毕业设计说明 室外消火栓给水系统设计

31目目 录录1 概述 .21.1 设计依据.31.1.1 技术规范.31.1.2 法律规范.31.2 工程概况.32 方案拟定.42.1 消防给水系统的分类.42.2 消防给水方式.52.3 系统选型.53 设计计算.63.1 消防水池和消防水箱容积计算.63.1.1 消防水池容积计算.63.1.2 消防水箱容积计算.83.2 室外消火栓给水系统设计计算.93.3 室内消火栓系统设计计算.93.3.1 设计计算依据.93.3.2 建筑室内消火栓系统设计计算.143.4 闭式自动喷水灭火系统设计计算.193.4.1 喷头的选用与布置.193.4.2 系统的竖向分区.193.4.3 水力计算公式.193.4.4 水力计算.24结论.32参考文献.33致谢.34331 1 概述概述本建筑属于一类高层建筑，如表 1.1表表1.1 建筑分类建筑分类名称一类二类居住建筑十九层及十九层以上的建筑十层至十八层的住宅公共建筑1.医院2.高级旅馆3.建筑高度超过 50m 或 24m 以上部分的任一楼层的建筑面积超过 1000m2的商业楼、展览楼、综合楼、电信楼、财贸金融楼4.建筑高度超过 50m 或 24m 以上部分的任一楼层的建筑面积超过 1500m2的商住楼5.中央级和省级（含计划单列市）广播电视楼6.网局级和省级（含计划单列市）电力调度楼7.省级（含计划单列市）邮政楼、防灾指挥调度楼8.藏书超过 100 万册的图书馆、书库9.重要的办公楼、科研楼、档案室10.建筑高度超过 50m 的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、档案楼等1.除一类建筑以外的商业楼、展览楼、综合楼、电信楼、财贸金融楼、商住楼、图书馆、书库2.省级以下的邮政楼、防灾指挥调度楼、广播电视楼、电力调度楼3.建筑高度不超过50m 的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、档案楼等设计内容包括消火栓系统及自动喷水灭火系统，主要参照以下法律法规。高层建筑的防火设计，必须遵循“预防为主，防消结合”的消防工作方针，针对高层建筑发生火灾的特点，立足自防自救，采用可靠的防火措施，做到安全适用、技术先进、经济合理。 （高层民用建筑设计防火规范）设计时根据建筑物的特殊情况选择合理、经济的设计方案。331.1 设计依据设计依据1.1.1 技术规范1.建筑给水排水设计规范（GB500152003）. 北京:中国计划出版社，2003.2.建筑给水排水设计手册（第二版）M.北京：中国建工出版社，20083.全国民用建筑工程设计技术措施 给水排水 2003M.北京：中国建工出版社，20034.中国建筑标准设计研究院.民用建筑工程给水排水施工图设计深度图样.北京：中国建工出版社，20055.给水排水设计手册 (1、2、10、11、续 1、续 4 册). 北京:中国计划出版社6.建筑工程设计编制深度实例范本给水排水M.北京：中国建工出版社7.樊建军，梅胜.建筑给水排水及消防工程M. 北京：中国建工出版社，20058.给水排水国家标准图集 (S1S6) .北京：中国建工出版社9.建筑设计防火规范（GBJl687） （GB500162006）. 北京:中国计划出版社，2006.10. 自动喷水灭火系统设计规范（GB500842001） （2005 版）. 北京:中国计划出版社，2005.11. 高层民用建筑防火设计规范（GB5004595） （2005 版）. 北京:中国计划出版社，2005.12. 自动排水灭火系统设计手册.北京：中国建工出版社1.1.2 法律规范中华人民共和国消防法 ，1998 年 9 月 1 日起施行。