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毕业设计
本科生毕业设计
题目某医院四层到十三层消防水系统设计
学院
专业安全工程
学生姓名
学号年级
指导教师
教务处制表
二Ο一三年五月三十日
某医院四层到十三层消防水系统设计
专业安全工程
学生指导老师
【摘要】现代医院往往人员密集，并且住院病人行动多有不便；建筑结构功能复杂；电气、给排水、暖通空调及医用气体设备众多，一旦发生火灾事故，火势很容易蔓延扩大，造成大量人员伤亡和重大经济损失，所以医院的消防工作就尤为重要。
本文在该医院建筑结构和功能的基础上，根据相关法律法规和设计手册，对其进行了防火分区的划分，消火栓系统和自动喷水灭火系统的设计。
本设计将该医院每个楼层划分为一个防火分区，以期在发生火灾时，将火势控制在每个楼层内，为人员疏散和火灾扑救提供有利条件。
根据相关法律法规和设计手册，本文完成了消火栓和自动喷水灭火系统喷头的布置，对相关管网进行了设计规划，并且对管道进行了水力计算。
【关键字】医院；消防水系统；防火分区；消火栓系统；自动喷水灭火系统
FireWaterSystemDesignforaHospital（fourtothirteenfloors）
Major:
SafetyEngineering
Student:
MaAdviser:
W
Abstract:
Modernhospitalsisoftencrowded,andinpatientoperationsmoreinconvenient;structuralfunctionalcomplexity;electrical,plumbing,HVACandmedicalgasequipmentmany,intheeventoffire,thefirecaneasilyspreadandcausedheavycasualtiesandmajoreconomiclosses,sothehospitalfireworkisparticularlyimportant.Inthispaper,thehospitalbuildingstructureandfunctionbasedontherelevantlawsandregulationsanddesignmanuals,itsdivisionofthefiredistrict,firehydrantsystemandsprinklersystemdesign.Thedesignofeachfloorofthehospitalintoafiredistrictinorderincaseoffire,thefirecontroloneachfloor,theevacuationandfirefightingtoprovidefavorableconditions.Accordingtorelevantlawsandregulationsanddesignmanuals,papercompletedhydrantandautomaticsprinklersystemlayout,therelevantpipenetworkdesignplanning,andthepipelineofhydrauliccalculations.
Keywords:
hospital;firewatersystem;firedistrict;hydrantsystem;automaticsprinklersystem.
1.绪论
1.1选题意义
在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公共安全和社会发展的主要灾害之一。
人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。
火，给人类带来文明进步、光明和温暖。
但是，失去控制的火，就会给人类造成灾难。
对于火灾，在我国古代，人们就总结出“防为上，救次之，戒为下”的经验。
