消防工程.docx
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消防工程
《消防安全课程设计》
（消防栓设计部分）
一、设计原因
1.1主观原因...............................................................................................1
1.2客观原因...............................................................................................1
二、消火栓相关知识
2.1消防栓的重要性.........................................2
2.2消防栓的使用方法.......................................2
2.3消防安全对策措施.......................................2
三、消火栓的设计
3.1室外消火栓的设计.......................................3
3.2室内消火栓的设计.......................................5
四、消火栓设计相关计算
4.1消火栓的布置间距.......................................9
4.2充实水柱长度、喷嘴压力及每支水枪的设计流量.......................9
4.3消火栓口所需水压......................................11
五、CAD附图
5.1消火栓设计原理图......................................12
5.2室内，室外消火栓设计图................................13
一、设计原因
自2010年1月实施了《高等学校消防安全管理规定》以来，高校的消防安全工作取得了长足进步和发展。
但仍存在一些薄弱环节，主要表现在：
1.1主观原因：
（1）消防安全意识淡薄。
教学楼已成为校园火灾事故多发场所。
其主要原因是学生安全意识淡薄，违反规定使用各种电器，私拉乱接电线，随地乱扔烟头等，这些行为极易引发火灾。
（2）消防安全教育不够。
长期以来，高校的主要精力集中在教学，学科建设，科研等领域，普遍存在轻视，忽视消防安全工作的现象，缺乏对教职工生进行系统的消防安全教育。
（3）火险隐患整改不实。
一些高校的建筑由于耐火等级低，经消防部门检查下发整改通知，但学校久拖不改仍继续使用，极易引起火灾，很容易造成群死群伤恶性事故。
1.2客观原因：
（1）经费投入不足，消防设施不到位。
（2）管理制度缺失，责任机制不力。
二、消火栓相关知识
2.1消防栓的重要性
人们普遍认为，只要消防车到达火场，就可以立即出水把火扑灭。
其实不然，在消防队装备的消防车中有相当一部分是不带水的，诸如
1
举高消防车、抢险救援车、火场照明车等等，它们必须和灭火消防车
配套使用。
而一些灭火消防车因自身运载水量有限，在灭火时也急需寻找水源。
这时，消防栓就发挥出巨大的供水功能。
然而，现实生活中，由于一些单位和个人消防安全意识淡薄，消防栓被损坏的五花八门，不是缺“胳膊”就是少“腿”，一些设在主要街道旁的消防栓被建筑工程圈占、掩埋；一些消防栓被车辆、摊点等围得水泄不通，根本无法连接，有的甚至被中断了供水，严重威胁着灭火工作的顺利开展，一旦发生火灾，这些消防栓将无法发挥其应有的作用。
消防栓是保障消防部队灭火的重要工具。
它的不足和损坏，对百姓的生命财产安全构成严重威胁，因此，希望我们爱护其他城市公共设施的同时，也要关注消防栓的“安全”！
2.2消防栓的使用方法
1打开消防栓
2取出消防水带，向着火源点延伸展开
3接上水枪
4连接水源
5手握水枪头及水管，打开水阀门，即可灭火
2.3消防安全对策措施
1对学生教师及相关工作人员进行教育工作（包括几种常用灭火剂和灭火器燃烧的概念，燃烧的3要素；防火的基本措施；灭火的基本方法，灭火器的使用方法；灭火时的注意事项，消防方针，扑灭火灾
2
的一般原则；遇到严重火灾的应急措施，逃生注意事项等。
）
2在显眼的地方张贴有关消防安全的宣传以及相关常识
3对教学楼设置消防给水系统，消防基础设施和灭火装备，器材等
三、消火栓的设计
3.1室外消火栓的设计
3.1.1室外消火栓的选择
按设置条件，室外消火栓分为地上式和地下式消火栓。
地上式消火栓大部分露出地面，具有目标明显、易于寻找、出水操作方便等特点适用于气温较高地区。
武汉属南方，因而在此设计中选用地上式消火栓。
地上式消火栓由本体、进水弯管、阀塞、出水口和排水口组成。
3.1.2室外消火栓的数量
根据《高规》第7.2.2条，高层建筑室内、外消火栓的用水量不应小于下表的规定。
3
高层
建筑
类别
建筑高度（m）
消火栓
用水量（L/s）
每根竖管最小流量（L/s）
每支枪最小流量（L/s）
室外
室内
普通住宅
≤50
15
10
10
5
>50
15
20
10
5
1高级住宅2建筑高度超过50米或每层建筑面积超过1000㎡的商业楼、展览楼、综合楼、财贸金融楼、电信楼3建筑高度超过50米或每层建筑面积超过1500㎡的商住楼4中央和省级广播电视楼5网局级和省级电力调度楼6省级邮政楼、防灾指挥调度楼7藏书超过100万册的图书馆、书库8重要的办公楼、档案楼、科研楼9建筑高度超过50米的教学楼和普通旅馆、办公楼、科研楼、档案楼
≤50
30
30
15
5
>50
30
40
15
5
4
该设计为每层建筑面积超过1000㎡的教学楼，所以采用室外消火栓用水量为30L/s.根据《高规》第7.3.6条的规定：
室外消火栓的数量应按本规范第7.2.2条规定的室外消火栓用水量经计算确定，每个消火栓的用水量为10~15L/s,根据下面的公式可计算室外消火栓的数量。
N=Q/（10~15）
式中：
N----建筑室外消火栓数量，个；
Q----建筑室外消火栓用水量，见表规定的用水量，L/s;
10~15----每个室外消火栓的计算流量，L/s.
