明德楼防火防爆技术课程设计全.docx
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明德楼防火防爆技术课程设计全
课程设计
课题名称明德楼防火防爆课程设计
专业名称安全工程
所在班级安全B135班
学生姓名杜停
学生学号201310044536
指导教师胡洋
目录
1.前言2
2明德楼简介2
3、现有的消防设施6
4、高层建筑物的特点和危险隐患6
4.3管理措施改进建议7
5、建筑物的火灾危险程度GR分析和建筑物内火灾危险度IR分析8
5.1建筑物火灾危险度GR分析10
5.1.1明德楼建筑面积为2125*12大约为25500平方米。
10
5.1.2固定的火灾负因子Qi取值11
5.1.3易燃性因子C取值11
5.1.4火灾区域及位置因子B取值12
5.1.5灭火延迟因子L取值12
5.1.6建筑耐火能力W取值13
5.1.7Ri的参考值确定13
5.1.8GR的计算14
5.2、建筑物内火灾危险度IR的分析14
5.2.1人员危险因子H的取值确定14
5.2.2财产危险因子D的取值14
5.2.3烟气F的取值确定15
6、消防安全改进措施16
7、设计过程中的总结17
8、参考文献19
9、附图19
1、前言
随着我国经济建设的迅猛发展，各种大型地上建筑、地理建筑、高层和超高层建筑不断涌现，各类建筑火灾的危险性随之增长。
因此消防安全显得越来越重要。
因此，火灾自动报警及消防联动系统作为火灾的先期预报，有效的监测建筑火灾、控制火灾、并迅速扑灭火灾，对保障人民生命和财产安全，起到了非常重要的作用。
建筑火灾最初是发生在建筑内的某个房间或局部区域，然后由此蔓延到相邻房间或区域，以至整个楼层，最后蔓延到整个建筑物。
2.1明德楼概况
2.1.1建筑工程概况
（1）工程名称：
华北科技学院3#教学楼工程。
（2）工程位置：
本工程位于河北省三河市燕郊经济开发区学院路华北科技学院院内。
（3）建设单位：
华北科技学院。
（4）使用功能：
综合教学楼，本工程为华北科技学院3号教学楼。
地下一层为车库，一到九层为普通教室，十层为办公教室。
（5）建筑使用年限：
50年。
（6）建筑分类：
公共建筑。
（7）抗震设防程度：
8度。
（8）主要结构类型：
框架剪力墙结构。
（9）屋面防水等级：
屋面防水为二级，地下室为一级，防水层合理使用年限15年。
2.1.2明德楼经济技术指标
（1）基底面积：
2347.86平方米。
（2）建筑面积：
23663.41平方米，其中地下建筑面积2365.04平方米，地上建筑面积21298.37平方米。
（3）建筑层数：
地下一层，地上十层。
（4）建筑高度：
44.60米。
（5）建筑层数：
地下一层高为4.20米局部为3.75米，热泵机房层高5.4米，一到十层层高为4.40米，机房首层层高为3.60米。
（6）明德楼采用框架剪力墙结构，地上10层，地下1层，其中1-9层为教学区，10层为办公区，拥有72间教室，8000多个座位。
（7）明德楼属于二类高层建筑，具体情况是：
每间教室的面积为123m²；停车场185m²，；地下一层主要是风机房、水泵房、配电室，少有人停留且可燃物少；走廊80米，
2.1.2明德楼建筑防水
（5）防水
①防水层次：
平屋面设两道防水设防，采用SBS改性沥青防水卷材为防水层，耐用年限为15年。
②设防要求：
层面竖井、女儿墙阴阳转角处应附加一层防水涂料；穿层面板管道或泛水以上外墙穿管，待安装完后应用细石混凝土封封严；管根周围应嵌填防水胶、与防水层闭合。
③卫生间、管道井等有水的房间：
防水材料：
聚氨酯涂膜防水层，防水层次：
一到设防
④室外：
在防护范围内设置绿化带，应采取措施防止地基土受水浸湿建筑物周围设置的散水，其宽度为0.8米，坡度为4%，散水外缘应高于平整后的场地，高度为20毫米，散水垫层应用现浇混凝土浇筑，其下应设置150毫米厚的灰土垫层，并应超出散水和建筑物外墙基础底边缘500毫米，管道穿过地坪应做好防水处理。
排水沟与地面混凝土宜一次浇筑。
2.1.3自然条件概况
