某建筑给排水设计.docx
《某建筑给排水设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《某建筑给排水设计.docx（30页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
摘要
**市某食堂及活动中心消防给水系统设计
**
（**大学土木工程学院，**650***）
摘要：
该建筑为北京市某食堂及活动中心，为多层公共建筑。
地上二层，局部地上三层，建筑物高度14.20m，建筑体积约为53000m³。
耐火等级二级，火灾危险性为中危险级I级。
本课题是在该建筑平面总体设计的基础上，为其完成消防给水系统的设计。
室内消火栓系统采用湿式系统，流量为30.0L/s，设置2个水泵接合器，设置室内消火栓泵2台。
采用湿式自动喷水灭火系统，设计流量为15.21L/s，设置1个水泵接合器，设置喷淋泵两台。
消防给水系统采用的是水泵、水箱联合供水的临时高压给水系统，楼顶水箱选择18m³组合式不锈钢板水箱，地下水池300m³。
稳压泵两台，配立式隔膜罐。
关键词：
消防给水系统；自动喷水灭火系统；室内消火栓系统；水力计算
I
Abstract
******acanteenandactivitiescenterfirewatersystemdesign
*****
（****************************************************************）
Abstract：
ThebuildingisadininghallandanactivitycenterinBeijingformulti-storeypublicbuildings.Onthesecondfloor,onthethirdflooroftheground,thebuildingis14.20m,andthebuildingvolumeisabout53000m3.Class2offireresistancelevel,fireriskisadangerouslevelI.
Theindoorhydrantsystemadoptsawetsystemwithaflowrateof30.0L/s,andsetstwowaterpumpadaptors,andsetsuptheindoorhydrantpumptwo.Adoptthewetautomaticsprinklersystem,thedesignflowis15.21L/s,setupapumpadapter,andsetthespraypumptwo.Firewatersupplysystemusesawaterpump,watertankjointwatersupplyoftemporaryhighpressurewatersupplysystem,theroofwatertankselected18maftermodularstainlesssteelwatertanks,undergroundtank300mafter.Thestabilizerpumpsaretwo,withtheverticaldiaphragmtank.
Keywords:
Firewatersystem;Automaticsprinklersystem;Indoorfirehydrantsystem;Hydrauliccalculati
IV
目录
目录
摘要 I
Abstract. II
1绪论 1
1.1水系统概述 1
1.2研究意义 1
2工程概况及设计依据 2
2.1工程概况 2
2.3设计依据 2
3室内消火栓系统设计 3
3.1室内消火栓系统概述 3
3.2设计依据及系统选择 3
3.3确定消防给水管网管径 5
3.4最不利点处计算 5
3.5水泵、水泵接合器计算 8
4自动喷水灭火系统设计 10
4.1自动喷水灭火系统概述 10
4.2设计依据及系统选择 10
4.3设计程序及计算 11
4.4水泵、水泵接合器计算 15
5消防水箱及消防水池设计 16
5.1消防水箱设计 16
5.2增压稳压装置 16
5.3消防水池设计 16
6结论 18
参考文献 19
