建筑总平面防火设计课程设计.doc

长春机加厂总平面防火及消火栓设计-摘 要建筑总平面防火设计是建筑总平面设计过程中不可或缺的组成部分，它决定这建筑的布局和消防设施的布置。随着工业部门的不断发展，工业建筑的防火安全也越来越受到社会的关注。本文结合长春机加厂总平面防火设计，通过引用相关的法规和设计手册的知识，运用所学的建筑防火和消防领域的工程计算详细的论述了总平面设计的过程和组成。关键词：总平面设计；消防设施；建筑布局；消防车道。目 录引 言11工程概况21.1建筑概况21.2自然条件22建筑总平面防火设计32.1建筑布局32.2建筑耐火等级32.3防火间距52.4消防车道72.5消防给水与灭火设施82.5.1各建筑物的消火栓用水量的计算82.5.2室外消火栓总的平面布置123室外消火栓的系统计算143.1室外消火栓的流量计算143.2各建筑物室外消火栓的个数153.3室外消火栓的类型和安装高度163.4消防水池与消防水泵164总结19参考文献20 第 20 页 引 言建筑总平面防火设计是工业企业设计的一项重要内容，总平面设计是否合理，直接影响到企业的产品成本和建设投资；而总平面防火设计正确与否，又直接关系到本企业及相邻企业的安全。其主要有六方面的任务：1.选择厂址、库址；2.进行总体布局；3.进行厂区、库区的竖向布置；4.合理地布置交通道路；5.合理地布置工程管线；6.厂（库）区的绿化。尤其是工厂、仓库的平面布置，要根据建筑的火灾危险性、地形、周围环境以及长年主导风向等。进行合理布置，一般应满足以下要求： 1规模较大的工厂、仓库，要根据实际需要，合理划分生产区、储存区（包括露天储存区）、生产辅助设施区和行政办公、生活福利区等。 2同一生产企业，若有火灾危险性大和火灾危险性小的生产建筑，则应尽量将火灾危险性相同或相近的建筑集中布置，以利采取防火防爆措施，便于安全管理。 3注意环境。在选择工厂、仓库地址时，既要考虑本单位的安全，又要考虑邻近地区的企业的居民的安全。4地势条件。甲、乙、丙类液体仓库，宜布置在地势较低的地方，以免对周围环境造成火灾威胁。 5注意风向。散发可燃气体、可燃蒸气和可燃粉尘的车间、装置等，应布置在厂区的全年主导风向的下风或侧风向。 6物质接触能引起燃烧、爆炸的，两建筑物或露天生产装置应分开布置，并应保持足够的安全距离。 7为解决两个不同单位合理留出空地问题，厂区或库区围墙与厂（库）区内建筑物的距离不宜小于5米，并应满足围墙两侧建筑物之间的防火间距要求。 8变电所、配电所不应设在有爆炸危险的甲、乙类厂房内或贴邻建造。 9甲、乙类生产和甲、乙类物品库房不应设在建筑物的地下或半地下室内。 10有爆炸危险的甲、乙类厂房总控制室应独立设置。 总体上来说，建筑总平面防火设计是决定一个厂区建筑布局和防火安全的关键。只有做好该部分的设计才能保证厂区生产安全、布局合理、使用方便。1工程概况1.1建筑概况沈阳机加厂占地面积为81ha，,建筑面积为540 m2，高为6m，其它为连跨厂房3层，每层建筑面积为2160m2(60x36m)，高12m；1座2层成品库房和半成品库房，建筑面积均为3600m2(60x60m), 高9m；1座锅炉房，锅炉房内设两台4吨蒸汽锅炉，提供生产用蒸汽和冬季采暖用热水，建筑面积为810m2(45x 18m)，高为9m；一座2层变电所，建筑面积为540m2(30x 18m)，高为6m；1座户外燃煤堆场，占地面积为2500m2(50x50m)；1座6层宿舍楼，每层建筑面积为1620m2(90x18m), 层高3m，和一座3层食堂，每层建筑面积为540m2(30x18m), 层高6m。1.2自然条件长春市处于暖温带半湿润气候地区。