华北科技学院明德楼工程位于北京东燕郊经济技术开发区。
该工程施工时交通比较方便，施工场地平坦，施工条件比较理想。
周边交通便利，方便消防车辆和消防人员开展消防工作。
明德楼水平上只有一个防火分区，不需设置防火墙。
明德楼的东侧防烟楼梯间和通向前室的门，东侧封闭楼梯间的门以及消防电梯前室门均应用乙级防火门。
明德楼中管道井、电缆井等竖向井道的检查门均采用丙级防火门。
明德楼的窗户基本都在外墙上，采用丙级防火窗即可。
明德楼消防电梯前室设置防火卷帘，一层、二层、三层的走廊与大厅之间设置防火卷帘。
3、现有的消防设施
①教室探测器布置数量：
3个；
②教师休息室探测器布置数量：
2个；
③走廊室探测器布置数量：
走廊宽3.1m,可根据保护直径确定探测器数量，8个；
④电梯前室探测器布置数量：
1个；
⑤楼梯间探测器布置数量：
1个，实际情况布置2个；
⑥十层的各个办公室探测器布置数量：
=1个；
⑦大厅探测器布置数量：
5个；
⑧电梯机房和电梯竖井的顶部均设置1个感烟探测器。
综上，地下一层布置39个，一层共布置42个感烟探测器，二层布置44个，三层布置49个，四到八层分别布置51个，九层布置37个，十层布置42个。
表3-4明德楼输入、输出点分配表
层数
感烟探测器
手动报警按钮
火警电话塞孔
消火栓按钮
水流指示器
非消防电源
火灾应急广播
排烟防火阀
-1-3
49
5
3
7
2
/
3
3
4-8
34
5
3
7
1
/
2
3
9-10
34
4
3
6
1
/
2
2
合计
434
53
33
75
17
/
26
31
有在发生紧急情况时，引导人们迅速撤离的紧急疏散路线图。
明德楼室内消火栓给水系统示意图
4、高层建筑物的特点和危险隐患
教学楼消防设计改进
4.1消防设施与器材，教学楼消防设施与器材主要包括灭火器、消火栓、感烟探测器、手动报警按钮、应急灯、喷头、火警电话塞孔、火灾应急广播材的数量及配置方位都符合设计要求。
但是也存在一些问题。
改进措施学校应加强对消防设施的日常维护并加强学生的消防消防器材保护意识。
4.2安全疏散
人员所需的安全疏散时间与人员数量、房间门口数量和宽度、水平疏散距离、垂直疏散距离、出口大小尺寸等因素有关。
安全疏散对于人员集中公共场所和高层建筑尤为重要。
安全疏散设计是建筑设计中最重要的组成部分之一。
因此，要根据建筑物的使用性质、人们在火灾事故时的心理状态与行动特点、火灾危险性大小、容纳人数、面积大小、合理的布置疏散设施，为人员的安全疏散创造有利条件。
明德楼一楼有7出口，4—10楼有两个楼梯口，1—3有三个楼梯口，属于二级耐火等级建筑，允许疏散时间只有5-7min,因为4层以上的每层楼梯口少且窄，距离长且拥挤，即使在熟悉教学楼建筑格局的情况下，在5-7min依然不可以安全疏散，且一楼虽然有七个出口，但是有两个常年关闭，影响疏散，严重影响了安全疏散时间。
4.3管理措施改进建议
1）建立相关组织
2）健全相关制度
3）加强消防培训
5、建筑物的火灾危险程度GR分析和建筑物内火灾危险度IR分析
可燃物折合标准木材重量估算值：
桌椅门包含木质结构，一套桌椅折合木材重约10kg，一套门重约为20kg，平均一个厕所隔间木材重15kg,讲台40kg。
地下室：
地下室有风机房、水泵房、、高压配电室、低压配电室和变电所配电室，配电室里面主要是一些电气设备，每个单位可燃材料折合为木材约400kg。
。
其中可移动燃烧物总量为2000kg。
一楼：
有教师休息室，清洁杂物间，每个单位可燃材料折合为木材约200kg。
101桌椅38套，102桌椅37套，103桌椅39套，104桌椅38套，105桌椅39套，106桌椅39套，总计233套，讲台6个，平均每个教室2扇门，能燃烧的门总计有17扇，厕所门隔间19个。
其中可移动燃烧物总量为3595kg。
二楼：
有教师休息室，清洁杂物间，每个单位可燃材料折合为木材约200kg。
201桌椅41套，202桌椅39套，203桌椅30套，204桌椅44套，205桌椅38套，206桌椅37套，207桌椅32套总计261套，讲台7个，平均每个教室2扇门，能燃烧的门总计有19扇，厕所门隔间19个。