1.2 工程概况工程概况受某市房地产开发公司的委托委托，设计商检西塔（B、C 栋）商住楼，总建筑面积 12576.29m2，高度 95.5 米，为一类高层建筑。地下 1 层为汽车库，层高 3.8 米；地上 30 层，层高 3.0 米。首层为综合商店和设备用房，二层为社区文化中心和内部仓库，3 层 C 栋为住宅，B 栋为商场，430 层为住宅，每套房设两个卫生间，内设淋浴器、台式洗脸盆、坐便，热水家庭热水器供给。据市政建设和环保部门批准文件决定，该住宅楼的生活给水和消防给水由小区给水泵站供给，进水管从建筑北侧市引入。污33水从大楼的南侧排出，与城市排水管网相连，雨水就近排出。该市设有城市污水处理厂。不考虑地震影响。2 2 方案拟定方案拟定2.1 消防给水系统的分类消防给水系统的分类高层建筑必须设置独立的消防给水系统，其分类如下所述。2.1.1 按消防给水的压力的不同，分为高压消防给水系统、临时高压消防给水系统和低压消防给水系统，其中临时高压消防给水系统在目前高层建筑中广泛采用。当室内消防用水量达到最大时，其水压应满足室内最不利点灭火设施的要求。2.1.2 按消防给水系统的服务范围大小，可分为区域集中高压（或临时高压）消防给水系统和独立高压（或临时高压）消防给水系统。区域集中高压（或临时高压）消防给水系统是指数栋建筑共用一套消防供水设施集中供水，该系统便于管理，节省投资；适用于集中建设的高层建筑。独立高压（或临时高压）消防给水系统为每栋建筑单独设置给水系统，该系统较前者更安全，但管理分散，投资较高；适用于地震区或区域内分散建设的高层建筑。2.1.3 按消防给水系统灭火的方式不同，可分为消火栓系统和自动喷水灭火系统。目前，在我国 100m 以下的高层建筑中，自动喷水灭火系统主要用于消防要求高、火灾危险性大的场所；100m 以上的高层建筑由于火灾隐患多，火势蔓延快，人员疏散、火灾扑救难度大，所以除面积小于 5m2的卫生间、厕所和不宜用水扑救的部位外，均应设置自动喷水灭火系统。100m 以下的高层建筑，以水为灭火剂的消防系统仍以消火栓给水系统为主，各类高层建筑中均应设置消火栓给水系统。高层建筑中同时需要设置消火栓给水系统和自动喷水灭火系统时，应优先选用两类系统独立设置方式；若有困难，可合用消防水泵，在自动喷水灭火系统报警阀进水口前将两类系统的管网分开设置。2.2 消防给水方式消防给水方式消防给水有分区、不分区两种给水方式；后者为一栋建筑采用同一消防给水系统33供水。当消火栓给水系统中消火栓栓口静压力超过 1MPa、自动喷水灭火系统中管网压力超过 1.2MPa 时，则需分区供水，否则消防系统压力过高，必然带来以下弊端：火灾时，水枪、喷头出水量过大，高位水箱中的消防储水量很快就会用完，不利于扑救初期火灾。一般自动喷水灭火系统中报警阀的工作压力为 1.2MPa，而室内使用的水龙带一般工作压力不超过 0.80MPa，若最低处消火栓口静压力为 0.8MPa 时，为满足最不利点消火栓所需压力，消防管道的工作压力已经接近 1MPa；若最低处消火栓口压力大于0.8MPa，消防水泵启动时可能造成水龙带损坏使系统失去救火能力。不论是分区或不分区的消防给水系统若为高压消防给水系统，均不需设置水箱，由室外高压网直接供水。若为临时高压消防给水系统，为确保消防初期灭火用水，均需设高位水箱，水箱的高度应该满足最不利喷头处工作压力不低于 0.05MPa 和建筑高度不超过 100m、最不利点消火栓静水压不低于 0.07MPa 或建筑高度超过 100m、最不利消火栓静水压不低于 0.15MPa。否则，应在系统中设置增压设备，以保证火灾初期消防泵开启前，消防系统的水压要求。增压设备可采用稳压泵，也可以采用气压给水设备。消火栓给水系统和自动喷水灭火系统中增压泵、稳压泵的出水量可分别以一个消火栓的出水量 5L/s 和 1 个喷头的出水量不小于 1L/s 计。