武汉桃源里项目#楼消防系统设计安全工程设计.docx
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武汉桃源里项目#楼消防系统设计安全工程设计
2015届毕业(设计)论文
题目武汉桃源里项目1#楼消防系统设计
专业班级11级安全工程01班
学号1101050102
学生姓名
指导教师
指导教师职称讲师
学院名称资源与土木工程学院
完成日期:
2015年06月01日
武汉桃源里项目1#楼消防系统设计
DesignforFireSystemofWuhanTaoyuanProject1#Building
学生姓名
指导教师
摘要
近些年来,高层建筑祸患灾难频繁发生,人员伤亡严重,经济损失巨大,同时也给社会带来了极大的负面影响,因此有必要对高层建筑消防设计引起重视。
本文主要是针对武汉桃源里项目1#楼消防系统进行设计,包括安全疏散设计、室内消火栓系统设计和火灾自动报警系统设计。
根据防火分区的划分原则,针对火灾救援难度大、人群分布密集和消防意识低等特点,并结合火灾时人们的生理和心理,严格规范安全疏散设施,合理设置安全疏散路线,保证人们具有足够的安全度;针对高层建筑火灾蔓延快和水压要求高等特点,结合设置条件和室内消火栓用水量,室内每层设置4个口径65mm消火栓并配备长度20m的水带、喷嘴口径19mm的水枪,地下浅层设置有效容积31m3消防水箱,屋顶设置有效容积370m3消防水池,使消防人员有充足水源扑救火灾;根据高层建筑特级保护对象等级,选择控制中心报警系统,设置足够数量的感烟感温探测器巡回监视火灾报警区域和探测区域情况,同出口处设置的手动报警按钮和声光报警器一起及时将火灾信号传送到首层的消防控制室,使值班人员联动消防设备,指挥整栋大楼的消防工作。
通过对武汉桃源里项目1#楼消防系统的设计,一方面可以为建筑单位提供借鉴和理论参考;另一方面,有利于减少高层建筑消防事故的发生。
关键词:
高层建筑;安全疏散;室内消火栓系统;火灾自动报警系统
Abstract
Inthepastfewyears,high-risebuildingfireaccidentshappenedfrequentlyresultedinheavycasualtiesandeconomiclosses,whilenegativeimpactonthesocietyhasbeencaused.Inthiscase,itisnecessarytopayattentiontothefireprotectiondesignofhigh-risebuildings.Inthispaper,wedesignforthefiresystemofWuhanTaoyuanproject1#building,whichincludethesafeevacuation,thedesignoffirehydrantsystem,thedesignforautomaticfirealarmsystem.
Accordingtothedivisionprincipleofthefirecompartment,inviewofthatfirerescueactivitiesaredifficultandthecrowdarethickandthefireawarenessarelow,andconsideringthephysiologyandpsychologyofthepeopleonthefire,itisnecessarytoregulatethesafetydispersesfacilitiesstrictlyandarrangethesafeevacuationofpeoplereasonablyinordertomakesureofpeoples’safe.Accordingtofirespreadquicklyandthehigherpressureofthewaterofhigh-rise,inviewofsettingconditionsandwaterconsumptionofhydrant,four65mmcaliberhydrantarearrangedindooreachlayerwhichareequipped20mfirehoseand19mmdiameternozzlehydraulicgiantandeffectivevolume31m3firewatertankaresetundergroundand370m3effectivevolumefirepoolaresetontheroof,inordertoprovideenoughwaterforfirefighterstoextinguishthefire.Accordingtospecialprotectionobjectofthehigh-risebuilding,itadoptsthecontrolcenteralarmsystemandenoughsmokedetectorsandtemperaturedetectorssetonirealarmregiondetectionregiontogetherwithmanualwarningbuttonandsoundandlightalarmdeviceattheexitinatimelymannertransmitfiresignaltofireprotectioncontrolroomonthefirstfloorsothattheycanfireprotectionlinkageoperateallfirefacilitiestocommandfirecontrolworkofwholebuilding.
ThroughthedesignforfiresystemofWuhanTaoyuanproject1#building,ontheonehanditcanprovidetheoreticalreferencesforbuildingunits.Ontheotherhand,itcanhelptodecreasehigh-risebuildingfireaccidents.