春温回升快，日照足，风力强盛，相对湿度低，降水变率大，蒸发量大，空气干燥；夏热，多阴雨，空气湿润；秋短，降温快，从表中可以看出，四季气候分明，年平均气温变化较大；地处高空西风环流带中的沈阳，常有气旋(低气压)和反气旋(高气压)由西向东移动，特别是春季，气旋和反气旋常呈追逐式移动，导致西南与西北大风交替出现，气温因之忽高忽低。夏季季风来自南部海上，长春在副热带太平洋高压(或其边缘)控制下，高温高湿，多阴雨天气。冬季季风来自西伯利亚，受大陆冷高压控制，气温低，多晴。天高气爽；冬长，寒冷干燥，多晴。所设计的机加厂地处沈阳市郊区，周边无大型的自然水源，只通过市政水网进行供水，其市政给水的流量为20L/s，供水水压为0.18MP。2建筑总平面防火设计2.1建筑布局通过分析该厂区所处的地理位置和气候的特点进行建筑布局。该地区主风向为东北风，本应将煤堆场和喷漆车间布置在侧风向上，减少对周边地区的影响，但可能由于某种原因这两个建筑并未完全符合此特点，同时，该厂区北面地势平坦适合做重型加工厂的安置点，所以将工业生产区布置在这里并按照机加厂生产流程（依次按照锻造、热处理、喷漆、存库的顺序）布置各个厂房、车间、仓库的位置。同时，考虑到锻造时产生的噪声和有毒气体会对生活区有一定的影响，所以将生活区设在远离生产区，并有植被隔音、挡烟，保证生活区的环境质量。2.2建筑耐火等级依据建筑设计防火规范1的相关规定，可以确定各建筑物的耐火等级。依据建筑设计防火规范中的第3章中的3.3.1的规定：厂房的耐火等级、层数和每个防火分区的最大允许建筑面积除本规范另有规定者外，应符合表2.1的规定。表2.1 厂房的耐火等级、层数和防火分区的最大允许建筑面积生产类别厂房的耐火等级最多允许层数每个防火分区的最大允许建筑面积（m2）单层厂房多层厂房高层厂房地下、半地下厂房，厂房的地下室、半地下室甲一级二级除生产必须采用多层者外，宜采用单层4000300030002000乙一级二级不限6500040004000300020001500丙一级二级三级不限不限2不限8000300060004000200030002000500500丁一、二级三级四级不限31不限40001000不限200040001000戊一、二级三级四级不限31不限50001500不限300060001000可以确定出各厂房的耐火等级，具体见表2.2。 表2.2 各厂房的建筑概况和耐火等级建筑名称建筑类型建筑高度（层数）耐火等级喷漆车间乙类厂房单层二级连跨厂房丁类厂房三层二级变电所丁类厂房二层三级锅炉房丁类厂房单层二级依据建筑设计防火规范中的第3章中的3.3.2的规定：仓库的耐火等级、层数和面积除本规范另有规定者外，应符合表2.3的规定。表2.3 仓库耐火等级、层数和面积 储存物品类别仓库的耐火等级最多允许层数每座仓库的最大允许占地面积和每个防火分区的最大允许建筑面积（m2）单层仓库多层仓库高层仓库地下、半地下仓库或仓库的地下室、半地下室每座仓库防火分区每座仓库防火分区每座仓库防火分区防火分区甲3、41、2、5、6一一、二1118075060250乙1、3、4一、二三3120005005002509003002、5、6一、二三5128009007003001500500丙1一、二三5140001200100040028007001502一、二三不限360002100150070048001200120040040001000300丁一、二三四不限31不限3000210030001000700不限1500150050048001200500戊一、二三四不限31不限30002100不限1000700不限21002000700600015001000出成品库和半成品库的出产类型属于乙类且为单层仓库，故其耐火等级设计为二级。