气压给水设备在系统中既可升压又可以起到控制消防泵启动的作用，当救火放水时，气压水罐压力下降，压力传感器动作控制水泵启动，所以气压罐只需保证消防水泵启动前所需水量，一般火灾初期以 2 支水枪、5 个喷头工作考虑，消防泵启动时间以 30 秒计，故气压罐容积宜为450L。2.3 系统选型系统选型根据以上规定，结合设计建筑状况，本设计主要采用临时高压消防给水系统，对设计建筑进行消火栓系统和自动喷水灭火系统设计和系统的布置。333 设计计算设计计算3.1 消防水池和消防水箱容积计算消防水池和消防水箱容积计算3.1.1 消防水池容积计算高层建筑消防用水量按室内、外消防用水量之和计算。建筑物内设有消防栓、自动喷水等灭火系统时，其室内消防用水量按需要同时开启的上述设备用水量之和计算。其自动喷水灭火设备的用水量，按现行自动喷水灭火系统设计规范计算确定：表表3.1 高层民用建筑消火栓给水系统的用水量高层民用建筑消火栓给水系统的用水量消火栓用水量(L/s)高 层 建 筑 类 别建筑高度(m)室外室内每根竖管最小流量(L/s)每支水枪最小流量(L/s)501510105普通住宅5015201055020201051.高级住宅2.医院3.二类建筑的商业楼、展览楼、综合楼、财贸金融楼、电信楼、商住楼、图书馆、书库4.省级以下的邮政楼、防灾指挥调度楼、广播电视楼、电力调度楼5.建筑高度不超过 50m 的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、档案楼等502030155335030301551.高级旅馆2.建筑高度超过 50m 或每层建筑面积超过 1000m2 的商业楼、展览楼、综合楼、财贸金融楼、电信楼3.建筑高度超过 50m 或每层建筑面积超过 1500m2 的商住楼4.中央和省级（含计划单列市）广播电视楼5.网局级和省级（含计划单列市）电力调度楼6.省级（含计划单列市）邮政楼、防灾指挥调度楼7.藏书超过 100 万册的图书馆、书库8.重要的办公楼、科研楼、档案室9.建筑高度超过 50m 的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、档案楼等503040155根据本建筑的性质，按规范规定本建筑按一类高层建筑消防给水要求设计。消火栓系统最小供水量为：室外 30L/s；室内 40L/s。火灾延续时间规定为高层民用建筑商业楼、展览楼、综合楼、一类建筑的财贸金融楼、图书馆、书库、重要的档案楼、科研楼和高级旅馆等为 3h，其他高层建筑和低层民用建筑为 2h，自动喷水灭火系统为1h。本设计采用火灾延续时间 3h，设计充实水柱取 0.12Mpa。在火灾延续时间内，室外消火栓用水量由室外消火栓供应，不储存在消防水池内，消防水池储存室内消火栓用水和自动喷水灭火用水量，根据高层民用建筑设计防火规范规定，按 3 小时延续时间的室内外消火栓用水量和 1 小时自动喷水灭火用水量之和进行消防水池容积的计算。消防水池的消防贮水量应按（31）式确定： （3.1）TQQVf216 . 36 . 333式中 Vf 消防用水容量，m3；Q1 自动喷水灭火用水量，L/s；Q2 室内外消火栓用水量，L/s；根据（3.1）式，得Vf3.624.093.6403518.72m3（自动喷水灭火用水量计算见） 消防水池的总容量超过 500 m3。时，应分成 2 个的独立的消防水池，以便清洗和检修时，仍能供应消防用水。2 个水池之间设连通管，连通管上设置控制阀门；消防水泵应分别向两水池设吸水管或设共用吸水井，消防水泵从共用吸水井取水。补水时间为 48h，补水量为 360 m3, 消防水池的补水流量为：1.5，采用一3600482100072.518sL/根 DN100mm 的给水镀锌钢管。消防水池设在水泵房内，方形，消防专用，钢筋混凝土制作，整体式施工。