高层民用建筑自动喷淋灭火系统设计 学位论文.docx

1、高层民用建筑自动喷淋灭火系统设计 学位论文 本科毕业论文（设计、创作） 题目： 高层民用建筑自动喷淋灭火系统设计所在系院： 交通工程学院 专业： 安全工程入学时间： 2010 年 9 月导师姓名： 职称/学位： 导师所在单位： 完成时间： 2014 年 4 月 安徽三联学院教务处 制 摘要自从中国改革开放以来我国的经济发生了日新月异的变化，在客观上高层建筑特别是超高层建筑可能成为地标性建筑，建筑用地越来越成为了一个迫在眉睫的问题。另一个原因是，高层建筑也有一定的社会效应，在这种背景下高层建筑诞生了。随着人们对安全意识的提高以及高层建筑事故的频发。人们对高层建筑的安全越来越重视。通过对高层建筑的

2、事故研究，我们发现高层建筑中火灾事故是给人们的生命安全和财产损失造成最大损失的事故。面对现实的频发事故，迫切需要一种技术和方法来减少高层建筑火灾的损失。在这种情况下自动喷淋灭火系统应约而生。在通过对高层建筑火灾的调查，使用自动喷淋系统能够很好的减少事故危害。而在许许多多的自动喷淋系统种类中，湿式自动喷水灭火系统由于他的优点被广泛应用到高层建筑上。 通过对自动喷淋系统的使用进行跟踪调查和数据研究，我们发现；自动喷淋系统在扑灭高层建筑火灾具有很好的使用价值以及经济价值。在安装自动喷淋系统时应根据高层建筑的高度和面积进行合理的安排自动喷头，做到不漏喷不重喷和使自动喷淋系统达到最好的经济效益。关键词

3、：自动喷淋系统的组成；系统选型；湿式自动喷水灭火系统AbstractSince Chinas reform, with the rapid changes have taken place in our countrys economy, especially the growth of population and accelerating the process of urbanization, land for construction become increasingly scarce resources, to maximize the use of land resources.

4、 And objectively high-rise buildings, especially in high-rise buildings could become a landmark, land for construction is more and more become an imminent problem. Another reason is that the high-rise buildings also have certain social effect, under the background of the high-rise building was born.

5、 As people to improve the safety awareness and high-rise building accident prone. People pay more and more attention to the safety of the high-rise building. Through to research the accidents of the high-rise buildings, we found that high.Key words：High-rise civil building； emergency plan； Safety目录摘

6、要 IAbstract II绪论 1第一章 高层建筑防火灾 21.1 高层民用建筑的发展历程和出现的问题 21.1.1 高层民用建筑的产生和定义 21.1.2 我国对高层定义 21.1.3 高层民用建筑的发展历程 21.2 高层民用建筑的结构和特点 31.2.1 结构 31.2.2 特点 31.3 火灾给人们的生命安全和财产造成的损失 41.3.1 火灾发生的条件 41.4 高层民用建筑火灾的特点 51.4 高层民用建筑火灾正确的扑救方法 6第二章 高层建筑自动喷淋系统概述 72.1 自动喷淋灭火系统的发展 72.1.1 自动喷淋系统的分类及系统组件 72.1.2 自动喷淋灭火系统的分类和工作

7、原理 82.1.3 自动喷水灭火系统的发展方向 102.2 自动喷淋系统在发生火灾时的作用 102.2.1 减少人员伤亡和降低财产损失 11第三章 亚坤大厦自动喷淋系统的选择与优化 123.1 系统安装要求 123.2 系统选型 133.3 喷头布置 14第四章 小结 18致谢 19参考文献 20绪论高层建筑的发展在工业生产和人们的日常生活越来越重要，随着人们对高层建筑的需要越来越强烈欲望，无许多次的危险火灾事故告诉我们高层建筑的防火安全至关重要。根据高层建筑设计防火规范、以及安全消防法的规定，达到一定高度以及一定面积的建筑物必须配备安全消防器材和消防工具。随着我国经济的迅速发展，高层建筑的发

