高层建筑地下车库的消防设计.docx

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高层建筑地下车库的消防设计

消防工程学课程设计

——高层建筑地下车库的消防设计

学院建筑工程学院

专业班级安全工程xxx班

学号xxxxxxxxx

学生姓名xxxxxx

指导教师xxxxxx

摘要……………………………………………………………………………………1

（一）工程概况………………………………………………………………………2

1.1地下车库火灾特点……………………………………………………………2

1.2地下车库的防火分类耐火等级………………………………………………2

（二）防火分区、防烟分区的划分…………………………………………………3

2.1防火分区………………………………………………………………………3

2.2防烟分区………………………………………………………………………4

（三）室内消火栓系统设计…………………………………………………………5

3.1系统的组成……………………………………………………………………5

3.2给水方式的选择………………………………………………………………6

3.3设计计算………………………………………………………………………7

（四）室内灭火器配置………………………………………………………………9

（五）自动喷水灭火系统设计………………………………………………………13

5.1系统的组成及选型……………………………………………………………13

5.2建筑物火灾危险等级的划分…………………………………………………13

5.3系统的设计参数……………………………………………………………13

5.4喷头的选型及布置…………………………………………………………14

5.5管网的布置…………………………………………………………………15

5.6自动喷水灭火系统设计流量………………………………………………16

（六）防排烟系统…………………………………………………………………17

6.1系统的选择…………………………………………………………………17

6.2防烟设计……………………………………………………………………17

6.3机械排烟系统设计…………………………………………………………17

6.4加压送风系统设计…………………………………………………………18

参考文献……………………………………………………………………………19

摘要

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，各行各业的汽车拥有量增加，车辆停放与城市用地紧缺的矛盾日益凸显。

近年来，新建的高级宾馆、写字楼、高层公寓等往往辅助建设地下车库，以解决日益突出的机动车辆停放问题。

统计近年来的火灾案例可知，地下车库是个火灾频发的场所。

本次设计针对高层建筑地下车库结构的特殊性和火灾发生发展的特殊规律，借鉴国内外高层建筑地下车库的成功设计经验，结合国家颁布的各项相关消防法律法规，对此高层建筑地下车库进行比较全面的消防设计。