3.1.2 消防水箱容积计算 消防水箱的水只作为水量调节之用，其有效容积即为调节容积 消防贮水量的容积按存贮 10min 的室内消防用水量计算： （3.2）3241000601040100060mTqV当室内消防用水量大于 25L/s，经计算水箱储水量大于 18m3时，仍可采用 18m3。所以本设计消防水箱容积为 18m3。按规范规定，消防水箱要与楼面留有不小于 0.8m的净空高度，取 0.8m，水箱具体尺寸见图纸。3.2 室外消火栓给水系统室外消火栓给水系统设计计算设计计算室外消火栓系统为低压制，根据高层民用建筑设计防火规范规定，室外消火栓供水流量为 30L/s，室外消火栓用水量由室外消防给水管道供给，室外消防用水量不贮存于消防水池中。根据每个室外消火栓用水量为 1015L/s，在室外环状消防给水管网中设置 2 个室外地上式消火栓，型号为 SS1001.03。3.3 室内消火栓系统设计计算室内消火栓系统设计计算3.3.1 设计计算依据1消火栓的布置间距33（1）单排消火栓两股股水柱到达室内任何部位的间距： （3.3）22bRS式中 消火栓间距，m；S消火栓保护半径，m；R消火栓最大保护宽度，m。b（2）消火栓保护半径： （3.4）hcLRd式中 水带展开时的弯曲折减系数，一般取 0.80.9；c水带长度；dL水枪充实水柱倾斜 45时的水平投影长度，对一般建筑（层高h33.5m）由于净高的限制，一般按=3m 计算；对于层高大于 3.5m 的建筑，h；（为水枪充实长度，m） 。sin45mhHmH2消火栓口所需水压由下式计算：xhH （3.5）xhqdkHHhH式中 消火栓口压力，mH2O；xhH水枪喷嘴造成某充实水柱所需要的水压，kPa（mH2O） ；qH水流通过水龙带的承头损失，kPa（mH2O） 。dh（1）消火栓水枪喷口所需水压 （3.6）1fmqfmHHH 式中 与水枪喷口直径有关的系数，按实验得：，其值列入fd30.25(0.1)ffdd表 3-1；充实水柱高度，mH2O；mH33实验系数，其值列入表 3-5。f41.1980(0.01)fmH表表3.2 系数系数值值mmdf/1316190.01650.01240.0097表表3.3 系数系数值值f/mH2OmH68101216f1.191.191.201.211.24按式（3.6） ，在已知确定的充实水柱值后，便可以求出产生的水枪喷口处压力mH值。上述的消防射流是垂直的，实际上在灭火时，水枪常和水平线呈 4560角，qH试验表明充实水柱长度与倾斜角几乎无关，计算时充实水柱长度可取等于充实水柱垂直高度。（2）水枪喷口射流量水枪喷口射出的流量与喷口压力之间的关系，可用下式计算： （3.7）xhqqBH式中 水枪喷口的射流量，L/s；xhq水枪喷口造成某充实水柱所需要的压力，mH2O；qH水枪喷口直径，mm；fd流量系数，采用；1.0水流特性系数，与水枪喷口直径有关，见表 3-4。B表表3.4 特性系数特性系数B33水枪喷口直径/mm13161922B0.3460.7931.5572.836为简化计算，可查得mm 时，不同充实水柱长度、水枪喷口处的压力1316 19fd 、及实际流量，从而方便计算。（3）消火栓水龙带水头损失水带水头损失按下式计算： （3.8）2dzdxhhA L q式中 水带沿程水头损失，mH2O；dh水带长度，m；dL水带阻力系数，见表 3-5。zA表表3.5 水带阻力系数水带阻力系数值值zA水 带 直 径/mm水带材质506580麻织衬胶0.015010.006770.004300.001720.001500.000753给水管网管径和水头损失计算（1）管径的确定根据给水管道中设计流量，按下列公式计算可确定管径：24DQv 4QDv（3.9）式中 管道设计流量，m3/s；Q33管道的管径，m；D管道中的流速，m/s。v通过计算管段的流量，再确定流速可求得管径。