8、展以是大势所趋，而在有的城市甚至会出现了超高层建筑。如何保证这些高层建筑或者是超高层建筑的安全防火已成为了一个紧迫的问题，安全消防法通过科学、合理、系统的安全管理和防火方法，将高层建筑中的火灾危害减少或降低到为零，以保护人员安全和财产损失。第一章 高层建筑防火灾1.1 高层民用建筑的发展历程和出现的问题1.1.1 高层民用建筑的产生和定义 超过一定层数或者超过一定高度的建筑我们称为高层建筑。由于高层建筑在各国的发展情况不一致，所以各国对其规定也不一致。1.1.2 我国对高层定义 在中国的有关规定，建筑层数在二十层，我们成为中层建筑。建筑层数在三十层的，或者是高度在一百米左右的，称为高层建筑。层

9、数在五十层，建筑高度在两百米以上，称为超高层建筑。1.1.3 高层民用建筑的发展历程 随着新中国的改革开放的进程不断加快，造成城市人口的数量急剧增进而给城市生产、生活、用房都带来了紧张，地价迅速升值，迫使建筑物向高空发展而出现了高层民用建筑进。当我们回首历史，在19 世纪末开始出现了现代形式的钢筋混凝土框架和钢框架的高层建筑。为未来的各国的高层建筑的发展提供了条件。在美国：1898 年修建第一座高层民用建筑。所以到目前为止人类的现代形式的高层建筑只有一百多年的历史。由于人类生产力的发展以及新材料和新技术的革新，给人类的高层建筑的发展提供了条件：一直到了20 世纪以来。在轻质高强材料研制成功，这

10、时又有坑风和抗震结构体系的发展，新的设计理念被提出，所有的这些都是高层建筑的到发展。刚开始高层建筑是框架结构，现在高层建筑大多是框架剪力墙结构，或者是框架简体结构。使建筑能够建高。钢结构具有众多优点，如强度高、刚度高、稳定性好等优点而被广泛用到高层建筑上。由于高层建筑的优点、不久在发达国家中大多数的高层建筑都已采用钢结构形式，由于高结构的建设成本高和技术要求高、而在发展中国家绝大部分的高层建筑采用钢筋混凝土材料建造。施工技术的进步和创新，高性能混凝土的研发和发展，未来高层建筑的主要结构建筑形式，会是钢筋混凝土结构。钢筋混凝土结构由于经济和技术的优点。近年来已成为研究的热点，未来的发展的方向。1

11、.2 高层民用建筑的结构和特点1.2.1 结构 1：纯框架体系：当高层建筑层数增多，高度加大，其结构体系也不断更新，高层建筑经过了从单一到复杂，从原来的不高到高甚至出现超高。以前高层建筑楼层低，纯框架体系普遍使用，由于框架结构，空间比较大，所以能使高层建筑在构造灵活多变。但是高层建筑也有些缺点，首先是因为它的当遇到较大的风荷载时和地震时侧向变形大，其次它的结构不稳，刚度小，所以高层建筑在初期，它的高度和层数发展不起来。2：剪力墙高层建筑结构体系：首先是它可以较高的侧向高度，它是以墙做承重结构，然后再用砌体做成墙，用来做围护结构。这种结构有诸多的优点，用以抵抗侧向风力和地震的共同作用十分有利。在

12、现在的建筑里经常使用。3：棍架的剪力墙结构体系：这种结构的建筑，地面的布置较容易和灵活，它的围护结构是墙，所以它的强度和刚度以及稳定性都比较好，能抵抗建筑的不均匀的移动，由于这种建筑的优越性，满足建筑安全功能，以及使用功能的要求。这种建筑体系，在现代的建筑行业广泛使用。4：筒体结构体系：这种体系，是许多中体系的优点的结合，首先它有剪力墙结构体系的侧向刚度大，这样就能使高层建筑发展的更高和更快，由于高层建筑的剪力墙集中放置，所以能够使高层建筑获得了比较大空间，进而使平面结构的布置较为灵活，在安全和使用性要求方面也具有明显的优势，由于上述的优点使其更适合于超高层的办公楼等公共事业和商业建筑。1.2

