1、.安徽建筑工業學院安全工程專業 消防工程學 課程設計班級：08 安全（2）班姓名 ：胡中海學號 ：.專業專注.土木工程學院安全工程系0.前 言伴隨著社會發展的歷史進程，人與建筑的關系也越來越密切，人類工作 ，生活的更多時間是在建筑物內度過的，人們賦予建筑的功能也更加復雜和綜合，大體量的建筑也不斷增加，這些都增加了建筑火災的危險性和有害性。建筑物一旦發生火災 ，往往會造成巨大的財產損失和嚴重的人員傷亡，因此，提高建筑物的安全水平是建筑科技時刻關注的課題之一。所以，對于建筑的火災預防，我們要做好全面的準備。特別是現在對不同建筑類型、不同耐火等級要求下的火災預防 。這次我所做的 消防工程學 課程設計

2、 ，就是針對于不同建筑類型及不同耐火等級下建筑的消防系統的的分析，主要研究教學樓的自動滅火系統的設計和相關火災的事故調查 。對于教學樓而言 ，在上課期間 ，學生人流量大 ，人員密集 ，所以必須做好安全防火工作，堅決預防教學樓的火災事故，不留下可能發生火災的安全隱患，保證學校的正常運轉 ，老師的正常授課和學生的正常的學習。本次課程設計由于本人的水平有限，設計時間較短，所以本次課程設計書中難免存在.專業專注.缺點和不足之處，懇請老師批評指正。1.安徽建筑工業學院主教學樓消防系統設計合理的進行城市的總體布局，對保障建筑物的安全有直接聯系。在進行某樓的總平面防火設計中 ，應該首先滿足城市規劃的要求，其

3、次還要根據建筑物的使用性質、建筑結構 、火災危險性 、地理環境等因素，嚴格按照 建筑設計防火規范的規定合理設置進行合理布局1.1 總平面布局與平面布置安徽建筑工業學院主教學樓為一類民用建筑，建筑高度為28m ，層數是 8 層，每層高3.5 米，建筑總面積為1600 m2 。 該教學樓是框架結構，使用設計年限為50 年，耐火等級是二級 ，建筑美觀 、實用 ，適合現代城市規劃布局的要求。1.2 安全疏散設計安全疏散的規定多層教學樓的安全疏散要求較簡單，疏散樓梯的最小寬度不應小于1.1 米，不超過6 層的單元式住宅中一邊設有欄桿的疏散樓梯，其最小寬度可不小于1米 。本次設計的教學樓高度為8 層，其各

4、層樓梯寬度都相同 ，略小于 2 米，滿足安全疏散的規定安全疏散的路線設計為保證樓內人員在火災造成的各種危險中能夠安全疏散，此教學樓安全疏散的基本條件和 建筑防火規范 的要求，本教學樓設計參數如下 ：1.限制使用影響疏散的建筑材料，以避免火災發生時可能成為疏散障礙的.專業專注.因素。2.保證安全的疏散通道 ，疏散通道必須具有足以使這些人疏散出去的容量、尺寸和形狀 ，同時必須保證疏散中的安全，在疏散過程中不受到火災煙氣、火和其他危險因素的干擾。3.布置合理的安全疏散路線，力求簡便 ，便于尋找 ，辨認，疏散樓梯位置要明顯。 一般要設置明顯的指示標記，應急燈及安全出口指示標記，便于人員的安全疏散 。本

5、教學樓的疏散通道附近不存在影響安全疏散的長期堆積物品和大量的易燃物品 ，并且消防樓梯和防火門的寬度尺寸符合安全疏散的規定。安全疏散的路線圖如下圖所示 ：（詳圖見附圖 1）圖 1 教學樓 2 層安全疏散路線圖注：由于教學樓4 層布置一樣 ，所以只給出2 層的安全疏散路線圖。2.消防給水系統水作為滅火劑對撲滅建筑物中的一般物質火災，是最經濟有效的方法，而輸送這種滅.專業專注.火劑的系統主要有消火栓給水系統和自動噴水系統。該教學樓為多層民用建筑，而且地處市中心 ，人口密集 ，學生數量多 ，消防水源來自城市的自來水管網。所以本次設計采用了消火栓給水和自動噴水系統相結合的消防給水方式。2.1 消火栓給水