此次消防设计涉及到五个方面：

地下车库的防火分区、防烟分区；室内消火栓系统设计；室内灭火器配置；自动喷水灭火系统设计；防烟、排烟、加压送风系统设计。

通过全面的消防设计，来提高扑救地下车库初期火灾的成功率，阻止火灾蔓延，减少地下车库的火灾隐患和火灾发生时造成的损失，确保人身和财产安全。

关键词：

地下车库；火灾；灭火器配置；自动喷水灭火系统；消防设计

（一）工程概况

本工程为某高层建筑的地下车库的一小部分停车场6区

设计区域：

长L=11.3+11.5+11.3+11.3=45.4宽10.7+9+9+3.6=32.3

设计面积S=45.4×32.3=1466.42㎡

1.1地下车库火灾特点

1.地下车库处在地下，外部是岩石或土壤，它具有封闭性。

因此，它一方面空气不易流动，排烟困难，另一方面热量不易散发，容易聚集。

2.地下车库由于贮存汽车，产生火灾的原因通常由汽油引起。

一旦燃烧后，温度升高很快，加上地下工程的特点，可能产生轰燃现象。

从而可燃物烧着，空气体积急剧膨胀，引起火灾。

3.疏散困难。

车库的出入口一般都较长，当汽车起火时，要想再进行疏散是困难的。

此时，烟是向上升，而这种速度远比人跑得快，在地下室缺氧，采光条件受到限制的情况下，人员疏散很困难。

如果这时汽车也疏散，将可能造成混乱。

4.在地下车库，消防人员往往无法观察到火灾的位置及燃烧的情况。

室外出入口易形成烟道，使室外人员不易接近，给火灾的补救造成困难。

根据上述情况，我们应贯彻“预防为主，防消结合”的方针，特另需要加强地下车库内部防火措施的正确和完善。

除了建筑防火和防烟区的划分、建筑装修材料的选择、出入口的设置、人员疏散和防烟设计外，还必须加强消防给水、排水和灭火设备的设置，以补救初期的火灾。

地下车库消防给排水的设计原则应立足于“自救”。

地下车库消防给排水系统通常可分为室内外消火栓系统、自动喷水灭火系统泡沫灭火和卤代烷灭火系统。

一些建筑物的重要设备控制中心，如变电所、消防控制室、消防水泵房等，大多数设在大型地下汽车库内，如发生火灾会对这些防控设备的正常运行构成严重威胁。

综上分析，地下车库防火的关键是遵循防患于未“燃”，立足于“自救”的原则，做到“预防为主，防消结合”。

1.2地下车库的防火分类耐火等级

汽车库的防火分类是按停车数量多少来划分类别的，根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（GB50067—97）（下简称《规范》），车库防火分类分为四类。

车库的防火分类表

类别数量

名称

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

汽车库

>300辆

151～300辆

51～150辆

≤50辆

修车库

>15车位

6～15车位

3～5车位

≤2车位

停车场

>400辆

251～400辆

101～250辆

≤100辆

注：

汽车库的屋面亦停放汽车时，其停车数量应计算在汽车库的总车辆数内。

则该车库为Ⅱ防火建筑。

火等级是衡量建筑物耐火程度的分级标准，规定建筑物的耐火等级是建筑物设计防火技术措施中最基本的措施之一，对于不同类型和不同性质的建筑物，提出不同的耐火等级要求，可做到既有利于消防安全，又利于节约基本建设投资。