Keywords:
High-risebuildings;Safetyevacuation;Outdoorhydrantsystem;Automaticfirealarmsystem
附图:
附图一标准层平面图
第一章文献综述
高层建筑快速发展,同时伴随带来的安全问题越来越多。
近些年来,高层建筑祸患灾难频繁发生,给个人生命健康和社会经济财富带来不可估量的损失,从现在看来,高层建筑消防问题显得尤为重要。
1.1高层建筑火灾特点
自从加入世界贸易组织,中国经济迅速发展,高层建筑数量不断增加,功能越来越来齐全,相应的防火难度越来越大,危险严重性也加大,其火灾有以下三个特点:
(1)一旦着火,火势迅速向周围蔓延发展成火灾。
高层建筑功能齐全,需要装修的材料很多,而且都是很容易燃烧,如木材衣柜桌椅、沙发、窗帘、天花板等,一旦着火,会迅速燃烧,家庭生活所用的液化煤气罐很容易引起爆炸,加上各种竖向井道,空气很容易流通,会加重火势,楼层越高,相对应的火势也会更旺。
(2)火灾扑救难度大。
高层建筑消防设计自动化程度高,有时候一个环节出问题,后面的灭火设施就不能够起到灭火作用。
在我国,普通居民的消防知识缺乏,在火灾发生的初期,大多不会操作消防设施,就只能通过楼梯走道地面或者顶层,等待消防人员来扑灭,然而等消防人员到达,火灾已经很严重,消防人员不能够立即登到着火楼层,同时高层建筑风比较大,一旦空气流通,火势更大烟气弥漫,消防人员扑救的难度更大。
(3)人员很难疏散。
高层建筑一般没有应急通讯广播系统,一旦发生火灾,有可能居民可能不知道,当知道的时候,火灾可能已经发展很大,由于没有消防意识,现场不能扑灭。
现代城市的现在建筑设计人员为了经济节约,相关行政部门不重视,高层民用居住建筑很少设计有避难层,即使设计了,而宣传的力度不大居民一般不知道,居民忙于工作和其他的,很少注意到安全疏散通道很路线,火灾的时候不知道往哪里跑,没有秩序有可能发生拥挤,楼层很高,烟气很大,居民很难疏散,很容易导致惨重事故。
1.2高层建筑消防安全现状
高层建筑火灾一旦发生,人员很难逃生,产生的社会负面影响巨大,经济损失严重,高层建筑消防安全现状主要表现以下几个方面:
(1)设计图纸不全,消防审核困难
一些地方的建筑设计人员对消防不重视,相关的设计人员之间不配合,相关的建筑商为了节约经济成本,加上有些工程时间紧,随便按照几张图纸就进行施工,而完全忽视消防设施的配备,导致了消防隐患多,例如有些高层安全出口的数量不够、两个安全出口的距离不足5米、有些高层没有消火栓设施、没有避难层等等。
(2)监督不力,源头关把不严
有的消防人员对消防法律规范不熟悉,监控力度不严,很容易忽视消防设计,对于送检的消防设计图纸,因为消防设计经验不足,消防安全不重视,草率的签字通过。
在现场检查,对消防现场工作经验不足,现场出现的消防安全隐患,不能够提出整改措施,对一些小问题听之任之,同时对一些消防设施不认识,更不用说安装是不是合格。
这些都造成对高层建筑消防监控不力。
(3)施工质量差,消防设施运行难
有些施工单位为了节约经济成本或者存在侥幸心理,偷工减料不按照规范要求进行施工,消防施工质量很差。
例如,没有按照消火栓给水系统规范施工,流量达不到要求,当火灾发生的时候,水量远远不够而延误火灾不能及时有效的控制火灾;应急照明灯和疏散指示标志设计不合理,火灾发生的时候没有通电;消防控制室在火灾发生的时候,没有消防联动控制,不能够立即采取措施。
而有些单位有时候拖欠农民工的工程款或者不能够按时支付,造成农民工恶意的毁坏消防设施;有些消防公司应用的都是些临时工没有丰富经验,消防设施配备不合格,消防设施无法整成运行的现象。
1.3主要研究内容
本文主要的研究目的是对武汉桃源里项目1#楼消防系统的设计,绘画出消防系统,为建筑单位提供借鉴和理论参考,减少高层建筑消防事故的发生。
主要从以下几个方面进行设计:
(1)根据防火分区的划分原则,针对火灾救援难度大、人群分布密集和消防意识低等特点,并结合火灾时人们的生理和心理,严格规范安全疏散设施,合理设置安全疏散路线,保证人们具有足够的安全度;