指导教师简介 20
致谢 21
第一章绪论
1绪论
1.1水系统概述
消防水灭火系统是以水为主要灭火介质的灭火系统。
水是天然的灭火剂，并且资源丰富，易于获取和储存，其自身和在灭火过程中不会对生态环境产生危害作用，消防水灭火系统的适用范围十分广泛，除了不宜采用水扑救的火灾情况外，可应用于各类民用、商用和工业建筑。
消防水灭火系统分为自动喷水灭火系统和消火栓灭火系统。
自动喷水灭火系统根据喷头的开闭形式分为两种：
开式系统和闭式系统，开式系统分为雨淋自动喷水灭火系统、雨幕自动喷水灭火系统和水喷雾自动喷水灭火系统等；闭式系统分为湿式自动喷水灭火系统、干式自动喷水灭火系统和预作用自动喷水灭火系统。
消火栓灭火系统分为室内消火栓灭火系统和室外消火栓灭火系统。
1.2研究意义
近年来，随着经济的高速发展，我国综合国力的日益增强，人民生活水平的不断提高，越来越多的集中型城市不断兴建，消防问题越发严重。
各种建筑功能复杂，建筑物地区性密集，城市人口剧增等现象带来了严重的消防隐患。
大型高层综合型建筑、高层民用住宅建筑、集餐饮、购物、宾馆和娱乐为一体的综合型高层建筑都是消防的重点。
这些大型商业建筑通常采用无隔断、无间断的大面积区域作为经营场所，大量的易燃物品摆放集中，数量巨大，有的还设有餐饮业，这都为火灾提供了迅速传播的便利条件，导致火灾在水平和竖直方面迅速蔓延。
如果其隔墙不具备足够的耐火能力，大火就会快速蔓延至其他位置；如果在建筑的背火面储存了大量的可燃物，会导致火灾快速扩大至其他区域；而且在竖向扶梯、中庭等区域，由于烟雾的上升也会导致竖向的火灾蔓延。
高层建筑人口密集，消防意识薄弱，通常会导致火灾后救援困难；消防水枪的高度限制，也使该建筑主要依靠自身的消防设施。
因此消防给水问题成为了建筑设计的重要问题。
26
第二章工程概况及设计依据
2工程概况及设计依据
2.1工程概况
该建筑位于北京，为多层民用建筑食堂楼。
地上两层，局部地上三层，地上一层层高5.1m，二层层高4.5m，局部地上三层层高4.5m。
占地面积4807.1m2，建筑体积约为53000m³。
主题外形为弧形。
2.2设计内容
《建筑设计防火规范GB50016-2014》8.2.1（5）：
建筑高度大于15m或者体积大于10000m3的办公建筑、教学建筑和其他单、多层民用建筑应设置室内消火栓系统；
《建筑设计防火规范》8.3.4
（2）：
任一层建筑面积>1500m2或总建筑面积>3000m2的展览、商店、餐饮和旅馆建筑以及医院中同样建筑规模的病房楼、门诊楼和手术部应设置自动喷水灭火系统；
综上，室内消火栓系统与自动喷淋系统构成了本次消防水系统。
2.3设计依据
[1]GB50016-2014,建筑设计防火规范[S].
[2]GB50974-2014,消防给水及消火栓系统技术规范[S].
[3]GB50084-2001,自动喷水灭火系统设计规范[S].
第三章消火栓系统设计
3室内消火栓系统设计
3.1设计依据及系统选择
根据《消防给水及消火栓系统技术规范》表3.5.2规定，建筑物室内消火栓设计流量的规定，该建筑消火栓设计流量30L/s，同时使用消防水枪6支，每根竖管最小流量15L/s；
《消防给水及消火栓系统技术规范》7.4.2：
室内消火栓的配置应符合下列要求：
① 应采用DN65的室内消火栓；
② 应配置DN65的有内衬里的消防水带，长度不宜超过25m；
③ 宜配置当量喷嘴直径16mm或19mm的消防水枪；
《消防给水及消火栓系统技术规范》7.4.6：
室内消火栓的布置应满足同一平面有2支消防水枪的2股充实水柱同时达到任何部位的要求；
《消防给水及消火栓系统技术规范》7.4.8：
建筑室内消火栓栓口的安装高度应便于消防水龙带的链接和使用，其距地面高度宜为1.1米；
《消防给水及消火栓系统技术规范》7.4.10：
室内消火栓宜按行走距离计算其布置间距，并应符合下列规定：
消火栓按2支消防水枪的2股充实水柱布置的建筑物，消火栓的布置间距不应大于30m。
根据上述规定，本建筑单层共设置17个消火栓，消火栓栓口距地1.1米。
3.2设计程序及计算
3.2.1选定消火栓、水枪、水带型号
该建筑选用喷嘴直径d=19mm的水枪，消火栓口径为65mm，水带长20m，胶质衬里。
