 15 图 3 自动喷洒水力计算管路 配管水力计算见表（3-1） 计算管 段 流量 q(L/S) 喷头个 数 管长 L(m) 管径 DN(mm) 流速 V(m/s) i() iL( )310 1-2 1.33 1 3.2 25 2.50 524 1677 2-3 2.66 2 3.2 32 2.80 460 1472 3-4 3.99 3 3.2 32 4.2 937 3116 4-5 5.32 4 3.2 40 4.23 835 2674 5-6 5.32 4 3.2 100 0.614 7.6 24.3 16 6-7 10.64 8 3.2 100 1.229 27.4 87.6 7-8 15.96 12 3.2 100 1.843 58 185.6 8-9 21.28 16 3.2 100 2.458 98.7 316.2 9-10 21.28 16 11.2 125 1.254 19.1 214.9 10-11 21.28 16 8.4 125 1.254 19.1 161.2 11-12 21.28 16 19.9 125 1.254 25.3 185.7 12-13 21.28 16 9,7 125 1.6 39 370.3 13-14 21.28 16 2.7 150 1.254 19.1 510.1 14-15 36.28 16 5.8 150 1.254 51.4 298.6 15-16 36.28 16 1.3 150 1.254 51.4 66.9 16-17 36.28 16 3.5 150 1.254 19.1 180.2h 11540.6 则管段总损失h=1.2*11.5=13.8 OmH2 消防泵的供水压力按下式计算 KZbhH 式中： 消防泵的供水压力， ；2 最不利点喷头的工作压力， ；OmH 最不利点与消防水池最低水位之间的高度压力差， ；zH OmH2 计算管路沿程水头损失与局部水头损失之和， ；h -报警器的压力损失；湿式报警阀的压力损失取得 4 ，水流K 2 指示器的压力损失取值 2 OmH 喷水泵的扬程 =10+19.4+13.8+6=49.2 ，取 50b OmH22 根据 Q= , =50 ，选泵见下表。SL/53.18b 17 3.6 水泵接合器的选择 每个接合器的供水量 1015L/s 计算，其间距不宜小于 20m，有 地上式、地下式即墙壁式 3 种。 喷淋系统总流量 Q=21.28L/s，采用型号为 SQS150 地上式水泵接合器 2 个，每个接合器的的供水量为 15L/s， 第四章 消防水池、水箱设计 4.1 增压泵设计 消火栓给水的流量为 5 sLKZHhH1 式中： 泵的供水压力， ；1HOm2 最不利点喷头的工作压力， ；26.0 最不利点与消防水池最低水位之间的高度压力差， ；z OmH26.3 型号 流量 L/S 扬程 M 功率 （KW） 汽蚀余量(M) 100DL 35 65 33.8 3.5 18 计算管路沿程水头损失与局部水头损失之和， ；h OmH2 -报警器的压力损失；湿式报警阀的压力损失取得 4 ，水流KH 指示器的压力损失取值 2 OmH 泵的扬程 =20.16+2-3.6+0=18.561 2 自动喷淋系统给水的流量为 5 ，进行水力计算，总损失为 3 ，则sLOmH2 KZHhH2 式中： 泵的供水压力， ；Om2 最不利点喷头的工作压力， ；2 最不利点与消防水池最低水位之间的高度压力差， ；zH OmH2 计算管路沿程水头损失与局部水头损失之和， ；h -报警器的压力损失；湿式报警阀的压力损失取得 4 ，水流K 2 指示器的压力损失取值 2 OmH 泵的扬程 =10+3-1.7+6=17.32 2 则二者取其大，则 =18.56 ，取 20 OmH2 根据 Q=6L/S, =20 ，选泵见下表bHOm2 4.2 气压水罐的设计 消火栓系统和自动喷淋系统的总流量为 15 ，要满足 30 秒，则气压水罐sL 的容量为 450L，由公式得； 型号 流量 L/S 扬程 M 功率 （KW） 汽蚀余量(M) 65DL 8.34 32 4.75 2.0 19 -1有 效V 气压罐的总容积（m 3） ；V 气压罐的容积系数，立式气压罐宜为 1.1；卧式气压罐为 1.05 气压罐内最低工作压力和最高工作压力之比（以绝对压力计） ；b 一般宜采用 0.650.85。 式中 ，本设计为立式气压罐取 =1.1 ， =0.8LV450有 效 则 V=450*1.1*5=2457L2.5 3m 4.3 消防水箱设计 水箱供水工况的计算主要是为了确定水箱的安装高度是否满足最不利点消 火栓的压力的依据，消火栓的用水量为 15 ，又因自动喷水系统作用面积内sL 的喷头数为 16，每个喷头的流量为 ,则自动喷水的用水量为 21.28L/s。/3.1 60XqTV 式中： 消防水箱容积， ；XV3m 室内消防用水总量，L/S；q 火灾初期时间，按 10min 计。XT 该建筑物室内自动喷水灭火系统用水量为 21.28L/S，室内消火栓系统用水 总量为 15.0L/S，按公式计算消防水箱贮水量为： V=(21.28+15)*10*60/1000=21.768 3m 取水箱的容积为 24 3 该水箱放于建筑区的最高点，底标高为 17.9m。 水箱尺寸： 5.14HBA 20 4.4 消防水池设计 已知消火栓的用水量为 15 ，需要灭火的时间是 3 个小时，又因自动喷sL 水系统作用面积内的喷头数为 16，每个喷头的流量为 ,则自动喷水的用sL/.1 水量为 21.28L/s，需要灭火的时间是 1 个小时。 消防用水量可按下式计算 6.321tqQ 式中 Q-消防用水量， ， -同时开启的灭火系统的消防用水量， ；1 sL -同时开启的灭火系统的延续时间，h。2,t 则 取 2406.238.128.3156.21 tqQm3 则消防水池的体积至少为 240 .m 参考文献 1、 建筑设计防火规范GB 50016-2006S中国计划出版社. 2、 高层民用建筑设计防火规范GB500162006S中国计划出版社. 3、 2009 全国民用建筑工程设计技术措施-给水排水 S中国建筑标准设计 研 究院. 4、王增长.建筑给水排水 （第六版） ，中国建筑工业出版社.2010. 5、 给水排水工程快速设计手册,中国建筑工业出版社 1998 21 6、 自动喷水灭火设计规范GB50084-2001， S中国计划出版社.2005 年版. 7、 汽车库设计防火规范GB50067-1997， S中国计划出版社 8、 建筑给排水设计规范 ，GB50015-2003. 上海市建设和管理委员会.2003. 9、 全国通用给水排水标准图集S1、S2、S3，中国建筑标准设计研究所.2002.