随着社会的不断发展，在社会财富日益增多的同时，导致发生火灾的危险性也在增多，火灾的危害性也越来越大，消防工作的重要性也就越来越突出。
“预防火灾和减少火灾的危害”是对消防立法意义的总体概括，包括了两层含义：
一是做好预防火灾的各项工作，防止发生火灾；二是火灾绝对不发生是不可能的，而一旦发生火灾，就应当及时、有效的扑救，减少火灾的危害。
防火分区与消防水系统就是在发生火灾的情况下对火灾及时、有效的控制其蔓延、减小其危害的具体措施。
防火分区就是采用具有一定耐火性能的分隔构件划分的，能在一定时间内防止火灾向同一建筑物的其他部分蔓延的局部区域（空间单元）。
建筑物的某空间发生火灾后，火势便会因热气体对流、辐射作用，或者是从楼板、墙壁的烧损处和门窗洞口向其他空间蔓延扩大开来，最后发展成整座建筑的火灾。
因而，对规模、面积大，或多层、高层的建筑而言，在一定时间内把火势控制在着火的一定区域内，是非常重要的。
防火分区的确立有利于控制火势蔓延、确保人员疏散、利于消防扑救。
目前世界上控制火灾最有效的方法是应用自动喷水灭火系统，发达国家的统计数字表明其灭火成功率在95%以上。
自动喷水灭火系统主要洒水喷头、报警阀、管道、报警系统和水泵组成。
系统中最重要的组成部分是洒水喷头。
建筑物消防水系统是建筑物安全中的一个重要环节。
对建筑工程消防给水系统，消防系统的合理布置，自动喷水灭火系统的选择及合理布置，以达到做好消防设计及施工，确保人民生命、财产安全的目的。
1.2国内外研究现状
自动喷水灭火系统，是当今世界上公认的最为有效的自救灭火设施，是应用最广泛、用量最大的自动灭火系统。
国内外应用实践证明：
该系统具有安全可靠、经济实用、灭火成功率高等优点。
国外应用自动喷水灭火系统已有一百多年的历史。
在这长达一个多世纪的时间内，一些经济发达的国家，从研究到应用，从局部应用到普遍推广使用，有过许许多多成功和失败的教训。
在总结经验的基础上，制订了本国的自动喷水灭火系统设计安装规范或标准，而且进行了一次又一次的修订（如英国的《自动喷水灭火系统安装规则》、美国《自动喷水灭火系统安装标准》）等。
自动喷水灭火系统不仅已经在高层建筑、公共建筑、工业厂房和仓库中推广应用，而且发达国家已在住宅建筑中开始安装使用。
20世纪30年代我国开始应用自动喷水灭火系统，至今已有70年的历史。
首先在外国人开办的纺织厂、烟厂以及高层民用建筑中应用。
如上海第十七毛纺厂，是1926年由英国人所建，在厂房、库房和办公室装设了自动喷水灭火系统。
1979年，该厂从日本和联邦德国引进生产设备，在新建的厂房也设计安装了国产的湿式系统。
又如上海国际饭店是1934年建成投入使用的。
该建筑中所有客房、厨房、餐厅、走道、电梯间等部位均装设了喷头，并扑灭过数起初期火灾。
50年代，苏联援建的一些纺织厂和我国自行设计的一些工厂中，也装设了自动喷水灭火系统。
1956年兴建的上海乒乓球厂，我国自行设计安装了自动喷水灭火系统，并于1978年10月成功地扑救了由于赛璐珞丝缠绕马达引起的火灾。
又如1958年建的厦门纺织厂，至80年代曾四次发生火灾，均成功地将火扑灭。
时至今日，该系统已经成为国际上公认的最为有效的自动扑救室内火灾的消防设施，在我国的应用范围和使用量也在不断扩展与增长。
[8]
建设部陆续颁发了《高层建筑设计防火规范》等国家标准来规范高层建筑的消防系统的设计。
同时该规范也在不断的修改和完善的过程中，但是和发达国家的消防标准扔存在一定的差距和不足。
而且在实际设计中，建筑和结构化工程师很难严格按照该规范标准执行，主要因为甲方对成本和建筑布局的种种要求等原因所致。
还有就是一些建筑和结构工程师的设计水平有限，不能很好的进行消防设计的区域划分，设计图纸的火灾区域划分不当，消防水系统设计存在错误等等。
大多数建筑消防水系统设计都存在不同程度的缺陷。
应当在后期进行及时的完善和改革。
[9]
1.3自动喷水灭火系统应用技术发展