3.2.2确定消火栓的水枪充实水柱、设计喷嘴压力和水枪设计流量
（1）水枪充实水柱的确定
Sk=H1-H2sin45°
（公式3-1）
式中：
Sk--水枪充实水柱长度，m；
H1--保护建筑物的层高，m；
H2--水枪喷嘴离地面的高度，m，一般取1m。
一层Sk1=H1-H2sin45°[1.414×（5.1-1）]m=5.60m
二层及以上Sk2=H1-H2sin45°=[1.414×（4.5-1）]m=4.95m
根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974-2014）7.4.12规定，该建筑Sk不应小于10m，所以Sk取10m。
（2）设计水枪喷嘴压力
Hq=αfSk1-φαfSk
（公式3-2）
式中：
Hq--水枪喷嘴水压，mH2O；
Sk--充实水柱长度，mH2O；
αf--实验系数，αf=1.19+80（0.01Sk）4。
φ--与水枪喷嘴直径有关的系数，按实验得：
φ=0.25df+0.1df3
（公式3-3）
选择19mm口径水枪，查表φ=0.0097；Sk=10m，所以af=1.20。
故：
Hq=afSk1-φafSk=1.20×0.00971-1.20×0.0097×10=13.58mH2O
（3）计算水枪流量
qf=βHq
（公式3-4）
式中：
qf--水枪喷嘴的设计流量，L/s；
Hq--水枪喷嘴水压，mH2O；
β--系数，与喷嘴直径有关。
水枪喷嘴直径为19mm，β=1.557，故：
qf=βHq=1.557×13.58=4.6L/s
水枪的设计流量不应小于5L/s，所以qf=5L/s。
3.3确定消防给水管网管径
D=4Qπv
（公式3-5）
v=4QπD2
（公式3-6）
式中：
Q--管道设计流量，m3/s；
D--管道的管径，m；
v--管道中的流速，m/s。
通过管段设计流量，确定管径。
消火栓给水管道中的流速不宜大于2.5m/s。
连接消火栓的管段的管径取65mm。
根据《消防给水及消火栓系统技术规范》3.5.2条规定可知，该建筑的室内消火栓设计流量为30L/s，每根竖管最小流量为15L/s。
v取2.5m/s，故：
D竖=4Q竖πv=4×15×10-3π×2.5=87.4mm
D干=4Q干πv=4×30×10-3π×2.5=123.6mm
《消防给水及消火栓系统技术规范》8.1.5：
室内消防管道管径应根据系统设计流量、流速和压力要求经计算确定；室内消火栓竖管管径应根据竖管最低流量经计算确定，但不应小于DN100。
根据规范和计算结果，干管直径取125mm，竖管直径取100mm，。
v竖=4Q竖πD竖2=4×15×10-3π×0.12=1.91m/s
v干=4Q干πD干2=4×30×10-3π×0.1252=2.45m/s
V竖、V干值皆小于2.5m/s，符合要求。
3.4最不利点处计算
（1）最不利点消火栓流量
qxh=BHq
（公式3-7）
式中：
qxh--水枪喷嘴射出流量，L/s；
B--水枪水流特性系数；
Hq--水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压，mH2O。
（2）最不利点消火栓压力
Hxh=hd+Hq+Hsk=AdLdqxh2+qxh2B+2
（公式3-8）
式中：
Hxh--消火栓栓口的最低水压（0.010MPa）；
hd--消防水带的水头损失（0.01MPa）；
Hq--水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压（0.01MPa）；
Ad--水带的比阻；
Ld--水带的长度（m）；
qxh--水枪喷嘴射出流量（L/s）；
B-水枪水流特性系数；
Hsk--消火栓栓口水头损失，宜取0.02Mpa。
（3）管道速度压力
Pv=8.11×10-10q2di4
（公式3-9）
式中：
Pv--管道速度压力，MPa；
q--管段设计流量，L/s；
di--管道的内径，m。
（4）管道压力
Pn=Pt-Pv
（公式3-10）
式中：
Pn--管道某一点处压力，MPa；
Pt--管道某一点处总压力，MPa。
（5）次不利点消火栓压力
Hxh次=Hxh最+h高差+hf+j