《规范》规定地下车库的耐火等级应为一级。

这是因为地下车库缺乏自然通风和采光，发生火灾时，火势易蔓延，扑救难度大。

地下车库通常为钢筋混凝土结构，可达一级耐火等级要求。

（二）防火分区、防烟分区的划分

2.1、防火分区

2.1.1防火分区定义

当建筑物内的某一个房间失火时，燃烧产生的对流热、辐射热和传到热，能把火灾向周围区域传播，最终导致整个建筑物全部起火。

所以，有效地阻止火灾在建筑物水平及垂直方向蔓延，将火灾限制在一定范围之内是十分必要的。

防火分区是用具有较高耐火极限的墙和楼板等构件划分出的，能在一定时间内阻止火势向同一建筑的其他区域蔓延的防火单元。

2.1.2防火分区的划分原则 

划分防火分区时，除必须符合防火规范中规定的面积及构造要求外，尚应满足下列要求：

（1）、作避难通道使用的楼梯间、前室和某些有避难作用的走廊，必须受到安全保护，保证其不受火灾的侵害，并时刻保持畅通无阻； 

（2）、在同一个建筑物内，各危险区域之间、不同用户之间、办公房与生产车间之间，应该进行防火分隔处理； 

（3）、高层建筑中的各种竖向井道，如电缆井、管道井、垃圾井等，其本身应是独立的防火单元，保证井道内、外火灾不会相互蔓延； 

（4）、有特殊防火要求的建筑，如医院等在防火分区之内尚应设置更小的防火区域。

（5）、高层建筑中在垂直方向应以每个楼层为单元划分防火分区； 

（6）、所有建筑的地下室，在垂直方向每层应以每个楼层为单元划分防火分区； 

（7）、为扑救火灾而设置的消防通道，其本身应受到良好的防火保护；

（8）、设有自动喷水灭火设备的防火分区，其允许面积可以适当扩大。

2.1.3防火分区的划分

大型高层建筑的地下车库往往规模较大，为了将火势控制在发生范围内，避免向外蔓延，需将地下车库按一定面积划分为防火分区。

《规范》规定地下车库不设自动灭火系统时，其防火分区最大建筑面积为2000㎡，设有自动灭火系统时，其防火分区最大建筑面积可增加一倍，为4000㎡。

因为该地下车库的面积为1931m2,所以可以划分为一个防火分区。

各防火分区以防火墙进行分隔，当必须在防火墙上开设门、窗、洞口时，应设置甲级防火门、窗或耐火极限不低于3.00h的防火卷帘。

2.2防烟分区

2.2.1防烟分区定义

所谓防烟分区是指用挡烟垂壁、挡烟梁、挡烟隔墙等划分的可把烟气限制在一定范围的空间区域。

为有利于建筑物内人员安全疏散与有组织排烟，而采取的技术措施。

藉防烟分区，使烟气集于设定空间，通过排烟设施将烟气排至室外。

防烟分区范围是指以屋顶挡烟隔板、挡烟垂壁或从顶棚向下突出不小于500mm的梁为界，从地板到屋顶或吊顶之间的规定空间。

　　屋顶挡烟隔板是指设在屋顶内，能对烟和热气的横向流动造成障碍的垂直分隔体。

　　挡烟垂壁是指用不燃烧材料制成，从顶棚下垂不小于500mm的固定或活动的档烟设施。

活动挡烟垂壁系指火灾时因感温、感烟或其它控制设备的作用，自动下垂的挡烟垂壁。

2.2.2防烟分区的划分原则

　设置防烟分区时，如果面积过大，会使烟气波及面积扩大，增加受灾面，不利安全疏散和扑救；如面积过小，不仅影响使用，还会提高工程造价。

（1）、不设排烟设施的房间（包括地下室）和走道，不划分防烟分区；

（2）、防烟分区不应跨越防火分区。

（3）、对有特殊用途的场所，如地下室、防烟楼梯间、消防电梯、避难层间等，应单独划分防烟分区。

（4）、防烟分区一般不跨越楼层，某些情况下，如1层面积过小，允许包括1个以上的楼层，但以不超过3层为宜。

（5）、每个防烟分区的面积，对于高层民用建筑和其他建筑（含地下建筑和人防工程），其建筑面积不宜大于500平方米；当顶棚（或顶板）高度在6m以上时，可不受此限。

此外，需设排烟设施的走道、净高不超过6m的房间应采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚突出不小于0.5m的梁划分防烟分区，梁或垂壁至室内地面的高度不应小于1.8m。

2.2.3防烟分区的划分

地下车库作为高层建筑或者多层建筑的一部分，其面积少则一层，多则几层，由于地下车库除汽车出入口外一般无其他与室外相通的孔洞，地下汽车库在高层建筑中处于半封闭状态，流动或停泊的汽车排出废气且带有可燃物，因此必须有日常通风换气。

另外，由于地下车库的高度严密性，发生火灾时高温烟气会因此无处排放而迅速在地下车库中蔓延，因此必须设置火灾排烟系统。

由于该地下车库面积较大，《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-97第8.2.1和第8.2.2条规定，地下停车库必须有机械排烟系统，其每个防烟分区的建筑面积不宜超过2000㎡，且防烟分区不应该跨越防火分区。

鉴于该地下库的总面积不超过2000㎡，只需要一个防火分区就行。

（三）室内消火栓系统设计

3.1系统组成

室内消火栓给水系统由室内消火栓、消防水枪、消防水带、消防卷盘、消火栓箱、消防水泵、消防水箱、消防水池、水泵接合器、管道系统、控制阀等组成。

（1）室内消火栓

室内消火栓的常用类型有直角单阀单出口、45°单阀单出口、直角单阀双出口和直角双阀双出口四种，出水口直径为50mm或65mm。

（2）消防水枪

消防水枪是消火栓给水系统的终端出水设备，按出水水流状态可分为直流水枪、开花水枪和喷雾水枪三类。

室内消火栓箱内一般只配置直流水枪，喷嘴直径规格有13mm、16mm和19mm三种，其中13mm和16mm水枪可与50mm消火栓及消防水带配套使用，16mm和19mm水枪可与65mm消火栓及消防水带配套使用。