建筑设计防火规范5.1.7：民用建筑的耐火等级、最多允许层数和防火分区最大允许建筑面积应符合表2.4的规定。表2.4 民用建筑的耐火等级、最多允许层数和防火分区最大允许建筑面积耐火等级最多允许层数防火分区的最大允许建筑面积（m2）备 注一、二级按本规范第1.0.2条规定2500 1.体育馆、剧院的观众厅，展览建筑的展厅，其防火分区最大允许建筑面积可适当放宽。 2.托儿所、幼儿园的儿童用房和儿童游乐厅等儿童活动场所不应超过3层或设置在四层及四层以上楼层或地下、半地下建筑（室）内。三级5层12001.托儿所、幼儿园的儿童用房和儿童游乐厅等儿童活动场所、老年人建筑和医院、疗养院的住院部分不应超过2层或设置在三层及三层以上楼层或地下、半地下建筑（室）内。2.商店、学校、电影院、剧院、礼堂、食堂、菜市场不应超过2层或设置在三层及三层以上楼层。四级2层600学校、食堂、菜市场、托儿所、幼儿园、老年人建筑、医院等不应设置在二层。地下、半地下建筑（室）500可以确定出宿舍楼属于6层民用建筑，故其耐火等级设计为二级；食堂属于3层民用建筑，故其耐火等级设计为三级。2.3防火间距依据建筑设计防火规范的相关规定，可以确定各建筑物的耐火等级。从建筑总平面的总体布局来看，需要确定的防火间距有:成品库与半成品库、连跨厂房、喷漆车间之间的防火间距；连跨厂房与喷漆车间的防火间距；食堂与宿舍、锅炉房之间的防火间距。依据建筑设计防火规范中的第3章中的3.4.1的规定：除本规范另有规定者外，厂房之间及其与乙、丙、丁、戊类仓库、民用建筑等之间的防火间距不应小于表2.5的规定。表2.5 厂房之间及其与乙、丙、丁、戊类仓库、民用建筑等之间的防火间距（m）名称甲类厂房单层、多层乙类厂房（仓库）单层、多层丙、丁、戊类厂房（仓库）高层厂房（仓库）民用建筑耐火等级耐火等级一、二级三级四级一、二级三级四级甲类厂房12.012.012.014.016.013.025.0单层、多层乙类厂房12.010.010.012.014.013.025.0单层、多层丙、丁类厂房耐火等级一、二级12.010.010.012.014.013.010.012.014.0三级14.012.012.014.016.015.012.014.016.0四级16.014.014.016.018.017.014.016.018.0单层、多层戊类厂房一、二级12.010.010.012.014.013.06.07.09.0三级14.012.012.014.016.015.07.08.010.0四级16.014.014.016.018.017.09.010.012.0高层厂房13.013.013.015.017.013.013.015.017.0室外变配电站变压器总油量（t）5，1025.025.012.015.020.012.015.020.025.010，5015.020.025.015.020.025.030.05020.025.030.020.025.030.035.0 可以确定出成品库与连跨厂房的防火间距为10m；半成品库与喷漆车间的防火间距为10m，与连跨厂房的防火间距为10m；食堂与锅炉房的防火间距为12m。依据建筑设计防火规范中的第3章中的3.5.2的规定：除本规范另有规定者外，乙、丙、丁、戊类仓库之间及其与民用建筑之间的防火间距，不应小于表2.6的规定。