重要建筑室外消火栓用水量为30L/s,故N=30/（10~15）=2-3个
根据计算结果和由于学校为重要人口密集区，故选用3个室外消火栓
3.1.3室外消火栓的布置
根据室外消火栓的设计要求：
消火栓距路边不应大于2.0m，距房屋外墙不宜小于5.0m。
又根据该教学楼的面积大小，在教学楼的四个角落个设置一消火栓，且具体位置如图所示。
3.2室内消火栓的设计
3.2.1室内消火栓设计原理
如图--消火栓设计原理图
注：
1bf=½a
5
2图中各圆心均为消火栓安装点
3将圆1和圆12的圆心的连线定为Y轴，将X轴定于两排消火栓的中线。
4图中Lf1为边跨的消火栓最大布置距离（m）；Lf2为中间跨的消火栓最大布置距离（m）；Rf为消火栓保护半径（m）；bf为消火栓最大保护宽度（m）。
现在按边跨和中间跨二中情况来推导其计算公式。
一边跨：
从图中可以看出，当圆4交于G'，圆2交于G点时，其布置间距分别为：
对4和9点：
（2）
对2和11点：
（3）
由
（2）（3）知，当满足同时达到作用水柱二股的要求时。
其最大布置间距Fn:
（4）
二中间跨：
从图中可以看出，当圆2，圆3圆12交于P点时，其布置间距Lf2正好满足同时作用水柱二股的要求。
此时，圆1，圆2，圆3，圆11，圆12，的圆心坐标分别为：
圆1（0,bf）;圆2（-Lf2,bf）;圆3（Lf1,bf）
圆11（-Lf2,bf）;圆12（0，-bf）
圆的函数通式：
（x-x1）+（y-y1）=R（5）
式中：
x1,y1为圆心坐标，R为圆的半径。
将上述圆的圆心坐标分别代入式（5），得圆的方程式如下：
圆1（x-0）+（y-b1）=Rf（6）
6
圆2（x+Lf2）+（y-bf）=Rf（7）
圆3（x-Lf2）+（y-bf）=Rf（8）
圆11（x+Lf2）+（y+bf）=Rf（9）
圆12（x-0）+（y+bf）=Rf（10）
圆23交点计算如下：
由以上讨论知，当最不利点同时达到二股水柱时，圆2,3，12必三圆相交。
也就是说，圆2,3的交点坐标也满足圆12的方程式。
将以上求得的圆2,3的交点坐标代入式（9）得：
三结论：
当同时作用水柱为二股时，多排或双排布置的消火栓的最大距离公式为：
边跨：
中间跨：
对于教学楼这样的公共建筑，楼梯是非常重要的通道，应加强对楼梯安全的防范意识，因而，每层楼的每个楼梯口都应设计一个消火栓。
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查阅相关资料，已知消火栓布置间距：
消火栓保护半径Rf=ld+（H1－H2）÷sinα
ld——龙带敷设长度（m）,ld=龙带长度×（0.8~0.9）
H1——室内最高着火点离地面高度（m）
H2——水枪喷嘴离地面高度（m）
α——水枪上倾角（°）
图中各圆心均为消火栓安装点
图中Lf1为边跨的消火栓最大布置间距（m）
Lf2为中间跨的消火栓最大布置间距（m）
边跨Lf1=
中间跨Lf2=
Rf——消火栓保护半径（m）
a——建筑物宽度（m）
根据取值规范，这里取龙带长度为20m;H1为4m;H2为1m;α为45°。
根据观测建筑物长约60m;宽约50m;高约20m。
教室长约20m;宽约10m.