6、系統根據消火栓給水系統服務對象的不同分為：城市消火栓給水系統 、建筑室外消火栓給水系統和建筑室內消火栓給水系統。根據消火栓給水系統加壓方式的不同分為 ：常高壓消火栓給水系統 、臨時高壓消火栓給水系統和低壓消火栓給水系統 。根據生活 、生產和消防是否合用又分為：生活、生產和消火栓合用系統，生活、生產和消火栓分開系統 。基于和本次課程設計相關聯的原則，我們著重介紹室內消火栓給水系統。室內消火栓室內消火栓箱內設置水槍、水龍帶、消火栓、消防軟管卷盤 、消防水按鈕按鈕等設備 。水槍是主要的滅火工具 ，常用鋁制造 。室內消火栓水槍均為直流式水槍，水槍的作用在于產生滅火所需要的充實水柱。水龍帶為麻織或襯膠的

7、輸水軟管 。 消火栓使具有內扣式接口的球形閥式龍頭，一端與消防管相連 ，另一端與水龍帶相連 。 消火栓、水龍帶、水槍之間均采用內扣式快速接口連接，在同一建筑物內采用同一規格的消火栓、水龍帶、水槍，以便于維護保養和替換使用。消防軟管卷盤式非職業消防人員撲滅初期火災的有力武器。消防水泵按鈕必須在每個消火栓箱內或在其附近設置，在城市水源壓力和流量不足時采用。本次課程設計中的教學樓，在各層都設置了4 個消火栓 ，各層消火栓的布置如下圖 ：（詳圖見附圖 2）.專業專注.圖 2 教學樓 2 層消火栓布置圖注：由于教學樓 4 層布置一樣 ，所以只給出 2 層的消火栓布置圖 。低層建筑室內消火栓給水系統建筑高

8、度不超過9 層的住宅以及高度小于24m 的民用建筑物內設置的室內消火栓給水系統 ，稱為低層建筑室內消火栓給水系統。低層建筑發生火災，利用消防車從室外消防水源抽水 ，接出水帶和水槍，就能直接有效地撲救建筑物內的任何火災。因而低層建筑室內消火栓給水系統是供撲救建筑物內的初期火災使用的，這種系統的特點是消防用水量少、水壓低 。根據建筑物的高度、室外消防給水管網所提供的水壓和水量以及室內消防對水壓、水量等要求 ，其系統常見的有三種類型。1 無加壓消防水泵、無水箱的室內消火栓給水系統：當室外為常高壓消防給水系統，或室外給水管網的水壓、水量任何時刻均能滿足室內最不利點消火栓處的設計水壓和水量時，可采用無加

9、壓消防水泵、無水箱的室內消火栓給水系統。2 設有消防水箱的室內消火栓給水系統：在水壓變化較大的城鎮或居住區，室外給水管網的水壓在晝夜內間斷性滿足室內消防、生活和生產用水要求，如白天用水高峰時管網.專業專注.水壓不能滿足要求，而在夜間或其他時間內，管網供水均能滿足室內消防，生活和生產用水要求 ，常設消防水箱儲存10min 的消防用水量 ，同時調節生活、生產用水量 。3 設有消防水泵和水箱的室內消火栓給水系統：當室外給水管網的水壓經常不能滿足室內消火栓給水系統最不利點消火栓滅火設備處的水量和水壓時，采用這種系統 。由圖可知 ，本教學樓采用的是無加壓消防水泵、無水箱的室內消火栓給水系統。2.2 自動

10、噴水滅火消防系統自動噴水滅火系統簡介自動噴水滅火系統的組成及分類自動噴水滅火系統是指由灑水噴頭、報警閥組 、水流報警裝置 （水流指示器及壓力開關 ）等組件 ，以及管道 、供水設施組成 ，并能在發生火災時噴水的自動滅火系統 。 自動噴水系統大致可分為水滴式和噴霧式。水滴式可分為濕式自動噴水滅火系統 、干式自動噴水滅火系統、預作用自動噴水滅火系統、循環自動噴水滅火系統和水幕系統以及雨淋噴水滅火系統。噴霧式噴水滅火系統可分為水噴霧滅火系統和水噴霧冷卻系統。自動噴水滅火系統的基本功能 能在火災發生后自動地進行噴水滅火;能在噴水滅火餓同時發出警報，提醒人們采取滅火行動。自動噴水滅火系統管網水力設計計算過

11、程及原理主要設置場所濕式自動噴水滅火系統用于性質重要且火災危險性大的場所。確定建筑物的危險等級根據建筑物 、構筑物的火災載荷 （由可燃物的性質 、數量和分布狀況決.專業專注.定）、室內空間條件 （面積、高度）、人員密集程度 、采用自動噴水滅火系統撲救初期火災的難易程度，以及疏散及外部增援條件等因素劃分設置場所火災危險等級 。建筑物內存在物品的性質、數量，以及其結構的疏密 、包裝和分布情況 ，將決定火災載荷及發生火災時的燃燒速度與放熱量，是劃分自動噴水滅火系統設置場所火災危險等級的重要依據。共計：輕危險級 、中危險級 （其中又分為 級和 級）、 嚴重危險級 （其中又分為 級和 級）、 及倉庫危險