表2.6 乙、丙、丁、戊类仓库之间及其与民用建筑之间的防火间距（m）建筑类型单层、多层乙、丙、丁、戊类仓库高层仓库甲类厂房单层、多层乙、丙、丁类仓库单层、多层戊类仓库单层、多层乙、丙、丁、戊类仓库耐火等级一、二级三级四级一、二级三级四级一、二级一、二级一、二级10.012.014.010.012.014.013.012.0三 级12.014.016.012.014.016.015.0 14.0四 级14.016.018.014.016.018.017.016.0续表高层仓库一、二级13.015.017.013.015.017.013.013.0民用建筑一、二级10.012.014.06.07.09.013.025.0三 级12.014.016.07.08.010.015.0四 级14.016.018.09.010.012.017.0可以确定出成品库与半成品库的防火间距为10m。依据建筑设计防火规范中的第5章中的5.2.1的规定：民用建筑之间的防火间距不应小于表2.7的规定，与其它建筑物之间的防火间距应按本规范第3章和第4章的有关规定执行。表2.7 民用建筑之间的防火间距(m)耐火等级一、二级三级四级一、二级6.07.09.0三 级7.08.010.0四 级9.010.012.0可以确定出食堂与宿舍的防火间距为7m。2.4消防车道依据建筑设计防火规范的相关规定，可以确定总平面的各消防车道的布置和宽度。具体设计如下：由于建筑设计防火规范第6章中的6.0.6规定：工厂、仓库区内应设置消防车道。当占地面积大于3000m2的甲、乙、丙类厂房或占地面积大于1500m2的乙、丙类仓库，应设置环形消防车道，确有困难时，应沿建筑物的两个长边设置消防车道。6.0.7条例规定：可燃材料露天堆场区，液化石油气储罐区，甲、乙、丙类液体储罐区和可燃气体储罐区，应设置消防车道。消防车道的设置应符合下列规定：1、储量大于表6.0.7规定的堆场、储罐区，宜设置环形消防车道。2、占地面积大于30000m2的可燃材料堆场，应设置与环形消防车道相连的中间消防车道，消防车道的间距不宜大于150.0m。液化石油气储罐区，甲、乙、 丙类液体储罐区，可燃气体储罐区，区内的环形消防车道之间宜设置连通的消防车道。3、消防车道与材料堆场堆垛的最小距离不应小于5.0m。以及相关的建筑要求：当厂区占地面积小于100ha时其厂区内的主要通道宽度为18到27m，一般通道宽度为12到24m。所以设计该厂区的主干道为20m，通道根据具体要求设计。其中煤堆场与主干道的距离为7m,与周边消防车道的距离不小于5m。2.5消防给水与灭火设施2.5.1各建筑物的消火栓用水量的计算依据建筑设计防火规范的相关规定：工厂、仓库、堆场、储罐（区）和民用建筑的室外消防用水量，应按同一时间内的火灾次数和一次灭火用水量确定:1 工厂、仓库、堆场、储罐（区）和民用建筑在同一时间内的火灾次数不应小于表2.8的规定；2 工厂、仓库和民用建筑一次灭火的室外消火栓用水量不应小于表2.9的规定； 3 一个单位内有泡沫灭火设备、带架水枪、自动喷水灭火系统以及其它室外消防用水设备时，其室外消防用水量应按上述同时使用的设备所需的全部消防用水量加上表2.9规定的室外消火栓用水量的50%计算确定。表2.8 工厂、仓库、堆场、储罐（区）和民用建筑在同一时间内的火灾次数名称基地面积(ha)附有居住区人数(万人)同一时间内的火灾次数（次）备 注工厂1001.51按需水量最大的一座建筑物（或堆场、储罐）计算1.52 工厂、居住区各一次100不限2按需水量最大的两座建筑物（或堆场、储罐）之和计算仓库、民用建筑不限不限1按需水量最大的一座建筑物（或堆场、储罐）计算可以确定出该厂区占地总面积为81ha，所以该厂区同一时间内的火灾次数为1次，总消火栓用水量按需水量最大的一座建筑物（或堆场、储罐）计算。另外，根据建筑设计防火规范的相关规定可以确定出各个建筑的一次灭火的室外消火栓的用水量。具体可依据表2.9和表2.10。