消火栓给水管道中的流速宜采用1.41.8m/s，不宜大于 2.5m/s。（2）沿程水头损失 yhil（3.10）式中 管段的沿程水头损失，kPa(mH2O)；yh计算管段长度，m；l管道单位长度水头损失，kPa/m，对给水钢管按下列公式计算：i当 0.4MPa。已知管道直径为 150mm，通过流量为 38.06L/s，要采用调压孔板消除此剩余水头，计算调压孔板直径。dsmDQv/8 . 12/15. 014. 3105 .2641232m33. 018 . 1201HH按=150mm，=0.33m 可查得减压孔板直径=46mm。其他各层计算结果见表 3.12D1Hd表表3.12 减压孔板的设置减压孔板的设置楼层配水管处压力（mH2O）剩余水头H（mH2O）换算后的剩余水头H1(mH2O）设置减压孔板支管的管径（mm）减压孔板的孔径d（mm）三层36.32二层40.1627.266.5415043一层43.7338.219.1715042负一层50.7141.8610.0515040（5）喷头平均喷水强度校核在作用面积内取最不利 4 个喷头围合范围内的平均喷水强度与规范规定的喷水强33度作比较，能否满足规定要求。（L/minm2）1234144 1.336060608.64 (3.3 3)4 (3.3 3)4 (3.3 3)pqqqqqW本系统按中危险级设计，设计喷水强度为：6L/minm2；平均喷水强度L/minm2设计喷水强度 6L/minm2，符合规范要求。8.6pW 2水箱高度计算火灾初期，消防水泵未启动以前由屋顶消防水箱提供 10min 的消防用水量，此时，最不利点喷头的工作压力为 5mH2O，以此来计算流量和水压，确定水箱的设置高度，水力计算见表 3.13。31表表 3.13 流量特性系数法水力计算表流量特性系数法水力计算表流量/（L/s）节点号管段号流量系数k,B节点压力Pi/mH2O节点qi管段QQ2/（L2/s2）管径DN/mm比阻 A/（s-2L2）节点间距/m管段当量长度/m计算管长L/m水头损失 h/mH2O10.425.000.941-20.940.88250.43673.60.64.21.6120.426.611.082-32.024.08400.04453.62.96.51.1837.791.173-43.1910.18400.04453.62.46.02.72410.511.364-54.5520.70500.01114.24.99.12.0951.00412.605-69.1082.81700.00293.04.27.21.73614.336-79.1082.81800.00123.04.37.30.72715.057-89.1082.811000.00033.06.99.90.25815.308-99.1082.811500.0000339522.112.534.60.10915.409-109.1082.811500.0000339511.845.357.10.161015.5610-119.1082.811500.0000339594.3714.1108.50.31h10.87mH2O （1）水箱及增压设施水箱高度=28.47mH2O6 .1125 . 087.105H由于水箱设置在塔楼顶部，由生活给水管供给，所以自动喷水灭火系统和消火栓系统共用消防水箱，水箱的容积取 18m3。（2）任意四个喷头平均喷水强度校核消防水箱的供水，除了满足系统最不利点处喷头的最低工作压力外，还必须校核喷水强度能否满足规范要求。L（/minm2）1234144 0.946060605.74 (3.3 3)4 (3.3 3)4 (3.3 3)pqqqqqW按喷规规定，轻、中危险级的平均喷水强度不低于设计喷水强度的 85%。本系统按中危险级级设计，设计喷水强度为 6L/minm2。