自动喷水灭火系统具有很高的灭火、控火率，且不污染环境，与气体灭火系统相比较为经济，广泛应用于各类建筑的消防保护，其设置已经成为建筑等级的重要标志之一。
新的世纪，我国经济和科技必定飞速发展，建筑火险隐患和危险性也将不断增大，这些对自动喷水灭火系统提出了新的要求，将促使其不断发展完善，开辟广阔的应用前景。
自动喷水灭火系统的应用一是要适应各种保护对象的需要，二是在充分发挥其灭火、控火作用的同时，可相应开发出其它消防功能，使其在建筑消防安全中发挥更加积极有效的作用。
自动喷水灭火系统应用技术的发展：
（1）向综合性多功能方向发展；
（2）代替火灾自动系统；（3）辅助进行防排烟;（4）增强系统的可靠实用性；（5）适于住宅的需要；（6）适于地下建筑的需要；（7）适于大空间建筑的需要；（8）开发自动喷水—泡沫联用灭火系统；（9）开发超细水喷雾灭火系统；（10）开发智能自动喷水灭火系统。
1.4本文主要内容
本文的主要完成了该医院四层到十三层消防水系统设计。
主要包括楼层防火分区的划分，消火栓系统的设计，自动喷水灭火系统的设计以及各管网的水力计算和管网优化。
2.设计依据
1.《某医院扩张项目工程》建筑工程选址意见书
2.《某医院扩张项目工程》工程项目初步设计批复
3.建筑单位提供的规范设计任务书用地规范红线图
4.《建筑设计防火规范》（GB50016-2012）
5.《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）
6.《高层建筑给水排水设计手册》
7.《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2005）
8.《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）
9.《综合医院建筑设计规范》（JGJ49-88）
10.《水工业工程设计手册》
11.《中华人民共和国消防法》（2008年）
3.建筑工程基本概况
3.1工程简介
某医院项目工程位于成都市双流县华阳镇通济巷26号，本工程为一类高层医疗综合楼，建筑层数为13F/-1F，建筑高度为49.20米，总建筑面积25656.7㎡。
3.2建筑主要构造标准
1.楼地面：
室内有水地面均在一米范围内坡向地漏或排水孔，坡度为1%；上人屋面做地砖保护层，均为991丙烯酸防水卷材防水，凡出屋面处女儿墙，楼梯间等转角处均需加辅卷材一道。
2.墙体：
建筑内外墙除注明外均为加气混凝土砌块填充墙，M5.0水泥砂浆砌筑，轻质填充墙材质；主楼电梯筒体及框架梁均为钢筋混凝土墙，外墙采用200厚加气混凝土砌块，内隔墙可采用轻质隔墙详结施，砌筑位置与建筑施工图中定位关系保持一致，即沿柱中心线砌筑或沿柱边平齐砌筑关系不变，卫生间隔墙体下端应先作C20混凝土基座，同墙厚，高出楼面300凡填充砌块与其他材料相接处，均在接缝处通长加500宽钢丝网，做墙面抹灰。
3.内外装修：
外墙：
外墙以白色及灰色铝塑板为主局部使用石材
室内装修严格执行《建筑内部装修设计防火规范》GB50222-95（2001版）和《民用建筑室内环境污染控制规范》（GB50325-2001）
4.门窗
外窗：
选用隔热金属型材多腔密封框；
外门:
选用喷塑断热单框铝合金双玻门，建筑外门窗抗风性能为3级，气密性能为6级，水密性能为3级，保温性能为8级，隔声性能为2级;
大楼出入口门：
选用全玻自动门；
内门：
一般木门，选用成品木门，大玻璃门等
5.玻璃：
外窗均用6LOW-E+12A+6中空玻璃，落地窗的大块玻璃面积超过1.5㎡时及七层以上外开窗，采用安全玻璃，卫生间采用6厚单层玻璃。
6.吊顶：
公共活动部分（走道，公共卫生间，架空层，雨棚）采用镀锌轻钢龙骨高级非燃矿棉板吊顶。
3.3主要技术经济指标
1.建筑规模：
总建筑面积25656.7㎡
其中：
地下建筑面积：
6254.3㎡地上建筑面积：
19099.41㎡高压氧舱建筑面积：
303㎡；
2.建筑性质：
本工程为一类高层建筑，建筑层数为13F/-1F，为一单层高层综合楼；
3.建筑类别：