（3）消防水带

与室内消火栓配套使用的消防水带长度有15m、20m、25m和30m等规格，直径为50mm或65mm。

水带长度需根据水利计算后选定。

（4）消防卷盘

消防卷盘用于建筑物内一般人员自救扑灭A类初起火灾。

（5）消火栓箱

消火栓箱具有给水、灭火、控制、报警等功能。

（6）消防水泵

在临时高压给水系统中，灭火时消防水泵保证建筑消防给水系统内所需水压和水量。

消防水泵宜与其他用途的水泵一起布置在同一个水泵房内，水泵房一般设置在建筑物的底层。

（7）水泵接合器

水泵接合器一端由室内消火栓给水管网底层引至室外，另一端进口可供消防车或移动水泵加压向室内管网供水。

这种设备适用于消火栓系统和自动喷水灭火系统。

水泵接合器有地上式、地下式和墙壁式3种。

其接口为双接口，每个接口直径为65mm及80mm两种，它与室内管网的连接管直径不应小于100mm，并应设有阀门、止回阀和安全阀。

室内消火栓给水系统应设水泵接合器，并应符合下列规定：

①水泵接合器的数量应按室内消防用水量经计算确定。

每个水泵接合器的流量应按10～15L/s计算。

②消防给水为竖向分区供水时，在消防车供水压力范围内的分区，应分别设置水泵接合器。

③水泵接合器应设在室外便于消防车使用的地点，距室外消火栓或消防水池的距离宜为15～40m。

④水泵接合器宜采用地上式；当采用地下式水泵接合器时，应有明显标志.

3.2给水方式的选择

室内消火栓系统有以下几种给水方式：

（1）由室外给水管网直接供水的消防给水方式

宜在室外给水管网提供的水量和水压在任何时候均能满足室内消火栓给水系统所需的水量、水压要求时采用。

（2）设水箱的消火栓给水方式

宜在室外管网一天之内有一定时间能保证消防水量、水压时（或是由生活泵向水箱补水）采用。

由水箱贮存10min的消防水量，灭火时由水箱供水。

（3）设水泵、水箱的消火栓给水方式

宜在室外给水管网的水压不能满足室内消火栓给水系统的水压要求时采用。

水箱由生活泵补水，贮存10min的消防用水量，火灾发生时先由水箱供水灭火。

正确选择给水方式是高层室内消火栓给水系统设计的关键。

对于地下车库的设计，采用临时高压消火栓系统，选用设置消防水泵的给水方式。

3.3设计计算

（1）水枪充实水柱

水枪充实水柱是消防水流的有效射程,根据规定，地下车库的充实水柱长度不应小于10m,但又不能大于15m。

所以本设计选取充实水柱长度为10m。

（2）水带长度

水带长度一般为15、20、25、30m四种，通常情况下水带长度不应大于25m，所以本设计选取水带长度25m。

（3）水枪喷口直径

为了便于用于扑救相邻建筑的火灾，保护本建筑不受其火灾的威胁，消火栓口径为DN65mm，水枪喷嘴口径为DN19mm。

（4）消火栓水压的计算

查阅《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（GB50067-97）规定，取水枪的射流量为4.6L/s，查阅建筑给排水工程（第六版）【1】表3-9得知，水枪喷嘴处的压力Hq为13.6m水柱，即为133.28kpa,充实水柱为10m。

取消火栓栓口水头损失Hk为20kpa。

水带的水头损失计算公式：

hd=AZ×Ld×qxh2×10

式中，AZ水带的比阻，qxh为水枪的射流量。

查阅建筑给排水工程（第六版）表3-10，得AZ=0.00430

hd=AZ×Ld×qxh2×10=0.00430×20×4.6×4.6×10=18.20kpa

故，每一个消火栓口的水压Hxh=Hq+hd+Hk=133.28+20+18.2=171.48kpa。

（5）消火栓的保护半径

消火栓的保护半径是以消火栓为中心，一定规格的消火栓、水枪、水龙带配套后，消火栓能充分发挥灭火作用的圆形区域的半径。

可按式（5-8）计算：

R=0.8Ld+h（5-8）

R=0.8×25+0.71×10=27.1m

式中：

——消火栓的保护半径，

；

Ld——水龙带长度，取25

；

h——水枪充实水倾斜45°时的水平投影，m，h=0.71

——充实水柱长度，取10

；

根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（GB50067-97）第7.1.9条规定，室内消火栓的保护半径不应超过25