12、級 （其中又分為 級、級和 級 ）。（ 1）嚴重危險級 ： 火災危險性大 、可燃物多 、發熱量大 、燃燒猛烈和蔓延迅速的建、構筑物；（ 2）中危險等級 ： 火災危險性較大 、可燃物較多 、發熱量中等 、火災初期不會引起迅速蔓延的建 、構筑物；（ 3）輕危險等級 ：火災危險性小 、可燃物量少 、發熱量較小的建 、構筑物；在設計閉式自動噴水滅火系統時應本著遵循“實事求是 ”和 “有的放矢 ”的原則，按各自的實際情況選擇相應設計技術數據。閉式自動噴水滅火系統管網中的管道種類如圖2-1 所示，每種管道在系統中的作用是不同的 ，在計算時 ，也應作不同處理 。本次課程設計中的教學樓采用的是濕式自動噴水滅火

13、系統。其自動噴水滅火系統的管道布置平面圖及立面圖如下：(詳圖見附圖 3).專業專注.圖 3 教學樓 2 層自動噴水系統管道布置平面圖注：由于教學樓 4 層布置一樣 ，所以只給出 2 層的自動噴水系統管道布置平面圖。.專業專注.圖 4 教學樓自動噴水系統管道布置立面圖2.3 確定設計作用面積設計作用面積的大小設計作用面積是指一次火災中按噴水強度保護的最大面積。設計時作用面積的選取應按建筑物的火災危險等級來選取，各危險等級的數據如表 1 所示：表 1 自動噴水滅火系統設計的基本數據和計算用水量建筑物的危險等級 設計噴水度作用面積噴頭工作壓力 計算用水量/min ·m2/m2/MPa/(L

14、/S)嚴重級122600.152危險度級162600.169中危級61600.116.專業專注.險度級81600.121輕度危險41600.111本次設計所選取的教學樓屬于輕度危險的建筑物，由表 1 可得，該教學樓的設計噴水強度為4L/（ minm2 ），噴頭的作用面積為160 m2 ，噴頭的工作壓力為 0.1Mpa ，計算用水量為 11L/S 。設計作用面積的形狀在火災發生時 ，火勢由火源點呈輻射狀向四周蔓延，只有處于著火區域上方的噴頭才能有效地阻止火勢蔓延，撲滅火災 。因此在設計面積形狀選擇上，我們通常采用正方形布置、長方形以及菱形等幾種情況。 正方形布置 ：支管的間距和噴頭的間距均相等。

15、L =A式中：L 正方形布置時設計作用面積的邊長，mA 設計作用面積 ，m 2 長方形布置 ：支管的間距和噴頭的間距不相等。L=1.2A式中：L 正方形布置時設計作用面積的邊長， mA 設計作用面積 ，m 2根據教學樓的的構造和面積幾何形狀，我們可以得出 ，本教學樓的支管間距和噴頭間距不相等，所以設計面積形狀采用的是長方形布置。按照長方形布置時設計作用面積由上表得A=160 m 2 ，所以邊長 L=1.2160 =48m 。設計作用面積在管網中的位置.專業專注.由于水力管網末端最不利點處的噴水強度、作用壓力較其他點差 ，因此在管網計算中 ，通常由管網系統的最不利點處噴頭開始選取設計作用面積。每

16、個噴頭的噴水量計算10pq = k式中：q 每個噴頭的噴水量，L/minP 噴頭處的工作壓力，MPaK 流量特性系數 （見表 2）表 2流量特性系數噴頭公稱直徑 （mm ）K1057158020115對于此教學樓 ，我們采用的噴頭公稱直徑為15mm ，所以其流量特性系數為 80，噴頭處的噴水壓力為0.1Mpa ，所以每個噴頭的噴水量q= 80100.1 =80L/min 。每個噴頭的保護面積的計算A14q0 / 4qu ；式中： A1 每個噴頭的保護面積 ， m 2q0 最不利點噴頭噴水量 ， L/minq u 設計噴水強度 ， L/(minm 2)該教學樓最不利點噴頭的噴水壓力為0.1Mpa