表2.9 工厂、仓库和民用建筑一次灭火的室外消火栓用水量(L/s)耐火等级建筑物类别建筑物体积V(m3)V15001500V30003000V50005000V2000020000V50000V50000一、二级厂房甲、乙类丙类丁、戊类101010151510202010252515303015354020仓库甲、乙类丙类丁、戊类15151015151025251025251535154520民用建筑101515202530三级厂房（仓库）乙、丙类1520304045丁、戊类101015202535民用建筑1015202530四级丁、戊类厂房（仓库）10152025民用建筑10152025表2.10 可燃材料堆场、可燃气体储罐（区）的室外消防用水量（L/s）名称总储量或总容量消防用水量粮食W(t)土圆囤30W500500W50005000W20000W2000015254045席穴囤30W500500W50005000W20000203550棉、麻、毛、化纤百货W（t）10W500500W10001000W5000203550稻草、麦秸、芦苇等易燃材料W（t）50W500500W50005000W10000W1000020355060续表木材等可燃材料V（m3）50V10001000V50005000V10000V1000020304555煤和焦炭W（t）100W5000W50001520可燃气体储罐（区）V（m3）500V1000010000V5000050000V100000100000V200000V2000001520253035确定各建筑物的消火栓用水量。具体如表2.11所示。表2.11 确定各建筑物的消火栓用水量建筑名称建筑类型建筑体积室外消火栓用水量喷漆车间乙类二级厂房3240m320L/s连跨厂房丁类二级厂房25920m315L/s变电所丁类三级厂房3240m320L/s锅炉房丁类二级厂房7290m315L/s成品库乙类二级仓库32400m340L/s半成品库乙类二级仓库32400m340L/s宿舍民用建筑二级291600m325L/s食堂民用建筑二级9720m320L/s除表列出之外还有煤堆场和停车场的消火栓用水量具体如下：由于每吨蒸汽每小时耗煤0.185吨，假设冬季厂区内的锅炉24小时全天运作，一天的耗煤量为35.5吨，这样以来该厂存两个月的生活生产用煤的总量为2132吨。所以得出煤堆场的消火栓用水量为20L/s；停车场的停车位为80个，所以通过查询汽车库、修车库、停车场设计防火规范2该建筑的消火栓用水量为10L/s。值得一提的是，在建规中并无关于该厂区里成品库与半成品库的消防用水量，其消火栓用水量的确定是通过计算而来。在建规条文说明中可以查到乙类仓库的用水量介于一、二级丙类厂房和三、四级丙类厂房之间，所以选择40L/s为其用水量。又由于依据建规的8.6.3 的规定： 不同场所的火灾延续时间不应小于表2.12的规定。表2.12 不同场所的火灾延续时间（h）建筑类别场 所 名 称火灾延续时间（h）甲、乙、丙类液体储罐浮 顶 罐4.0地下和半地下固定顶立式罐、覆土储罐直径小于等于20.0m的地上固定顶立式罐直径大于20.0m的地上固定顶立式罐6.0液化石油气储罐总容积大于220m3的储罐区或单罐容积大于50m3的储罐总容积小于等于220m3的储罐区且单罐容积小于等于50m3的储罐3.0 可 燃 气 体 储 罐湿式储罐干式储罐固定容积储罐可燃材料堆场煤、焦炭露天堆场其它可燃材料露天、半露天堆场6.0仓库甲、乙、丙类仓库3.0丁、戊类仓库2.0厂房甲、乙、丙类厂房3.0丁、戊类厂房2.0民用建筑公共建筑2.0居住建筑灭火系统自动喷水灭火系统应按相应现行国家标准确定泡沫灭火系统防火分隔水幕确定出各建筑的火灾延续时间，如表2.13所示。