本工程为一类高层综合建筑；
4.建筑耐火等级：
地下部分耐火等级为1级，地上部分耐火等级为2级；
5.抗震设计：
本工程抗震烈度按七度设计，抗震设防类别为乙类；
6.建筑高度：
49.20m
3.4无障碍设计
1.本项目场地内设有环形车行道，并与各出入口相连，车行道可供残疾人轮椅同行，人行道设置盲道。
2.本项目大楼入口与人行道及车行道采用小于1:
12的缓坡连接。
3.本项目大楼均设置方便残疾人使用的专用电梯按钮，并在一直三楼设置残疾人专用卫生间，医疗窗口设置残疾人专用窗口。
3.5建筑功能设计
负一层：
地下车库及设备用房
一层：
门厅、消毒供应中心
二层：
体检中心
三层：
检验科
四五六层：
为内一二、三科
七层：
妇产科、儿科
八层：
儿科
九层：
五官科
十层：
外一科
十一层：
特需病房
十二层：
手术室
十三层：
办公室
3.6自然气候条件
3.6.1气候特点
属亚热带季风气候，具有春早、夏热、秋凉、冬暖的气候特点，年平均气温16摄氏度，年降雨量1000毫米左右。
多云雾，日照时间短，空气潮湿，因此，夏天虽然气温不高（最高温度一般不超过35摄氏度），却显得闷热；冬天气温平均在5摄氏度以上，但由于阴天多，空气潮，却显得很阴冷。
3.6.2大气温度
春季平均气温：
15.6℃-16.9℃
夏季平均气温：
23.2-24.6℃
秋季平均气温：
16.3-17.6℃
冬季平均气温：
6.2-7.7℃
最热月出现在7月，月平均温度达25.0-26.3℃
最冷月出现在1月，月平均气温为5.0-6.2℃
极端最高温度为35.5-37.7℃普遍出现在7月；极端最低气温为-5.1--3.6℃，大部分出现在12月，少部分出现在1月。
3.6.3降水量
平均降水量为759.1～1155.0毫米，年内降水量变化呈单峰型。
最多月出现在８月，月降水量为199.2～258.1毫米；最少月普遍出现在１月，月降水量为4.3～19.0毫米。
春季降水量（3～5月）为121.2～208.1毫米，占全年的15～22%；夏季降水量为460.7～628.7毫米，占全年的50～60%；秋季降水量为135.9～286.2毫米，占全年降水量17～25%；冬季降水量为21.4～52.8毫米，占全年降水量4%左右。
3.6.4风速、风向及频率
风向：
静风，频率55
全年主导风向：
NNE，频率3
风速：
多年平均风速0.9m/s
（6-8月）夏季平均风速1.0m/s
（12-2月）冬季平均风速20m/s
全年平均风速0.9m/s
3.7地震作用
本工程抗震烈度按七度设防，抗震设防类别为乙类。
4.防火分区的划分
建筑中合理地划分防火分区，能够在发生火灾的情况下，阻止火势蔓延，将火势控制在局部空间内，从而为人员疏散和火灾扑救提供有利条件，有效减少人员伤亡和财产损失。
1.《高层民用建筑设计防火规范》对高层民用建筑的防火分区面积限值见表4-1。
表4-1高层民用建筑防火分区最大允许建筑面积
建筑类别
每层每个防火分区面积/㎡
一类建筑
1000
二类建筑
1500
地下室
500
注：
建筑物内设有自动灭火设备时，每层最大允许建筑面积可按本表增加一倍，局部设置时，增加面积可按该局部面积一倍计算。
一类建筑的电信楼，其防火分区的允许最大建筑面积可按本表增加50%。
2.高层民用建筑防火分区划分的一般规定：
（1）高层建筑内的商业营业厅、展览厅等，当设有火灾自动报警系统和自动灭火系统，且采用不燃烧或难燃烧材料装修时，地上部分防火分区的允许最大建筑面积为4000㎡；地下部分防火分区的允许最大建筑面积为2000㎡。
（2）当高层建筑与裙房之间设有防火墙等防火分隔设施时，其裙房的防火分区允许最大建筑面积不应大于2500㎡，当设有自动喷水灭火系统时，防火分区允许最大建筑面积可增加1.00倍。
（3）高层建筑内设有上下层相连通的走廊、敞开楼梯、自动扶梯、传送带等开口部位时，应按上下连通层作为一个防火分区，其允许最大建筑面积之和不应超过上表规定。