17、 時的噴水量 ，為 80L/min ，噴.專業專注.頭的設計噴水強度為4L/(minm 2)，所以每個噴頭的保護面積為A1480 =20 m 2 。44根據噴頭布置方式確定噴頭布置間距 正方形布置 ：S=A1式中：S 噴頭呈正方形布置時的邊長， m 長方形布置 ：S1.2A1式中：S 噴頭呈長方形布置時長邊的邊長，m噴頭布置間距為S1.220 =5.3m 。自動噴水滅火系統的噴頭控制數量一個系統的報警閥門后控制的噴頭數應有所限制，如表 3表 3 系統噴頭限制數量表限制噴頭數 / 個干式系統濕式系統預作用系統有排氣裝置無排氣裝置800800500250對于教學樓所采用的濕式自動噴水系統，該系統的

18、限制噴頭數應采用表上的 800 個。2.4 管段水力計算管徑的估算由于工程實際中所采用的管材質量以及施工單位存在差異，在工程設計中.專業專注.通常要求管道內的水流速度不超過5m/s 、配水管的入口壓力不應大于0.40MPa 。 根據這個標準再結合工程實踐，通常在設計中為簡化計算，在對系統進行計算前 ，根據經驗按照不同管徑配水管上最多允許安裝的噴頭數（見表4），對管徑進行估算 ：表 4 一般場所噴灑管網管徑的初步確定管徑253240507080100/mm最多噴頭數 1345 891213323364/ 個根據表 4，從圖 3 教學樓的管道布置平面圖，我們可以看到該教學樓的最大管徑為 100mm

19、 ，所以噴頭應采用33-64 個。對管道水流速度的校核流速表達公式 ：VPKSQP式中， VP 為流速，m/s ； K S 為流速系數 ，m/l ；QP為流量，L/s。表 5 流速系數表 kc （單位：m/L ）管材管徑 /mm1520253240507080100125150200250鋼管5.853.011.881.050.80.470.280.2040.110.070.05鑄鐵533553.專業專注.管0.120.080.050.030.02171661該教學樓的流速系數根據表5 可得，該教學樓的管材為鋼管，所以流速系數為 0.115m/L ，管材的流量為 11L/S,管道流速VP =0

20、.11511=1.265m/s<5m/s，滿足一般工程設計的管道水流速要求。管道水頭損失計算管道的水頭損失主要包括三個部分：沿程水頭損失 、局部水頭損失和報警閥水頭損失 。沿程水頭損失對于給水鋼管按下列公式計算：Vi0.00107D21. 3,其中，V 為管道平均水流速度 ， m/s ；d 為管道計算內徑 ， m 。局部水頭損失可采用當量長度法計算或局部水頭損失取沿程損失值的20%計算。對于本教學樓，它的沿程水頭損失對于給水鋼管21.265i=0.00107d1. 3=0.0034Mpa局部水頭損失取沿程損失的20% 計算，為 0.0007Mpa 。管道比阻值如下表 ：表 6 管道比阻值

21、表鋼管鑄鐵管管徑管徑A（Q 以 L/s 計A（ Q 以 L/s 計算）（mm ）（ mm ）算）.專業專注. . .254367.07517.0932938.61003.65340445.31500.418550110.82000.090297028.932500.027528011.683000.010251002.6741250.86231500.3395系統入口處所需壓力HhP0Z式中：H 系統入口處所需壓力 ，MPah 管道沿程和局部的水頭損失的累計值（MPa ），濕式報警閥 、水流指示器取值 0.02MPa ，雨淋閥取值 0.07MPa ；P0 最不利點處噴頭的工作壓力， MPa；Z

22、 最不利點處噴頭與消防水池的最低水位或系統入口管水平中線之間的高程差 ，當系統入口管或消防水池最低水位高于最不利點處噴頭時，Z 應取負值， MPa。該教學樓的管道系統入口處所需壓力為hp 0Z =0.0034+0.0007+0.02+0.1+2=2.1241Mpa。.專業專注.2.5 濕式自動噴水滅火系統計算在上面的內容中 ，基本上包括了系統設計計算各個方面的數據，在設計各種危險等級的建 、構筑物的濕式自動噴水滅火系統時，其設計噴水強度 ，設計作用面積和噴頭工作壓力應符合表7 所示：表 7 系統設計基本參數噴水強度作用面積噴頭工作壓力火災危險等級（ L/minm 2（m 2）（ MPa）輕危險