其中可移动燃烧物总量为3955kg。
三楼：
有教师休息室一个，清洁杂物2个间，每个单位可燃材料折合为木材约200kg。
301桌椅38套，302桌椅39套，303桌椅37套，304桌椅40套，305桌椅39套，306桌椅37套，307桌椅33套总计273套，讲台7个，平均每个教室2扇门，能燃烧的门总计有19扇，厕所隔间19个。
其中可移动燃烧物总量为4275kg。
四楼：
有清洁杂物、教师休息室，每个单位可燃材料折合为木材约200kg，401桌椅39，402桌椅38，403桌椅33，404桌椅45，405桌椅38，406桌椅39，407桌椅44，408桌椅35，409桌椅36，410桌椅41，总计388套，讲台10个，厕所隔间20个，平均每个教室2扇门，能燃烧的门总计有25扇，其中可移动燃烧物总量为5480kg
五楼：
有清洁杂物、教师休息室，每个单位可燃材料折合为木材约200kg，501桌椅37，502桌椅38，503桌椅37，504桌椅38，505桌椅36，506桌椅38，507桌椅37，508桌椅39，509桌椅38，510桌椅35，总计373套，讲台10个，厕所隔间20个，平均每个教室2扇门，能燃烧的门总计有25扇，其中可移动燃烧物总量为5080kg
六楼：
有清洁杂物、教师休息室，每个单位可燃材料折合为木材约200kg，601桌椅39，602桌椅38，603桌椅33，604桌椅45，605桌椅38，606桌椅39，607桌椅44，608桌椅35，609桌椅36，610桌椅41，总计348套，讲台10个，厕所隔间20个，平均每个教室2扇门，能燃烧的门总计有25扇，其中可移动燃烧物总量为4830kg
七楼：
有清洁杂物、教师休息室，每个单位可燃材料折合为木材约200kg，701桌椅39，702桌椅38，703桌椅33，704桌椅45，705桌椅38，706桌椅39，707桌椅44，708桌椅35，709桌椅36，710桌椅41，总计386套，讲台10个，厕所隔间20个，平均每个教室2扇门，能燃烧的门总计有25扇，其中可移动燃烧物总量为5460kg
八楼：
有清洁杂物、教师休息室，每个单位可燃材料折合为木材约200kg，801桌椅35，802桌椅38，803桌椅37，804桌椅36，805桌椅38，806桌椅40，807桌椅39，808桌椅40，809桌椅41，810桌椅36，总计380套，讲台10个，厕所隔间20个，平均每个教室2扇门，能燃烧的门总计有25扇，其中可移动燃烧物总量为5400kg
九楼：
有两个杂物间，一个值班室，每个单位可燃材料折合为木材约200kg，904是创新模拟实验室桌子50个，海绵凳100个，按一张桌子两个凳子为一套计算30kg,901为ERP实验室，902为ERP实验室，903为ERP实验室，905为ERP实验室，906为ERP实验室，粗略有400台电脑，每台20kg，台讲台6个，能燃烧的门总计有25扇，厕所隔间20个。
九楼可移动燃烧物为9980kg。
十楼：
建筑物火灾北侧有 31016经济管理研究所，研究生室，31015创业基础教研室，31013阅览室，31012辅导员室
（2），31010职工之家，31009会议室
（1），31007国际经济与贸易系办公室，31006专业社团联合会室，学生会办公室，31005院团委办公室。
南侧有 31019会议室
（2），31018副书记室，学生管理科，31017院长室，31020会计系室，31022党政办公室，教学管理科，31024市场营销系室，31025工商管理系室，31027电子商务系室，31028书记室，副院长室
（1），31029副院长室
（2），31001辅导员室
（1）。
总共有20个隔间，因为没有每个办公室具体观察，所以假设每个小隔间的可燃物为400kg,厕所门14扇。
十楼可移动燃烧物为8210kg。
每层4个电梯，有10层，共40个电梯，因电梯井着火容易引起蔓延，故每个当成50kg可燃木材，共计2000kg。
故建筑内各层可燃烧物之和为60265kg.