13、.2 特点通过分析建筑的结构特征，我们的知建筑在使用时住要承受着两种力的共同作用，即水平方向的力和竖向的力等，在这些力的影响下，底层建筑的受力比较小，它主要承受着来自竖向的力，所以在建造底层建筑时，主要控制的便是这方面的力。在高层建筑中，水平力和竖向力都会对高层建筑产生影响，因此在建造高层建筑时要控制这两方面的力。当我们在建造高层建筑时最主要分析受力特点，这样可以减少建筑中的事故的发生，进而提高了高层建筑的安全和使用性能。在高层建筑的受力特点中，水平荷载的影响最大，在建造高层建筑中有许多不确定因素，如果这是突然发生，它的抵抗侧向变形的能力会不够，在抵抗建筑的侧向刚度会不足，在这些因素的共同作用

14、下，会是建筑的结构变形增大，这是建筑的强度和刚度以及稳定性得不到保证，影响建筑的安全和使用功能。所有的这些因素的共同作用使墙、建筑装修和电梯等设施出现裂缝、变形缝等，更严重会导致结构性的损伤或破坏，从而危及结构的安全性 使用性和耐久性的要求。因此在设计建造高层建筑时，我们要要求结构具有一定的强度和刚度以及稳定性，随着社会的发展，还要求建造房屋时要有一定环境适应性，在建造高层建筑时，还要求建筑物达到国家的节能标注，由于高层建筑中的受力中，以受水平作用的力最为重要，所以要以控制水平力最为重要，进而控制侧向变形在国家规定范围内。由于高层建筑建造时要抵抗一定的地震的作用和地标下陷的塑形变形，进而要去高

15、层建筑的不仅要满足强度 刚度和稳定性以外，还要求具有良好地延展性能。在高层民用建筑的结构中 建筑楼层高 结构复杂 人员密集 控制因素多 控制难度大 所有的这些都为高层民用建筑的火灾控制带来了挑战。1.3 火灾给人们的生命安全和财产造成的损失1.3.1 火灾发生的条件燃烧是指同时发热发光的剧烈的氧化反应，它可以分为闪燃、着火和自燃。在高层民用建筑中，着火的原因很多、可燃物种类多、危害严重、事故的潜在威胁比较大。所有的这些都为高层民用建筑的火灾预防提出了一个紧迫的问题。在高层民用建筑中火灾事故频繁发生。主要有 人的不安全行为，物的不安全状态，以及管理的不当。在高层火灾中燃烧火灾是最常见的。下列介绍

16、下燃烧的条件。首先燃烧是有条件，燃烧必须要有三个因素的共同作用，可燃物、助燃物和一定的着火源。这三个条件在同一时间，同一空间共同作用的结果。燃烧必要条件；可燃物是指能够引起燃烧的各种物质，在建筑里它主要包括，各种木质材料、以及各种可燃的材料。助燃物是指有助于燃烧的各种气体。在这里主要是指氧气。事实证明可燃物只有在有氧气的条件下才能被点燃。当在同一个系统中，只存在可燃物、助燃物时，这样的空间状态下也不能发生燃烧的特性。这时还要求空间具有一定的着火源，即能使可燃物在助燃条件下达到可燃物的着火能量的物质。燃烧是这三种在同一空间里共同做用的结果1。燃烧的充分条件：要具有一定可燃物的浓度：当可燃物的气体

17、和蒸汽达到一定的浓度时才会发生燃烧，例如：氢气的浓度达到一定值和一定温度时便会燃烧。这也是因为在次温度下，煤油蒸汽的数量和能量还没有达到可燃物质所需的浓度。空间中要有足够的氧含量，燃烧只有在达到物质的最低需要浓度时才可能会发生燃烧，不同的可燃物对氧浓度的需求量是不同的。在同一空间中要有着火源，对其定义是，能够使可燃物在助燃的浓度下能够燃烧的最小能量。要相互作用：燃烧的三个基本条必须须相互作用，燃烧才能发生和持续进行。1.4 高层民用建筑火灾的特点高层民用建筑火灾的特点 ：1：火灾隐患多和概率大 ： 由于民用建筑施工工地周期长，施工现场临时动电动火多。用电量大、存放的易燃物品多和可燃材料多，从而