。

所以取消火栓的保护半径为25

。

（6）消火栓的布置间距

室内消火栓的布置间距应由计算确定。

并满足《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（GB50067-97）第7.1.9条中“地下汽车库的室内消火栓的间距不应大于30

”的规定。

Ⅰ类汽车库应保证相邻两个消火栓的水枪充实水柱同时达到室内任何部位。

且车库面积较大，宜布置多排消火栓。

消火栓横向布置间距：

消火栓纵向布置间距：

消火栓离边墙的距离：

据此，消火栓的个数及布置选择如下：

（四）室内灭火器配置

4.1确定灭火器配置场所的危险等级

按照《建筑灭火器配置设计规范》（GB50140-2005）中附录三及第2.0.2条的规定，本地下车库的灭火器的配置按中危险级考虑布置。

4.2确定该灭火器配置场所的火灾种类

地下车库内存放有大量的设备和材料，发生火灾时，汽车内部汽油的燃烧可能仅仅起到一个点火源的作用，而且过火面积会非常的小，只有当其将周围可燃物引燃后，燃烧形成的较多的烟气和热量才能被探测器感知，进而发出警报。

所以地下车库主要是固体可燃物燃烧，可以把地下车库的主要火灾种类划分为A类火灾。

整个车库的危险等级和火灾种类均相同。

4.3划分灭火器配置场所的计算单元

根据《建筑灭火器配置设计规范》（GB50140-2005）第7.2.1条规定：

“同一计算单元不得跨越防火分区和楼层。

”所以把该地下车库作为一个计算单元。

4.4计算该单元的保护面积

根据规范，建筑物的保护面积应按使用面积计算。

因此，该单元的保护面积为：

S=1790m²

4.5计算单元的需配灭火级别

根据《建筑灭火器配置设计规范》（GB50140-2005）第7.3.1条：

地下建筑灭火器配置场所所需的灭火级别应按下式计算：

（4-1）

式中:

——计算单元的最小需配灭火级别，该设计中取A；

——计算单元的保护面积，

；

——A类或B类火灾场所单位灭火级别最大保护面积，按《建筑灭火器配置设计规范》（GB50140-2005）表6.2.1取值，设计车库为中危险级，取U=75m2/A；

——修正系数。

该设计中要设消火栓系统和自动喷淋灭火系统，根据《建

筑灭火器配置设计规范》（GB50140-2005）表7.3.2，取K=0.5。

Q=1.3×0.5×1466.42/75=12.7A

4.6确定该单元的灭火器设置点数与各点的位置

地下车库整体面积较大，其中多数是立柱，阻隔物较少，可以灵活使用手提式灭火器。

推车式灭火器的操作须由两人完成，一人操作喷枪，接近火源，扑救火灾；另一个人负责开启灭火器的阀门，移动灭火器。

发生火灾时，应尽量减少进入火区的人员，因此不宜用推车式灭火器。

为了方便有效地扑救初起火灾，可选用手提式灭火器，其最大保护距离为20m。

据此，灭火器设置点的数量为4个。

运用保护圆简化设计法确定灭火器设置点：

在四个柱子上布置灭火器，正好可以完全覆盖。

即可覆盖该单元的所有区域，无“死角”，符合规范要求，由此确定了该单元四个灭火器设置点及其位置。

具体设置位置见下图。

4.7计算每个灭火器设置点的最小需配灭火级别

根据《建筑灭火器配置设计规范》（GB50140-2005）第7.3.4条规定：

计算单元中每个灭火器设置点的最小需配灭火级别应按下式计算：

（4-2）

式中：

——计算单元中每个灭火器设置点的最小需配灭火级别，A或B；

——计算单元中的灭火器设置点数，个。

每个灭火器设置点的最小需配灭火级别为：

Q=12.7/4=3.175A

4.8确定每个设置点灭火器的类型、规格与数量

初起火灾范围小、火势弱，是用灭火器灭火的最佳时机。

因此，正确合理地选择灭火器非常重要。

《建筑灭火器配置设计规范》（GB50140-2005）第4.2.1条规定：

“A类火灾场所应选择水型灭火器、碳酸氢钠干粉灭火器、泡沫灭火器或卤代烷灭火器。

”