危险度GR分析
根据古斯塔夫（GustavPurr）提出的有关公式，GR可用式
（1）计算：
（1）
式中Qm——可移动的火灾负荷因子；
C——易燃性因子；
Qi——固定的火灾负荷因子；
B——火灾区域及位置因子；。
L——灭火延迟因子；
W——建筑物耐火因子；
Ri——危险度减小因子。
上述各参数的取值方法如下：
Qm表示建筑物室内可移动的燃烧物对GR的影响，家具、衣物等都归入此类，通常采用折合标准木材的方法来表示。
5.1.明德楼建筑面积为：
23663.41平方米，其中地下建筑面积2365.04平方米，地上建筑面积21298.37平方米。
移动可燃物的量为M=60265kg/23663.41m2=2.547kg/m3。
查阅移动可燃物与Qm的关系表可知，移动可燃物两在0-15之间，所以Qm取值为1.0。
表１给出了移动可燃物与Qm关系：
移动可燃物量
（kg·m-2）
0～15
16～30
3l～60
6l～120
121～240
Qm
1.0
1.2
1.4
1.6
2.0
移动可燃物量
（kg·m-2）
241～480
48l～960
96l～1920
l921～3840
>2340
Qm
2.4
2.8
3.4
3.9
4.0
表１移动可燃物与Qm关系
5.1.2固定的火灾负因子Qi取值
每层建筑物构建可燃物有平均有23扇门，重约4600kg。
电线若干，重约1000kg。
厕所平均每层有20套门板，主要是木材重约3000kg。
一共有十二层楼，所以致远楼固定可燃烧物总量约为8600kg。
所以Qi=8600kg/23663.41m2=0.363kg/m2。
由于支撑结构材料和墙壁材料均是混凝土、砖、钢，天花板材料是混凝土、钢，因此对照Qi的取值表可得出Qi=0。
Qi表示建筑物构件中的可燃材料，一般也用折合木材量表示。
表4给出相应木材量与Qi的取值关系及其相应的建筑物特点。
表2Qi的取值
可燃物量
（kg/m2）
支撑结构材料
天花板材料
墙壁材料
Qi
0～20
21～45
46～70
71～100
混凝土、砖、钢
钢
木材、钢
木材
混凝土、钢
木材
木材
木材
混凝土、钢、砖
混凝土、钢
混凝土、砖
木材、瓦、铁皮
0
0.2
0.4
0.6
5.1.3易燃性因子C取值
易燃性能分为4个等级，每一个等级对应这一个C值。
根据混合可燃物C确定原则，致远楼内混合材料中高危险等级材料含量小于10%，所以危险等级是由质量占90%以上的可燃物决定。
明德楼内主要可燃物为木材，可燃物等级为二级，所以查阅易燃性能取值表可知C应当取1.2。
表3易燃性能C取值
可燃物等级
可燃物名称
C
l
黄油、花生油、润滑油、切削油、醋酸纤维素、漂白粉、氯化氢、碳酸氢铵、氧化铝
1.0
2
柴油、沥青、原棉、碳、活性炭、甲酸、樟脑等
1.2
3
乙醇、粉末铝、地板蜡、华弹、冰醋酸、丁醇等
1.4
4
汽油、烷类、碱金属、无水氨、纯乙醇、清漆等
1.6
当可燃物混合存在时，c确定原则见表3
表4混合可燃物C确定准则
混合材料中高危险等级材料含量
％
相应的危险等级
<10
lO～25
>25～50
由质量占90％以上的可燃物决定
由质量占75％以上材料的危险等级加1决定
由质量占25％以上的高危险等级的材料决定
5.1.4火灾区域及位置因子B取值
由于致远楼的火灾区域在大于10000m2之间,层数为10层，高度为44.60米，所以B值取2.0。