（公式3-11）
式中：
h高差--两消火栓的高差，m；
hf+j--两个消火栓之间的沿程、局部水头损失，m。
（6）次不利点消火栓流量
qxh次=Hxh次-2AdLd+1B
（公式3-12）
（依据规范需要与水枪的额定流量进行比较，取较大值）
（7）流速
v=0.001×4qxhπdj2
（公式3-13）
式中：
qxh--管段流量，L/s；
dj--管道的内径，m。
（8）水力坡降
i=10-6λdiρv22
（公式3-14）
1λ=-2.01log2.51Reλ+ε3.71di
（公式3-15）
Re=vdiρμ
（公式3-16）
μ=ρv
（公式3-17）
v=1.775×10-61+0.0337T+0.000221T2
（公式3-18）
式中：
i--单位长度管道沿程水头损失，MPa/m；
di--管道的内径，m；
v--管道内水的平均流速，m/s；
ρ--水的密度，kg/m3；
λ--沿程损失阻力系数；
ε--当量粗糙度；
Re--雷诺数；
μ--水的动力黏滞系数，Pa/s；
v--水的运动黏滞系数，m2/s；
T--水的温度，宜取10℃。
（9）沿程水头损失
Pf=i×L
（公式3-19）
式中：
Pf--管道沿程损失，MPa；
L--管段长度，m。
（10）局部损失（采用当量长度法）
Pp=i×Lp
（公式3-20）
式中：
Pp--管件和阀门等局部水头损失，MPa；
Lp--管段当量长度，m
表4-1最不利处水力计算表
管段名称
起点压力mH2O
管道流量L/s
管长m
当量长度
管径mm
管内径
水力坡降mH2O/m
流速m/s
水头损失mH2O
高差损失mH2O
终点压力mH2O
1-2
18.71
5.00
0.21
0.90
65
68.1
0.036
1.37
0.04
0.00
18.75
2-3
18.75
5.00
4.80
3.10
100
106.3
0.004
0.56
0.03
4.80
23.58
3-4
23.58
5.00
1.90
0.00
100
106.3
0.004
0.56
0.01
1.90
25.49
4-5
25.49
5.00
2.90
0.00
100
106.3
0.004
0.56
0.01
2.90
28.40
整理表得：
最不利点消火栓栓口压力：
18.71mH2O；
沿程损失：
0.09mH2O；
高差损失：
9.60mH2O。
3.5水泵、水泵接合器设计
消防水泵的扬程可按下式计算：
Hb=Hxh+H∆+∑hz
（公式3-21）
式中：
Hb--消防水泵的扬程，mH2O；
Hxh--最不利点消火栓栓口压力，mH2O；
H∆--消最不利消火栓与消防水泵进水管起点之间的几何高差，m；
∑hz--管段的总水头损失，mH2O；
已知Hxh、H∆、∑hz的值，故：
Hb=Hxh+H∆+∑hz=18.71+9.6+0.09=28.4mH2O
根据扬程选择消火栓水泵2台（1用1备），泵型号FLG100-160A，流量33.8L/s，扬程32mH2O，功率11KW。
《消防给水及消火栓系统技术规范》5.4.3：
消防水泵接合器的给水流量宜按每个10～15L/s计算。
该建筑消火栓系统设计流量30L/s，设置2个水泵接合器。
第四章自动喷水灭火系统设计
4自动喷水灭火系统设计
4.1自动喷水灭火系统概述
自动喷水灭火系统是一种全天候的固定式自动主动消防系统，在发生火灾时喷头的热敏元件对环境温度产生反应，喷头自动打开，并把水均匀地喷洒在着火区域，快速抑制燃烧，以实现火灾的初期控制，最大限度地减少生命和财产损失。
4.2设计依据及系统选择
《自动喷水灭火系统设计规范》4.2.1：
环境温度不低于4摄氏度，且不高于70摄氏度的场所应采用湿式系统；
表0-1同一根配水支管上标准喷头间距及相邻配水支管的间距（闭式喷头）
喷水强度
[L/（min·㎡）]
正方形布置
的边长（m）
矩形或平行
四边形布置的
长边边长（m）
一只喷头的最大保护面积（㎡）
喷头与端墙的最大距离
4
4.4
4.5
20.0
2.2
6
3.6
4.0
12.5
1.8
8
3.4
3.6
11.5
1.7
≧12
3.0
3.6
9.0
1.5
表0-2民用建筑和工业厂房的系统设计基本参数