18、使的高层建筑底部及底部裙房多为商场、餐饮、娱乐等商业功能区。这些娱乐设施功能比较复杂、体积量大、电气设备密集、容易燃烧的物质多、火灾密度大，当管理不善，极易引起火灾发生。2：高层建筑的火灾蔓延速度快，蔓延的途径比较多，若在高层建筑中，消防设施不健全，消防间距安排的不合理，在处理电梯、和上下层之间的楼梯，以及竖向井道时，当发生火灾时，火焰极易在这些空间里传播开来。在通风空调、排烟系统的风管以及保温材料等通风好的地方都是火势蔓延的主要渠道，当高层建筑发生火灾在气压和风速的影响下，极易形成烟囱效应。3：由于高层建筑各种因素的影响，使人员疏散困难，造成易伤亡，且最容易造成群死群伤的事故，首先高层建筑楼

19、层很高，垂直之间的距离比较大。其次空间中内部结构之间复杂，造成火灾危险因素多。最后在高层建筑中空间比较大，人员比较复杂，各种因素的交叉，会使人的不安全行为大大提高，大量的火灾事故告诉我们，高层建筑的烟气的流动的速度，与人员的逃跑速度快很多。当发生火灾时，首先电梯会停止运动，其次大部分的人员都是通过楼梯，或者阳台逃生，而这极易引起死亡事故的发生。大量的高层火灾的事故分析中得出，在高层建筑中火灾发生后，对人的生命威胁最大的并不是火，而是烟。许多人都是吸入了大量的有毒有害气体，才是去了宝贵的生命。所以在高层建筑的预防中要着重控制烟气的肆意蔓延。当火灾发生时，由于楼梯之间空气流同很快，会出现几层建筑一

20、起燃烧的情况，这时会出现立体火灾，对人的生命和财产安全影响很大。高层建筑火灾一旦失控，将会酿成冲天大火。1.4 高层民用建筑火灾正确的扑救方法火灾的破灭方法都是使可染物、助燃物、着火源，这三个因素不在同一时间、同一空间相遇，并不产生相互作用的结果，即都是为了破坏燃烧的条件。根据燃烧的性能来分灭火的方法。这时主要有，冷却法、室息法、以及隔离法。冷却法是根据燃烧发生的条件来控制燃烧，根据可燃物、助燃物、着火源的共同做用的结果，来控制火灾的发生，燃烧必须具有足够的温度，以及足够能量的条件，我们可以把灭火剂喷到燃烧的物体上，或者将冰冷的水喷洒到着火的物体上，这样就能使燃烧物质的温度降低到燃点以下使着者

21、的火停止燃烧；在这些灭火剂中用水进行冷却灭火，是扑灭火灾的最常用方法。窒息法是指通过在一定的空间中，使其空间中助燃物减少，即使氧气在在该空间中降低到可燃物浓度以下，这时可燃物没有足够的氧气而使火灾不会发生。采用泡沫或者干粉使其喷洒到着火源上，这样就能使燃烧物质由于断绝空气的助燃而熄灭。隔离法就是根据燃烧要三个因素共同起作用才会发生火灾，我们在火灾发生前，控制其中一个或者两个因素不在同一时刻或者同一空间相遇，进而可以防止燃烧的发生。由于高层建筑的固有的特性，结构都比较复杂，建筑屋内空间的面积比较大，这时空气流动比较快。一旦发生火灾，由于高层建筑的特点，会使火灾中的烟和火迅速扩散。而高层建筑楼层高

22、，各层建筑的灭火设施并不齐全等诸多不利的因素，都会给高层灭火带来困难。在灭火的各种实践中，我们得出一些经验，即安全第一、以防为主、防治结合、综合治理等各种措施，使高层建筑火灾破灭在萌芽中。第二章 高层建筑自动喷淋系统概述2.1 自动喷淋灭火系统的发展2.1.1 自动喷淋系统的分类及系统组件自动喷淋系统是指：当系统中的物体发生火灾时，由于着火现场温度急剧升高，这时的温度会比以往的温度高很多，当温度升高到一定值时，喷头会裂开。喷头破裂的原因是因为，环境温度高，使玻璃中的液体，受到热便会膨胀，当达到一定值时，喷头便会破裂。进而喷头打开，自来水中的水便会喷出，进而灭火。过一段时间后，火势得到控制，喷水