(2)针对高层建筑火灾蔓延快和水压要求高等特点,结合设置条件和消火栓用水量,室内消火栓并配备水带和水枪,地下浅层设置消防水箱,屋顶设置消防水池,使消防人员有充足水源扑救火灾并绘画出消火栓平面布置图;
(3)根据高层建筑特级保护对象等级,选择合适的报警系统,设置足够的感烟感温探测器监视火灾报警区域和探测区域情况,同手动报警按钮和声光报警器及时将火灾信号传送到首层的消防控制室,使值班人员联动消防设备,指挥整栋大楼的消防工作。
第二章概述
2.1工程概况
武汉桃源里项目1#楼位于武汉市江岸区台北路与台北一路交汇处,对面是武汉青少年宫和公园,紧靠循礼门地铁站,附近有华润购物广场,方便购物出行和游玩。
武汉桃源里项目1#楼是45层的单元式住宅,属一类高层民用建筑,建筑面积约为33713.31m2,标准层建筑面积约为800m2,建筑高度为128.15m,层高为2.85m,平面图形状为条形,长度为52m,宽度为19m。
该建筑按照耐火等级分类属于一级,可以使用50年。
2.2防火分区的划分
防火分区是指以难以燃烧为材料构成的分隔物为边界减缓火灾向着火部位周围空间蔓延的防火单元。
在建筑物内划分防火分区的作用是,当发生火灾的时候,防火分区能够控制火灾向相邻地方蔓延从而使人员有足够的时间撤离危险区域,减少事故严重程度。
为了建筑物的安全性,如果从一个角度考虑,根据划分原则划分的防火分区面积尽可能的小,就越容易控制火灾,但是另一方面,建筑物的面积有限,有些建筑功能不得不放弃,这样看来是不行的,因此在考虑防火分区的面积的时候,要综合考虑多个方面,其中就包括建筑物是什么样的使用性质、建筑物是否重要、火灾危险程度如何、建筑物有多高、消防能否及时扑救以及火灾蔓延快不快。
根据《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)规范的规定,该建筑属于一类高层民用建筑,标准层建筑面积约为800m2,小于最大允许建筑面积,是符合规范的。
其划分如下(防火分区图见附图二):
(1)高层主体以层为单位划分防火分区。
(2)以每户为单位形成划分分区。
为了防止火灾发生及扩大,每户户门采用甲级防火门。
(3)楼梯间、前室和合用前室各作为一个防火分区。
为了防止火灾发生及扩大,其门均采用乙级防火门。
(4)过道作为防火分区。
过道由于被每户居民的防火门和防火墙分隔独立可以作为一个防火分区。
(5)电梯井、风井管和水井管均作为竖井防火分区,单独划分。
第三章安全疏散设计
3.1安全疏散路线
为了简洁阐述安全疏散路线,把疏散路线上的各个区域划分为不同的区间,这样的区间就是安全分区。
离开着火的房间,首先进入的区间是第一安全分区走道,其次是是第二安全分区前室或者合用前室,最后进入第三安全分区防烟楼梯间,安全性一步步的提高,而高层建筑到达防烟楼梯间就安全了。
在发生火灾的时候,人们首先从着火房间达到第一安全分区,再由第一安全分区到达第二安全分区,最后由第二分区达到第三分区,这样的路线就是安全疏散路线。
因此,在布置安全疏散路线的时,要简单易懂容易分辨不致于混淆。
在发生火灾的时候,人们通常想到的是平时常走的路线,因此,疏散楼梯应该尽量靠近电梯,人们在逃离的时候,一眼就可以看到而不致于找不到安全出口导致拥挤。
同时,疏散楼梯与消防电梯合用前室不能是凹廊,因为在火灾的时候,人们可能发生碰撞阻碍疏散和扑救。
为了在火灾发生的时候,尽快让人员疏散到安全区域,根据火灾发生时人们的心理与行为及求生的欲望,所以应该设计一条距离最短的疏散路线,这样才能够尽可能脱离危险。
其疏散路线图见附图二。
3.2安全疏散距离
安全疏散距离是指在火灾发生的时候,人们从房间内最远点迅速到达安全区域的距离,主要包括以下两个方面:
(1)从房间内最远点到房门的距离:
当房间的面积过大时,疏散距离就会较长,人们在逃跑的时候,可能在很大的安全出口处发生拥挤,会超过允许的疏散时间,很容易发生事故,这是很不安全的。
(2)从房门到安全出口疏散距离:
一般火灾发生在晚上,很多老少行动迟缓,高层建筑比较高,疏散距离比较远,再加上晚上烟气的阻碍,视线很有限,很容易造成恐慌,发生拥挤、踩踏,给疏散增加难度,因此,高层民用建筑疏散距离的要求更高。