23、級4級6160中危險級級80.10嚴重危險級12260級級16注：系統最不利點處噴頭的工作壓力 ，不應低于 0.05MPa 。在濕式自動噴水滅火系統中，設計噴水強度為4L/min m 2 ，作用面積為160 m 2 ，噴頭最大工作壓力為最不利點的工作壓力，為 0.1Mpa 。滿足條件 。2.6 沿程計算原理介紹沿程計算法計算原理圖如下：.專業專注.壓力線5H5H1H6H664321支管dcba支管計算原理圖圖 5 計算原理圖用噴頭流量系數法求支管上各噴頭的流量 ，噴頭的 K 值由表 2 確定后 ，便可由噴頭處壓力確定其流量 。現在以圖 5 為例說明計算過程 。支管 盡端的噴頭 1為整個系統的最

24、不利點 ，在規定的最小工作壓力H1的作用下 ，噴頭 1 的流量為 ：q1K10 H1=80100.05 =56.56L/min噴頭 2 的流量為 ：q2K10 (H1h)1/ 2K 10H2=58.46L/min1 2 噴頭 3、4 的流量，同理為：）1/2K 10H3= 59.33L/minq3 K 10 (H 2 h2 3 式中 h12 、h 23 、 h34 為各自管段的水頭損失 。 節點 5 處的流量和水壓為 ：q 5Q 4 -5q4q3q 2q1 =56.56+58.46+59.33=174.35L/min.專業專注.H 5H 4h 4 5 =0.05+0.0034=0.0534Mp

25、a 。式中 h4-5 為水流通過 4-5 管段的水頭損失 。 同樣，若以支管 上的噴頭 a 為系統最不利點 ，Ha 為規定的噴頭最小工作壓力，可以對支管 進行計算 ，得到假設值 H6 和 Q D-6 。2、 系統設計計算步驟濕式自動噴水滅火系統的設計計算步驟大致如下：，確定所設計的建 、構筑物的火災危險等級；，確定設計所需的基本參數（見表 6）；，根據設計參數選擇系統類型；，選擇和布置噴頭 ，進行管網布置并繪制管網平面圖；，根據管網平面圖進行管網水力計算，并核算管網設計參數 ；，根據計算結果繪制管網平面圖和系統圖；，根據計算結果選擇消防器材，確定給水設施 。2.6 自動噴水滅火系統及其有關計算

26、設計基本數據根據本建筑的功能及使用性質，火災危險等級按輕度危險級設計，其自動噴水滅火系統技術數據見表8表 8自動噴水滅火系統的技術數據作用面積設計噴水強度噴頭工作壓力（ m 2 ） L /(min m2 ) （ Mpa ）噴頭流量系數延長時間（h）1604.00.1801.專業專注.噴頭的布置一般規定 ：噴頭布置在頂板易于接觸到火災熱氣流并有利于均勻布水的位置。布置間距在保護的區域內任何部位發生火災都能得到一定強度的水量。噴頭的布置成長方形采用直立型的噴頭。布置間距 ：S2D 22R SDA;由圖 3 可知，噴頭的水平間距S=5m ，噴頭的垂直間距D=3.2m ，所以R=2.96m ，取表中

27、R=3.2m ，危險等級為輕危險級 ，查表可得 ： R=3.2mS=5.00mD=4.00m 。又由于本建筑長為50m ，寬為 32m ，且噴頭呈長方形布置 ，因此，每層的噴頭布置如下圖 ：圖 6 噴頭布置圖 （1-4 層）根據噴頭布置圖 ，并給每個節點編號 ，見上圖 6.經水力計算結果可得下表9。前后流量管流速管長流量水損前壓后壓.專業專注.編編（l/s)徑（ m/s（ m系數（Mpa（Mpa（ Mpa號號（D）N ）121.33252.435.0800.02900.10000.1290232.93255.525.0800.06390.12900.1930345.81326.105.0800

28、.02780.19300.2203457.71503.635.0800.00420.22030.2245569.62504.525.0800.00530.22450.22986715.27704.325.0800.00440.22980.23427825.37707.185.0800.00370.23420.23798940.96808.365.0800.00240.23790.240391062.728012.795.0800.00370.24030.2440101195.1610010.945.0800.00130.24400.2453從表 6-2得出，系統計算流量Q=95.16L/s ，系統作用面積為1041.05m2 ，系統平均噴水強度為4.758L/minm 2 >4 L/minm 2 ，滿足輕危險級建筑物防火要求。2.7 火災自動報警與消防聯動控制系統火災自動報警及消防聯動控制系統方案的確定在設計火災自動報警及消防聯動控制系統時，首先是明確建筑物本身建筑特點和功能特點 ，了解該建筑的防火工程設計中其它專業的設施，對于電氣專業的設計要求 ，然后根據有關規范對建筑物定性，確定系統的總體結構 。火災自動報警及消防聯動控制系統的基本職責為：控制中心對探測回路進.專業專注.行巡測，當某一探測區域內著火 ，該處的