33平均喷水强度=5.7L（/minm2）与设计喷水强度的 85%比较：pWp W =5.76 85%=5.1比较结果合格。3. 水泵接合器的选择按高层民用建筑设计防火规范规定：每个水泵接合器的流量按9550045GB计算，本建筑室内喷淋灭火系统设计流量为，故设置 2 套水泵接合器，sL/1510sL/30型号为：SQ100,地上式，公称直径为 100mm，公称压力为 1.6MPa，口径为8080mm，内扣式连接。31结结 论论论文主要以相关的国家规范为设计依据，通过平面布置、系统布置、水力计算和计算结果分析，完成了对设计建筑的消火栓和自动喷水灭火系统的相关设计。论文主要完成了以下部分的设计：1室外消火栓系统主要确定了室外消火栓的数量。2室内消火栓系统主要包括：（1）确定了室内消火栓的数量、平面布置，消火栓的规格、型号等技术参数，并给出各层面的室内消火栓系统平面布置图；（2）确定了室内消火栓系统的布置形式及设置方式；（3）确定了室内消火栓的给水技术参数，消防用水量，出口技术参数等；（4）完成了消火栓管网系统布置，并且按照技术规范对管道进行选型；（5）进行了水力计算，确定管径大小、完成了室内消火栓系统的水泵选型设计；（6）通过计算，在必要的地方考虑系统的增（减）压设施。3自动喷水灭火系统设计主要包括：（1）喷头的选型、平面布置，绘制各层面的自动喷水灭火系统平面布置设计图；（2）确定了自动喷水灭火系统的布置形式；（3）确定了系统管网形式；（4）绘制了系统水力计算示意图，确定了各管段的管径；（5）确定了管网压力损失；（6）通过计算，完成了减压孔板的设计；（7）确定了自动喷水灭火系统的水泵的技术参。4其他确定了消防水池、消防水箱的容积；确定了水泵接合器的数量。由于缺乏经验、专业知识有限，设计中难免存在着缺陷。希望老师给予指导，以便在今后的学习、工作中将消防给水系统设计做的更好、更完善。33参参 考考 文文 献献1 张智，张勤给水排水工程专业毕业设计指南M北京：中国水利水电出版社，2004：190-2322 姜文源建筑给水排水常用设计规范详解手册M北京：中国建筑工业出版社，1996：1-2503 陈耀宗建筑给水排水设计手册M北京：中国建筑工业出版社，1992：1-9294 姜文源高层民用建筑灭火设计M上海：同济大学出版社，1994：15-735 中国建筑标准设计研究所给水排水标准图集M北京：中国建筑标准设计研究所出版，1996：19-326 GB50015-2003，建筑给水排水设计规范S北京：中国计划出版社，19987 GB50067-97，汽车库、修车库、停车场设计防火规范S北京：中国计划出版社，19988 中国建筑工业出版社工程设计防火规范（2000 年版）M北京：中国建筑工业出版社，2000：18-2529 中国建筑工业出版社，建筑给水排水工程规范（2000 年版）M北京：中国建筑工业出版社，2000：49-23210 核工业部第二研究设计院，给水排水设计手册（第 2 册）M北京：中国建筑工业出版社，1986：23-25411 中国市政工程西南设计院，给水排水设计手册（第 1 册）M北京：中国建筑工业出版社，1986：13-8712 钱维生高层建筑给水排水工程M上海：同济大学出版社，1989：1-2823313 聂梅生，姜文源等水工业工程设计手册M北京：中国建筑工业出版社，2000：17-65工业出版社，1997：1-21714 Water and Sewege Works，NO.6，1978civil Engineering ASCE，vol35， No12，1965致致 谢谢 本设计是在我的指导老师申芷娟老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从题目的选择到最终完成，申老师都始终给予我悉心的指导和不懈的支持。在此，我向申老师表达衷心的感谢。 33