B表示建筑物火灾区域对灭火活动难易程度的影响。
一般分为4级。
表5给出特征因素对B取值的影响。
表5B的取值
等级
建筑物特征
B
l
2
3
4
火灾区域小于1500㎡，层数小于3层，高度小于10m
火灾区域l500～3000㎡，层数4—8层，高度10．25m，地下1层
火灾区域3000～10000㎡，层数大于8层，高度大于25m．地下2层以上
火灾区域大于10000㎡
1.0
1.6
1.8
2.0
5.1.5灭火延迟因子L取值
在燕郊的消防机构主要是三河市公安消防大队燕郊消防特勤站共配备有5辆消防车，人员20余人地理位置位于汉王路和汇丰大街交汇处，距离华北科技学院3.5km,可以在十分钟内到达火场。
燕郊开发区紧邻北京市通州区，当火势迅猛难以扑灭，火警级别升高时，可以根据实际情况请求通州区消防支队支援，所以根据灭火设施以及其他和人有关的因素，L对照表可得L=1.1。
L表示灭火设施以及其他和人力有关的因素，见表6：
表6灭火设施以及其他和人力有关的因素
等级
消防队性质
距消防队直线距离
lkm
1～6km
6—1lkm
>llkm
1
2
3
4
5
职业消防队、职工消防队
预备消防队、职工消防队
预备消防队
有后备队的乡镇消防队
无后备队的乡镇消防队
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.1
1.2
1.3
1.4
1.7
1.3
1.4
1.6
1.7
1.8
1.5
1.6
1.8
1.9
2.0
5.1.6建筑耐火能力W取值
明德楼的墙壁材料为无防护的钢筋混凝土墙及侧抹灰墙，天花板材料是几厘米厚的混凝土天花板，耐火时间长于60分钟，明德楼的地上建筑耐火等级取二级，地下一层耐火等级取一级。
，所以建筑物耐火能力W应取1.3。
W指建筑的耐火能力，根据耐火时间长短分为7级。
表7给出耐火等级与W的取值表。
表7 耐火等级与W的取值表
耐火等级
耐火时间min
墙壁材料
天花板材料
火灾荷载
kg·m-2
W
1
<30
无防护木质、钢结构墙
无防护的木结构、钢结构天花板
1
2
30
有石灰水泥防护层的木质及砖墙
有石棉保护层的木质天花板或钢板
37
1.3
3
60
无防护的钢筋混凝土墙及侧抹灰墙
1．5cm厚的混凝土天花板
60
1.5
4
90
3cm厚石棉防护或水泥石灰层的钢墙
有2．5cm厚石棉层的混凝土天花板
80
1.6
5
120
12cm厚烧砖土制墙
115
1.8
6
180
155
1.9
7
240
25cm厚烧砖土制墙
180
2.0
5.1.7Ri的参考值确定
明德楼的可燃物较多，多为桌椅、堆积的木材、电脑、实验仪器、书籍等设备，着火性一般，堆放较为分散，在一定程度上阻碍了火势的蔓延，所以火灾危险性度较小，对照Ri的参考值可得Ri=1.3。
上述6个因子计算出来的是最大危险度，实际要考虑使火灾危险度下降的因素，可参考表8取值。
表8Ri的参考值
等级
主要状态
R
1
2
3
4
可燃物多、易于着火、堆放松散、面积大，对火蔓延有利
可燃物较多、着火性一般、堆放松散
可燃物品难以着火、散热条件好、面积小于3000㎡
货物存放在容器中，包装紧凑、不易着火
1
1.3
1.6
2.0
5.1.8GR的计算
GR=（Qm*C+Qi）*B*L/W*Ri=（1.0*1.2+0）*2*1.1/1.3*1.3=1.562
5.2、建筑物内火灾危险度IR的分析