表3.1高层民用建筑安全疏散距离
高层建筑
房间门或住宅门至最近的外部出口或楼梯间的最大距离(m)
位于两个安全出口之间的房间
位于袋形走道两侧或近端的房间
医院
病房部分
24
12
其他部分
30
15
旅馆、展览楼、办公楼
30
15
其他
40
20
表3.2各户安全疏散距离
安全疏散距离
户1
(m)
户2
(m)
户3
(m)
户4
(m)
户5
(m)
户6
(m)
户7
(m)
户8
(m)
户9
(m)
户10
(m)
从房间内最远点至房门的距离
10.6
9.8
9.8
9.8
9.7
9.7
9.7
9.7
9.7
10.7
从房门至安全
出口疏散距离
9.0
10.0
8.6
9.3
8.6
8.6
9.3
8.6
10.0
9.0
根据《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)规范,武汉桃源里项目1#楼每户房间内最远点到住宅户门的距离(见表3.2)都小于15m,每户住宅户门到楼梯间的距离都小于40m,所以,该建筑安全疏散距离设计符合规范。
3.3安全疏散时间
安全疏散时间,是指人们从火灾发生时迅速逃到安全区域的时间。
对于高层建筑来说,是指到达封闭楼梯间、防烟楼梯间。
人在高温、有毒烟气及导致的缺氧的火灾场所能坚持的时间比火灾蔓延过建筑构建的时间要短,所以,在确定允许疏散时间时,首先考虑失火建筑烟气中毒问题。
安全疏散允许的时间见
表3.3。
表3.3安全疏散允许的时间
名称
最大安全疏散时间/分钟
耐火极限
一级
二级
三级
四级
高层民用建筑
5~7
一般民用建筑
6
2~4
人员密集公共建筑
5
3
—
观众厅
2
1.5
—
由于计算机的快速发展,一些学者和机构开发出安全疏散时间计算机软件,例如,目前较著名的有英国格林威治大学的BuildingExodus[],英国爱丁堡大学的Simulex[],美国NIST的EXIT'I[],澳大利亚国家研究局(CSIRO)的FIRECAI[]等,但是还很少应用到高层建筑,这里就经验公式计算安全疏散时间:
加拿大的Pauls[]等人观测实际疏散演习得到的经验公式,每米有效宽度楼梯通过的人流为:
f=0.206P0.27(式3.1)
总的疏散时间:
t=0.68+0.081P0.73(式3.2)
式中:
P为单位有效宽度楼梯所承担的人数;f为单位宽度的流率,人/min;t为总疏散时间,min。
每个房间分别按一代人、两代人、三代人的使用率考虑,即每个房间平均住2人、3人、5人,每单元每层分别为10人,15人,25人。
根据式3.2计算,楼梯有效宽度为1.1m,三种不同的人员构成的房间的疏散时间分别为:
2人/间
3人/间
5人/间
三种不同的人员分布的疏散时间分别为092min、1.00min、1.16min,武汉桃源里项目1#楼是高层民用建筑,住宅户门到楼梯间的疏散允许时间应该控制在5分钟内,符合要求。
3.4安全出口
安全出口是指符合规范规定的疏散楼梯或直通室外地平面的出口。
对于楼层来说,每个由一个或多个房间组成的防火分区可以看作是一个大房间,疏散楼梯就是安全出口。
对于一个建筑来说,直通室外地面的疏散口就是建筑的安全出口。
安全出口分散布置,为了在火灾发生时,人员能够迅速安全疏散,安全出口应该有明显标志,很容易就能够看的到。
为避免火灾时人群惊恐、失去理智盲目寻找出口,应该设置足够多的安全出口,即使为了在发生火灾时,其中的一个安全出口被火封死,或者被烟火阻碍,可以通过另外的安全出口到达安全区域,不致使人陷入绝境。
武汉桃源里项目1#楼属于一般民用建筑,每个单元有两个安全出口,安全出口平面位置见附图二,是符合要求的。
安全出口的宽度可以通过百人宽度指标来衡量。
百人宽度指标的含义是每百人在允许疏散时间内,以单股人流形式疏散所需的疏散宽度[]。
B=N×b/(A×t)(式3.3)
N:
疏散人数,即为100人;
A:
单股人流通行能力,平面地面时A=43人/min;阶梯地面时A=37人/min;
t:
允许疏散时间(min);
b:
单股人流的宽度,人流不携带行李时,b=0.55m。
武汉桃源里项目1#楼地面是平面,单股人流通行能力取43人/min,允许疏散时间取最少时间5min,则B=100×0.55÷43÷5=0.26(m),两股人流量的宽度为0.52米,而1#楼的安全出口宽度为1.1米,大于标准宽度,所以符合要求。
3.5疏散楼梯和楼梯间
当火灾发生的时候,非消防用电被切断,普通电梯因为没电而停降在首层。
此时,人们只能通过疏散楼梯安全疏散。
疏散楼梯是指具有防火防烟作用的楼梯,对于高层建筑,疏散楼梯应该设置专用房间,也即是楼梯间,可以增大人员安全疏散空间。
武汉桃源里项目1#楼是45层单元式高层建筑,采用防烟楼梯间和剪刀楼梯,既节约经济成本,同时也符合《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)规范的6.1.2条规定,可以避免整个楼梯充满烟雾。
疏散楼梯和楼梯间具体设计如下(平面位置见附图二):
(1)剪刀楼梯是垂直方向的两条疏散通道,为避免整个楼梯间充满烟雾,设一定耐火极限的墙分隔开两个楼梯间,即使烟气进入其中一个楼梯,另外一个楼梯也可以确保没有烟;
(2)为缓冲疏散人流,避免烟气进入楼梯间,在楼梯间入口处设置前室,并且实际前室设计面积为5.46m2大于5m2,合用前室为7.98m2大于6m2,符合要求;
(3)通向前室和楼梯间的门采用乙级防火门,前室的门宽度为1.1m,合用前室的门的宽度分别为1.05m、1.25m,宽度大于0.9m,并向疏散方向开启;
(4)楼梯间的宽度为1.175m,大于1.1m,满足疏散楼梯间的的最小宽度;
(5)避免火灾时烟气滞留在楼梯间导致烟气中毒或者视线模糊,楼梯间靠外墙设置,并在外墙上设开启面积2m2的窗户;
(6)楼梯间可以达到屋顶,且屋顶的门要向外开启;
(7)楼梯间设置在醒目位置而且设置诱导标志,前室和楼梯间内设置事故照明应急灯;
(8)防烟楼梯在避难层位置处错开,在其他各层处不用错开。
3.6消防电梯
火灾发生时,消防人员可以通过消防电梯迅速到达着火楼层及部位,进而采取消防措施扑救火灾。
而火灾时,非消防用电被切断,如果消防人员通过楼梯攀爬到着火楼层,消耗体力而影响扑救火灾的工作,因此,高层建筑必须设置消防电梯。
消防电梯具体设计如下(平面位置见附图二):
根据《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)规范的6.3.1.3条规定,由于武汉桃源里项目1#楼是45层单元式住宅,因此应该设置消防电梯;根据《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)规范的6.3.2.1条规定,每层的建筑面积约是750m2,不大于1500m2,由于实际是两个单元,因此每个单元应各设一台消防电梯。
(1)消防电梯的隔墙的耐火极限大于两小时;
(2)消防电梯在首层达到室外的距离为10米;
(3)消防电梯的载重量不小于800公斤;
(4)消防电梯的行驶速度为2m/s;
(5)消防电梯内部使用难以燃烧材料装修;
(6)消防电梯的动力与控制电缆、电线应使用难以燃烧材料包裹;
(7)消防电梯内安装消防专用电话,且消防员在第一层能够通过按钮控制消防电梯;
(8)扑救火灾时灭火所用的水会流进的消防电梯,而消防电梯井布置有电路,为了避难触电,井底设排水设备,前室门口设挡水设备;
(9)避难层设消防电梯出口。
3.7避难层
避难层是高层建筑发生火灾时能够避难的楼层。
避难间是高度大于100米的高层建筑发生火灾时能够避难的楼层或者几个房间。
高层建筑火灾时扑救和疏散难度大,为提高安全性,该建筑采用封闭式避难层,周围设有耐火防护墙能够防止烟气和火焰的的侵害。
为应对烟气进入避难层,外墙及隔墙不开门窗,室内设置独立的加压送风排烟设备。
考虑到火灾时人员集中在避难层,十分的拥挤,因此避难层的面积要足够大,能够容纳下避难层上下15层的人员,人均面积要足够。
为保证火灾时人们能够迅
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