当上下开口部位设有耐火极限大于3.00h的防火卷帘或水幕等分隔设施时，其面积可不叠加计算。
（4）高层建筑中庭防火分区面积应按上、下连通的面积叠加计算，当超过一个防火分区的面积时，应符合下列规定：
房间与中庭回廊相通的门、窗应设自行关闭的乙级防火门、窗。
与中庭相通的过厅、通道等，应设乙级防火门或耐火极限大于3.00h的防火卷帘分隔。
中庭每层回廊应设有自动喷水灭火系统。
④中庭每层回廊应设火灾自动报警系统。
3.该医院单层面积为1421.22㎡，并设有自动喷水灭火装置，根据《高层民用建筑设计防火规范》对高层民用建筑的防火分区面积限值表和其注释，将该医院每层楼层划分为一个防火分区。
5.建筑工程消防水灭火系统
5.1建筑工程给水灭火系统的一般规定
1.高层建筑必须设置室内、室外消火栓给水系统。
2.消防用水可由给水管网、消防水池或天然水源供给。
利用天然水源应确保枯水期最低水位时的消防用水量，并应设置可靠的取水设施。
3.室内消防给水应采用高压或临水高压给水系统。
当室内消防用水量达到最大时，其水压应满足室内最不利点灭火设施的要求。
室外低压给水管道的水压，当生活、生产和消防用水量达到最大时，不应小于0.10MPa（从室外地面算起）。
注：
生活、生产用水量应按最大小时流量计算，消防用水量应按最大秒流量计算。
5.2消防用水量
1.高层建筑的消防用水总量应按室内、外消防用水量之和计算。
高层建筑内设有消火栓、自动喷水、水幕、泡沫等灭火系统时，其室内消防用水量应按需要同时开启的灭火系统用水量之和计算。
2.高层建筑室内、外消火栓给水系统的用水量，不应小于表5-1规定。
表5-1高层消火栓给水系统的用水量
高层建筑类别
建筑高度
（m）
消火栓用水量
（L/s）
同时使
用水枪
数量（支）
每根
竖管
最小
流量
（L/s）
每支水
枪最小
流量
（L/s）
室外
室内
普通住宅
≤50
15
10
2
10
5
50
15
20
4
10
5
续表5-1
1.高级住宅
2.医院
3.二类建筑的商业楼、展览楼、综合楼、商住楼、图书馆、书库
4.省级以下的邮政楼、防灾指挥调度楼、广播电视楼、电力调度楼、
5.建筑高度不超过５０m的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、档案楼
≤50
20
20
4
10
5
50
20
30
6
15
5
1.高级旅馆
2.建筑高度超过５０m或每层建筑面积超过1000m2的商业楼、综合楼、展览楼、电信楼、财贸金融楼
3.建筑高度超过50m或每层面积超过1500m2的商住楼
4.中央和省级（含计划单列市）广播电视楼
5.网局级和省级（含计划单列市）电力调度楼
6.省级（含计划单列市）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、科研楼、档案楼
9.建筑高度超过50m的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、档案楼等
50
30
30
6
15
5
50
30
40
8
15
5
注：
建筑高度不超过50m，室内消火栓用水量超过20L/s，且设有自动喷水灭火系统的建筑物，其室内、外消防用水量可按本表减少5L/s。
3.高级旅馆、重要的办公室、一类建筑的商业楼、展览楼、综合楼和建筑高度超过100m的其他高层建筑，应设消防卷盘，其用水量可不计入消防用水总量。
5.3设计建筑工程用水量
（1）消火栓系统
设计消火栓消防用水量：
室内20L/s，每根竖管最小流量为10L/s，每支水枪最小流量为5L/s。
火灾延续时间2小时；
（2）自动喷水系统
根据第五章自动喷水灭火系统管网计算，可知自动喷水灭火系统的设计消防用水量为26.42L/s,火灾延续时间1小时。
6.建筑工程消火栓系统
高层建筑室内消火栓给水系统是目前扑救高层建筑火灾的主要灭火系统，所担负的任务除了用于扑救初期火灾外，还担负扑救大火的任务。
6.1建筑工程消火栓系统设置的一般规定、设计原则和要求.