火灾危险等级
净空高度（m）
喷水强度
[L/（min·㎡）]
作用面积（㎡）
轻危险等级
≦8
4
160
中危险等级
Ⅰ
6
Ⅱ
8
严重危险等级
Ⅰ
12
260
Ⅱ
16
《自动喷水灭火系统设计规范》6.3.1：
除报警阀组控制的喷头只保护不超过防火分区面积的同层场所外，每个防火分区、每个楼层均应设水流指示器；
《自动喷水灭火系统设计规范》8.0.6：
配水管两侧每根配水支管控制的标准喷头数，轻危险级、中危险级场所不应超过8只，同时在吊顶上下安装喷头的配水支管，上下侧均不应超过8只。
严重危险级及仓库危险级场所均不应超过6只；
综上，该建筑为中危险级I级，喷水强度不应低于6L/min·m2，作用面积不应小于160m2，系统最不利点喷头的工作压力不应低于0.05Mpa。
正方形布置边长不应大于3.6m，一只喷头的最大保护面积不应大于12.5m2，喷头与墙的最大距离不应大于1.8m。
根据不同闭式喷头的公称动作温度和色标表及该建筑情况确定，厨房热加工间选用工作液色标为绿色、动作温度为93摄氏度的快速响应玻璃球喷头（K=80），其他有吊顶部位选用动作温度为68摄氏度的玻璃球上下喷头（K=80）。
4.3设计程序及计算
4.3.1喷头流量
q=K10P
（公式4-1）
式中：
q--喷头处节点流量，L/min；
P--喷头处水压（喷头工作压力），Mpa；
K--喷头流量系数。
4.3.2流速
v=4qxhπDj2
（公式4-2）
式中：
Q--管段流量，L/s；
Dj--管道的计算内径，m。
4.3.3水力坡降
i=0.00107v2dj1.3
（公式4-3）
式中：
i--每米管道的水头损失，mH20/m；
V--管道内水的平均流速，m/s；
dj--管道的计算内径，m，取值应按管道的内径减1mm确定。
4.3.4沿程水头损失
h沿程=i×L
（公式4-4）
式中：
L--管段长度，m。
4.3.5局部损失（采用当量长度法）
h局部=i×L（当量）
（公式4-5）
式中：
L（当量）--管段当量长度，m。
4.3.6总损失
h=h沿程+h局部
（公式4-6）
4.3.7终点压力
hn+1=hn+h
（公式4-7）
表4-3最不利处水力计算书
管段名称
起点压力mH2O
管道流量L/s
管长m
当量长度
管径mm
K
水力坡降mH2O/m
流速m/s
损失mH2O
终点压力mH2O
1-2
7.00
1.11
3.15
0.80
25
80
0.416
1.90
1.64
8.64
2-3
8.64
2.35
1.58
1.80
32
80
0.468
2.38
1.58
10.22
3-4
10.22
2.35
2.43
1.35
32
80
0.468
2.38
1.77
11.99
41-42
8.09
1.19
3.15
0.80
25
80
0.481
2.04
1.90
9.99
42-4
9.99
2.52
1.42
2.25
32
80
0.541
2.56
1.99
11.98
43-4
10.28
1.35
1.73
1.00
25
80
0.611
2.30
1.67
11.95
4-5
11.99
6.22
0.23
3.10
50
80
0.399
2.85
1.33
13.32
5-6
13.32
6.22
7.93
1.50
50
80
0.399
2.85
3.76
17.08
6-7
17.08
6.22
5.74
1.50
50
80
0.399
2.85
2.89
19.96
7-8
44-45
19.96
11.53
6.22
1.43
3.36
2.40
2.50
0.80
50
25
80
80
0.399
0.685
2.85
2.44
2.34
2.19
22.30
13.72
45-46
13.72
2.98
3.60
1.80
32
80
0.756
3.03
4.08
17.80
46-47
17.80
2.98
3.40
0.30
32
80
0.756
3.03
2.80
20.60
47-48
20.60
2.98
2.40
0.30
40
80
0.334
2.23
0.90
21.50
48-49
21.50
2.98
1.55
0.50
50
80
0.0
升级会员 