23、中的管网压力下降，自动报警阀便自动打开，接通管网和地下水源或者储备水源以供水灭火。管网中设置的水流指示器感应原件以便发出电信号。自动喷淋系统结构图自动喷水系统的喷水原理：在高位水箱、稳压泵或者者气压给水作用等设备下。使处于警戒状态的系统管道内始终充满压力水，湿式系统的工作原理是：当火灾发生时，接装在喷头上的温度敏感元件、玻璃球或易熔合金，在热气流的作用下动作爆裂或者熔化，自动开启喷头使其喷水，实现了感温探测火灾的功能水流指示器在水流的作用下动作，向火灾报警控制器发出报警动作，报告起火区域。湿式报警阀在水流作用下，首先报警阀开启，进而开始报警，最后水流延时器便开始工作了。当水管中的水流到一定的流

24、量时，水里警铃便会工作，发出警报，同时压力开关也会开启，向控制器发出启动喷淋泵的信号。这时喷头便接受管道输送来的水，进而喷头喷出灭火的水。实现区域的控火灭火的效果。自动喷水系统的组成主要包括以下几部分，首先要有喷头，它是喷淋系统的核心，其次是报警阀组合报警装置，它们为以后的大范围的火灾控火灭火提供了条件。最后是官网系统，它们是系统的基础性工作，是实现自动喷淋的前提条件。在一个系统中，喷头是最重要的装置，根据喷头的不同，我们把自动喷水系统来分类，即为闭式自动喷水系统，开式自动喷水系统。闭式自动喷水系统是在现实中最常用的一种装置，它主要有，湿式型、干湿交替型、干式型以及预作用型。而在开式自动喷水系

25、统中，主要有雨淋型、水幕型、水喷雾型等各种系统中2。在这些喷头中，闭式碰头最为重要，这里主要介绍下这种系统的特点，首先这种系统是采用了闭式的喷头，在平常时这种喷头是闭着的，喷头中会安装一个感温装置，它只会在当外部环境温度达到一定值时，这时才会脱落。所以这种系统，它只会在火焰的中心位置，或者里火焰的距离很短，喷头才会感应到外部温度，进而喷水，所以它有一定的局限性。而开式自动喷水系统就和它不一样，它的喷头是开式的喷头，只要喷头附近的温度达到一定值时，或者附近已有小部的燃烧时这时这种系统便会喷水，而不像闭式喷头那样，需要有等待时间3。喷头的设计部位的原则，首先要在重要的部位场所，人员流动大和人员集中

26、场所。紧急疏散比较难的的场所，经济价值高的地区或者火灾危险性很大的场所中。对喷头的喷水的要求，首先喷头喷水时，应均匀的喷洒，做到不漏喷，不在某点一直重碰，造成水资源的浪费。当外部的环境要求比较高时应采用湿式的系统，即温度控制4度到70度之间。反之环境场所应使用干式系统。当系统在工作时或者是管道严禁漏水，场所严禁误喷的外部环境要求高的场所，我们应使用预作用型，当火灾的水平蔓延速度快而这时，闭式型的喷头不能及时的喷水灭火，这时我们应采用雨淋型的系统4。2.1.2 自动喷淋灭火系统的分类和工作原理 1：干式型系统的设计的主要目的,是为了解决某些场所或者环境要求高的不适宜用湿式型。虽然干式型灭火效率不

27、如湿式系统好而且造价也高于湿式系统，但是在一些特殊场所例如 精密的仪器或者遇水发生反应的场所应采用此系统。 干式型系统的组成和工作原理 ：在干式型中主要是由喷头、管网、报警阀、充气设备、管网、报警装置和供水设备等一些基本材料组成。在日常的时候管网中充有许多压力水，在有的压力水从水源至报警阀前端的管段内。干式自动喷水灭火系统是,当系统场所内的有火灾发生时.这时系统内的温度会迅速的上升，系统内的干式型系统的喷头便会打开，喷头便会均匀喷水，以用来破灭初期的火灾。2：干湿交替型系统是指在一个场所系统中，我们可以交替使用干式型系统，或者湿式型系统，它是一种闭式型的灭火系统。首先报警阀有两种分别是干湿两用