根据古斯塔夫建议的有关公式，IR的计算采用如下公式：
（2）
式中：
H——人员危险因子；
D——财产危险因子；
F——烟气因子。
5.2.1人员危险因子H的取值确定
明德楼每层共有四个电梯两个楼梯，一方面，由于明德楼构造较为简单，每层的结构都几乎相同，所以人员能够准确地沿逃生路线撤离。
另一方面，明德楼是学校的主教学，平时人员比较集中，楼道较窄，在一定程度上增加了逃生的难度，对人员的生命有危险，但是人员能够自救，所以对照H取值表可得：
危险等级为2级，H=2
H的取值受人员多少、对建筑物疏散通道的熟悉程度、出口位置及数量等因素影响，概括起来由表9给出。
表9 H的取值
等级
危险程度
H
l
2
3
对人员的生命没有危险
对人员生命有危险，但不限制人员的活动（能自救）
对人员生命有危险，限制了人员活动（不能自救）
1
2
3
5.2.2财产危险因子D的取值
明德楼内部大多为桌椅，电脑，财产密度小，单体价值不高，所以对照财产危险因子取值表可得：
危险等级为1级，D=1
D的取值受财产本身的价值、数量、易损情况等条件影响，见表10。
表10D的取值
等级
危险程度
D
l
2
3
建筑物内的财产不易损坏或价值不大
建筑物内的财产密度较大
建筑物内的财产价值很高，损坏后无法赔偿
1
2
3
5.2.3烟气F的取值确定
明德楼内部的易燃物主要是桌椅，电脑，实验仪器等。
危险物品很少，在燃烧时会产生浓烟，但是烟气不存在间接腐蚀性，有毒性较弱。
但是楼道宽度较窄，整体空间较小，加之通风条件不是很好，不利于烟气的及时排出，所以对照烟气因子取值表可得：
危险等级为2级，F=1.5。
F为烟气因子，主要考虑烟气的毒性、烟气浓度、哪些材料容易产生烟、烟的各种间接腐蚀性等。
取值依据见表11。
表11 烟气因子F的取值
等级
给定状态
F
1
2
3
烟气的危害性不大
可燃物总量的20％在燃烧时放出浓烟及有毒气体，建筑物内通风条件不好
可燃物总量的50％在燃烧时放出浓烟或有毒气体，或可燃物总量的20％在燃烧时放出严重污染性浓烟
1
1.5
2.0
所以IR=H*D*F=2*1*1.5=3
五确定建筑物保护系统
B
自动灭火
D
双重保护
A
不需保护
C
自动报警
图1 火灾危险度分布图
对GR和IR计算完成后，可绘制建筑物火灾危险度分布图，如图1所示。
期中IR的临界值为1.9，GR的临界值为2。
GR和IR不同的区域，其防火措施是不同的。
当GR较大时（超过2），建议该区域采用自动灭火系统，以加强建筑物的自救能力；当IR较大时（超过1.9），建议采用火灾早期报警系统。
当两者都较大时（都超过临界值），应采取双重保护系统。
通过计算可知GR=1.562，IR=3对照火灾危险度分布图可得GR未超过临界值而IR超过临界值，所以落在C区域，需要安装自动报警系统。
6、消防安全改进措施
疏散整改：
人员的整个疏散时间可分为疏散前的滞后时间，疏散中通过某距离的时间及在某峰重要出口的等待时间三部分，根据建筑物的结构特点，可将人们的疏散通道分成若干个小段。
研究结果表明，尽管该教学楼的疏散设计满足相关规范要求，但由于各种主、客观原因造成实际使用时各楼梯使用的不平衡，导致总疏散时间远远大于假设的疏散时间。
在教学楼发生紧急情况时，由于人们往往趋向于使用熟悉出口，使
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