故求得Rf=
Lf1=
Lf2=
因而，消火栓可设计成如图所示，简介如下：
对于此环形教学楼，在
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前后两面墙上，可先在中间设置一消火栓1；由于中间跨为13m，在此消火栓两侧距离13m处分别再设置一消火栓2和3；由于建筑物总长约60m，考虑其合理性及适用性，再分别距2和3以边跨的长度9m,在分别设置一消火栓4和5；根据该教学楼的楼梯口设置位置，并计算可知消火栓4与6相距8.24m,5与7相距8m,满足对于不超过6层的民用建筑，消火栓到任何部位的折线长度小于25m的要求。
在左右两面墙上，可现在中间各设置一消火栓8和9；而此时6与8相距13m,7与9相距15m，符合要求.而根据教学楼实际的教室大厅的分布等情况，同时也考虑了消火栓间距的合理性，将这里所说的消火栓5等未加以设置。
同理根据楼梯口位置，所有消火栓位置可设置成如图所示。
四、消火栓设计相关计算
4.1消火栓的布置间距
在室内消火栓的设计部分已算
4.2充实水柱长度、喷嘴压力及每支水枪的设计流量
（1）水枪充实水柱长度
ＳＫ＝１.４１４（Ｈ１－Ｈ２）
＝１.４１４（4－１）＝4.242ｍ
式中：
ＳＫ－－水枪充实水柱长度（ｍ）；
Ｈ１－－室内最高点离地面高度（ｍ），在这里取层高４ｍ；
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Ｈ２－－水枪喷嘴离地面高度（ｍ），取１ｍ．
因为充实水柱长度不得小于１０米，而４.２４２小于１０，在这里取充实水柱长度为１０ｍ．
（2）水枪喷嘴所需的压力
Ｈｑ＝αＳＫ＝１３．５×１０＝１３５ＫＰａ=13.5mH2O
式中：
Ｈｑ－－水枪喷嘴压力（ＫＰａ）；
α－－当充实水柱长度为１０ｍ，水枪喷嘴口径为１９ｍ时，系数α取１３.５
（3）每支水枪的设计流量
ｑｆｊ＝（βＨｑ）½＝４．６Ｌ／ｓ
式中：
ｑｆｊ－－每支水枪的计算流量（Ｌ／ｓ）；
β－－水枪流量系数，喷嘴口径为１９ｍｍ时，β取０.１５７７；
据规定，该教学楼每支水枪的设计流量不应小于５Ｌ／ｓ；故确定每支水枪的设计流量为５Ｌ／ｓ。
（4）水量大小
查表已知，该教学楼消火栓用水量应为30L/s，考虑能量转换，建筑物最高处距地面20米，则：
地面消火栓水量H=30+
/2g
而mgh=m
/2
所以H=30+20=50L/s
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4.3消火栓口所需水压
（1）消火栓水龙带水头损失
根据建筑物消火栓给水系统要求，该建筑物的室内消火栓的消防水量不得小于30L/s，需3股射流，每股射流流量不小于10L/s,水枪射出的充实水柱长度Sk（Hm）不小于10m,采用直径D=65mm、L=20m麻织水带。
为满足设计要求，应选喷口直径为19mm水枪，充实水柱
的长度为12m，水枪喷口直径Hq=16.9m，喷口射流量q=5.2L/s，采用直径65mm的麻织水带，查表得A=0.00430，取q=5.2L/s
水带水头损失按下式计算：
Hd=ALq
=0.00430×20×5.2×5.2mH2O=2.326mH2O
式中Hd--水带沿程水头损失，mH2O;
L--水带长度，m;
A--水带阻力系数，
水带阻力系数A
水带
材质
水带直径/mm
50
65
80
麻织
0.01501
0.00430
0.00150
衬胶
0.00677
0.00172
0.00075
（2）消火栓口所需水压Hx由下式计算：
Hx=Hq+Hd=16.9+2.326=19.23mH2O
式中：
Hx--消火栓口压力，mH2O；
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Hq--水枪喷嘴造成某充实水柱所需要的水压，mH2O；
Hd--水流通过水龙带的损失，mH2O。
（3）与市政供水比较
根据《市政给水设计规范》（GB50013-2006）中第3节给水系统第3.0.9条有关规定，当按直接供水的建筑层数确定给水管网水压时，其用户接管处的最小服务水头，一层为10mH2O，二层为12mH2O,二层以上每增加一层增加4mH2O。
该教学楼共5层，那么市政给水水压为12+3×4=24mH2O。
该设计消火栓口所需水压为19.23mH2O<24mH2O,满足要求。
五、CAD附图
5.1消火栓设计原理图
5.2室内，室外消火栓设计图
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