临时高压消防给水系统，其水压当室内消防用水量达到不大时，应满足室内最不利点灭火设备的要求.
6.1.1消火栓系统设置的一般规定
除无可燃物的设备层外，高层建筑和裙房的各层均应设置室内消火栓，并应符合下列规定：
A.消火栓应设在走道、楼梯附近等明显易于取用的地点，消火栓的间距应保证同层任何部位有两个消火栓的水枪充实水柱同时到达。
B.消火栓的水枪充实水柱应通过水力计算确定，且建筑高度不超过100m的高层建筑不应小于10m；建筑高度超过100m的高层建筑不应小于13m。
C.消火栓的间距应由计算确定，且高层建筑不应大于30m，裙房不应大于50m。
D.消火栓栓口离地面高度宜为1.10m，栓口出水方向宜向下或与设置消火栓的墙面相垂直。
E.消火栓栓口的静水压力不应大于1.00MPa，当大于1.00MPa时，应采取分区给水系统。
消火栓栓口的出水压力大于0.50MPa时，应采取减压措施。
F.消火栓应采用同一型号规格。
消火栓的栓口直径应为65mm，水带长度不应超过25m，水枪喷嘴口径不应小于19mm。
G.临时高压给水系统的每个消火栓处应设直接启动消防水泵的按钮，并应设有保护按钮的设施。
H.消防电梯间前室应设消火栓。
I.高层建筑的屋顶应设一个装有压力显示装置的检查用的消火栓，采暖地区可设在顶层出口处或水箱间内。
6.1.2消火栓系统的设计原则
（1）高层建筑必须应设室内、外消火栓给水系统.
（2）高层建筑室内消火栓给水系统应与生活、生产给水系统分开，设置成独立的消防给水系统，以确保安全用水.
（3）高层建筑室内消火栓给水系统应采用高压设备。
6.1.3消火栓系统设计的要求
室内消火栓布置要求
（1）除可燃物的设备层外，设置室内消火栓的建筑物，其各层均应设置消火栓。
消防电梯间前室内应设置消火栓。
（2）室内消火栓应设置在位置明显且易于操作的部位。
栓口离地面或操作基面高度宜为1.1m，其出水方向宜向下或与设置消火栓的墙面成90°角；栓口与消火栓箱内边缘距离不应影响消防水带的连接。
（3）冷库内的消火栓应设置在常温穿堂或楼梯间内。
（4）室内消火栓的间距应由计算确定。
对于高层民用建筑、高层厂房（仓库）、高架仓库和甲、乙类厂房，室内消火栓的间距不应大于30m；对于其他单层和多层建筑及建筑高度不超过24m的裙房，室内消火栓的间距不应大于50m。
同一建筑物内应采用同一规格的消火栓、水枪和水带。
每条水带的长度不应大于25m。
（5）室内消火栓的布置应保证每一个防火分区同层有两只水枪的充实水柱同时到达任何部位。
建筑高度不大于24m且体积不大于5000m³的多层仓库，可采用1支水枪充实水柱到达到室内任何部位。
（6）高层建筑和高位消防水箱静压不能满足最不利点消火栓水柱要求的其他建筑，应在每个室内消火栓处设置直接启动消防水泵的按钮，并应有保护设施。
室内消火栓栓口处的出水压力大于0.5MPa时，应设置减压设施；静水压力大于1.0MPa时，应采用分区给水系统。
（7）设置有室内消火栓的建筑，如为平屋顶时，宜在平层顶上设置试验和检查用的消火栓，采暖地区可设在顶层出口处或水箱间内。
6.1.4选择室内消火栓、水枪、水带的
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