28、报警阀或者是干式报警阀与湿式报警阀组合体，他们的工作原理与干式、湿式系统大致相同5。 3:预作用型自动系统是指给后官网充进气体，当系统中的环境温度升高到一定高度是，会使预做用阀自动开启，管道内充满了许多水。因此由于这样的设置能使火灾探测器的动作要先于喷头的动作，而且还应该能够确保当闭式喷头受热开放时管道内已充满了足够的压力，水预作用自动喷水灭火系统组成主要有火灾报警系统、喷头、预作用阀组及充气设备、管网系统、供水设备、等组成。 4：雨淋型是属于开式自动喷水灭火系统的一种装置型号，在此中型号的系统中所使用的喷头为开式喷头的一种，一旦场所内的温度达到一定值时，场所内系统保护区域的地方上的所有喷头就

29、会一起喷水来扑场所里的灭火。 雨淋型系统的组成：通常由以下部分，首先有个自动控制阀系统，其次还要有喷头，最后还应有火灾探测装置。 5：水幕型它也是开式自动喷水灭火系统的一种。水幕系统是由许许多多的喷头排列形成的，当喷头喷水时将水喷洒成水幕状，这种系统具有阻火和隔火作用，能最大限度阻止火焰穿过开口部位，进而防止火势迅速的蔓延已达到灭火的目的。水幕系统的工作原理是当发生火灾时，有两种启动的方式，一种是利用火灾探测器另一种人发现火灾，这时我们可以用电动或者也可以手动开启控制阀，经过了上述的条件后水幕型系统通过喷头喷水，进而达到阻火，隔火，冷却可燃物可燃物的作用。在这种系统中控制阀是雨淋阀、电磁阀和手

30、动闸阀等。 6：水喷雾灭火系统是通过将高压水通过特殊构造的水雾喷头，喷头中的水会喷出像雾状的样子。当水雾喷头的喷水喷向燃烧物时，我们可以通过冷却可燃物，窒息助燃物，稀释助燃物等方法来扑灭火灾。 水喷雾型组成一般有，喷头、管网、供水设备、火灾探测设备等构造而成。 工作原理一般情况自动喷头下管网里充满低压水，当火灾发生时，这时火灾探测器探测便会工作，能够迅速探测到火灾发生的大小和火灾发生的位置，这时系统中，经过控制箱，会使正在发生火灾区域的控制阀打开，这时管道中的水压力迅速增强，当达到管压的承受压力小于水压的承受压力时，水喷雾头上的压力起动帽便会冲破掉，喷头喷水灭火。 2.1.3 自动喷水灭火系统

31、的发展方向自动喷水灭火系统由于它的不断地高效和快速的破灭火灾，能够最大限度满足减少人员伤亡和财产损失，所以为了更好地控火和灭火，需要不断地发展1：首先系统会朝着向综合性方向发展,以及多功能性更加广泛的方向发展。大量的数据表明,我们只有不断地开发系统中的潜在的优点以及使其使用的环境更加广泛, 已成为各国工程师的迫在眉睫的问题7。2：代替火灾自动报警系统。由于火灾报警系统的弊端主要体现在滞后性，不能够迅速地控火和破灭火灾，因为自动报警系统有一定的滞后性,主要体现在只能报警不能第一时间喷水灭火,这样只能等消防队员来了后才可以灭火,然而等消防员来后,往往造成许多严重的人员伤亡和财产损失。有时在一个场所

32、设置了两种保护系统。这样造成了一定的资源浪费，增加了成本。3：提高系统的强度、刚度、稳定性，由于自动喷淋系统的应用越来越广泛，迫切要求我们要提高它的性能，以用来更好地适应建筑的发展，适用于民用住宅的防火安全需要。随着我国改革开放的发展，我国经济得到了迅速的发展，同时各行各业的建筑业也在快速的发展，其中民用高层建筑的发展尤为突出，这主要体现在各地的住宅房的建筑越来越高，由于住宅房屋里人员比较密集，人的不安全因素很多，各种危险因素很多。因此要使系统更适用民用房屋的发展。由于高层建筑的发展越来越复杂，房屋的地下建筑或者构筑物的构造也很复杂，空间也很多。由于现在的高层建筑的地下，空间越来越大，基坑深，隐蔽工程比较多，所有的这些都给房屋的地下建筑的安全带来要求，所以我们也要要求自动喷淋适应高层民用建筑地下构筑物的发展8。2.2 自动喷淋系统在发生火灾时的作用2.2.1 减少人员伤亡和降低财产损失随着