综合考虑灭火器配置场所的火灾种类和危险等级、灭火器的灭火效能和通用性、灭火剂对保护物品的污损程度、灭火器设置点的环境温度以及使用灭火器人员的体能等因素，最后选用磷酸铵盐干粉灭火器。

下面计算每个灭火器设置点的灭火器数量。

一个灭火剂充装量为3kg的磷酸铵盐干粉灭火器的灭火级别为2A/34B。

所以，3.175/2=1.6，取两具

4.9验算

（1）.该单元实际配置的所有灭火器级别：

2（具）×4（点）×2A=16>Q符合规范

（2）.每具灭火器最小配置规格=2A，符合规范

（3）.该单元内配置灭火器总数8具>2具，符合规范

（4）.每个设置点配置灭火器数2具<5具，符合规范

4.10确定灭火器的设置方式，在设计平面图上标明灭火器的类型、规格与数量

a灭火器设置方式和存放要求如下：

（1）灭火器应设置在位置明显和便于取用的地点，且不得影响安全疏散。

（2）对有视线障碍的灭火器设置点，应设置指示其位置的发光标志。

（3）灭火器的摆放应稳固，其铭牌应朝外。

手提式灭火器宜设置在灭火器箱内或挂钩、托架上，其顶部离地面高度不应大于1.50m；底部离地高度不宜小于0.08m。

灭火器箱不得上锁。

（4）灭火器不宜设置在潮湿或强腐蚀性的地点。

当必须设置时，应有相应的保护措施。

（5）灭火器不得设置在超出其使用温度范围的地点

具体布置见下图：

单位：

m

（五）自动喷水灭火系统设计

5.1系统的组成及选型

自动喷水灭火系统由洒水喷头、水流指示器、压力开关、末端试水装置、管道、供水设施以及泄水阀、排气阀和排污口组成。

自动喷水灭火系统的系统选型，应根据设置场所的火灾特点和环境条件来确定。

就地下车库而言，影响设计的关键因素是环境温度。

排除湿式系统。

在干式和预作用系统两者中，因干式系统配水管道中需保持气压，所以在闭式喷头开放后，配水管道存在一个排气充水的过程，从而使系统喷水时间滞后，削弱了系统的灭火能力，而且要配套设置补气设施。

相比而言，预作用系统采用火灾自动报警系统来自动打开预作用报警阀组，使系统充水变成湿式自动喷水灭火系统。

综合来看，以上两种系统中，预作用闭式系统具有一定的优势。

5.2、建筑物火灾危险等级的划分

汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（GB50067-97）中第7.2.2条规定：

“汽车库、修车库自动喷水灭火系统的危险等级可按中危险级确定。

”

《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001）附录A有关自动喷水灭火系统设置场所火灾危险等级举例中，明确地将汽车停车场列为中危险等级Ⅱ级建筑。

由于地下车库通风条件差，火灾危险性较大，所以将该地下车库的火灾危险等级拟定为中危险等级Ⅱ级。

5.3系统的设计参数

本建筑按火灾危险等级划分为中危险等级II级，根据规范的要求，设计喷水强度为8，作用面积160。

自动喷水灭火系统的持续喷水时间，应按火灾延续时间不小于1确定；

喷水强度为8，同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距，采用正方形布置，边长为3.4，采用矩形布置，长边边长为3.6，一只喷头的最大的保护面积11.5，喷头与墙的最大距离为1.7。

5.4喷头的选型及布置

（1）选型

根据规范要求和建筑的特点，自动喷水系统采用玻璃球闭式喷头，地下车库采用直立型喷头。

喷头的动作温度均采用68℃级玻璃球喷头。

动作温度为68℃的喷头工作液色标为红色，93℃喷头工作液色标为绿色。

喷头根据出水流量系数或出水口径分为小口径喷头，标准口径喷头和大口径喷头，本建筑自动喷水系统采用标准喷头，流量系数K=80，口径为15mm

（2）喷头个数