表2.13 各建筑的火灾持续时间建筑名称建筑类型建筑体积火灾延续时间喷漆车间乙类二级厂房3240m33h连跨厂房丁类二级厂房25920m32h变电所丁类三级厂房3240m32h续表锅炉房丁类二级厂房7290m32h成品库乙类二级仓库32400m33h半成品库乙类二级仓库32400m33h宿舍民用建筑二级291600m32h食堂民用建筑二级9720m32h煤堆场固体可燃材料堆场3h通过以上的各类数据可以确定出没个建筑的消防用水总量（消防用水总量=一次灭火的消火栓用水量火灾延续时间）。具体如表2.14所示。表2.14 各建筑的消防用水总量建筑名称火灾延续时间室外消火栓用水量消防用水量喷漆车间3h20L/s216m3连跨厂房2h15L/s108m3变电所2h20L/s144m3锅炉房2h15L/s108m3成品库3h40L/s432m3半成品库3h40L/s432m3宿舍2h25L/s180m3食堂2h20L/s144m3煤堆场3h20L/s216m3依据建规的规定确定出该厂区的用水量与用水量最大的建筑物（成品库与半成品库）的用水量一样为423m3、消火栓管网流量为40L/s，同时可以通过流体力学的计算，确定出管网中的管径为DN200。2.5.2室外消火栓总的平面布置依据建规规定：消火栓应该布置成环状，当室外消防用水量小于等于15L/s时，可布置成枝状；所以除了停车场外其它的全布置成环状；消火栓的保护半径要小于150m且间距不应大于120m；消火栓离路边不大于2m且离建筑外墙不小于5m；消火栓的在工艺安装区里间距不大于60m；在具体设计中，将管网布置在草坪之下，这样便于检修。同时，考虑室外消防给水管道的直径不应小于DN100，所以通过计算验证管网中主干管的管径应该选择DN200，支管应该选择DN100。3室外消火栓的系统计算在设计室外消火栓时应该考虑到每个建筑的特点，设计与之相匹配的的消火栓。这样就应该通过相关的水力计算才能达到科学设计的目的。3.1室外消火栓的流量计算依据建筑设计防火规范的相关规定：室外消火栓的数量应按其保护半径和室外消防用水量等综合计算确定，每个室外消火栓的用水量应按1015L/s计算。那么具体取什么值应该由下列的计算得到。具体的计算的公式和相关参数全部来之于建筑给水排水工程5。首先，计算出该建筑周边消火栓的用水量。其具体计算如下。充实水柱的计算： （3.1）式中 Hm消防水枪的充实水柱，m； H1建筑离地面最高点，m； H2水枪离地面最高点，m； 水枪的上倾角。水枪的射流量的计算： （3.2） （3.3） （3.4） （3.5）式中 qxh水枪的射流量，L/s； Hq水枪的喷嘴压力； B水枪的水流特性系数，其值见表3.1。表3.1 水枪水流特性系数水枪口径/mm13161922B0.3460.7931.5772.836通过具体的计算可以得到所需的数据，同时要注意在计算过程根据建规的计算要求，其水枪的口径应该按19mm的计算，同时消火栓的流量应该按2支口径19mm的流量和计算。具体的计算结果在表3.2中所示。表3.2 各个建筑的消火栓的流量计算结果建筑名称充实水柱/mH2O水枪射流量L/s消火栓的流量L/s喷漆车间8.494.28.4连跨厂房16.976.513变电所16.976.513锅炉房12.735.410.8成品库12.735.3510半成品库12.735.3510宿舍25.469.919.8食堂25.469.919.8除了表中列出的数据之外，停车场和煤堆场的消火栓用水量分别为20L/s和10L/s。根据建规的设计要求，在表中的消火栓流量的数据小于10的要按10计算，当大于10时为了设计时的方便，应该按四舍五入计算。通过以上公式计算得到成品库与半成品库的水抢流量为5.35L/s；连跨厂房为6.5L/s；宿舍为9.9L/s；喷漆车间为4.2L/s；锅炉房为5.35L/s。由于按照建规规定消火栓的用水量按两支19mm口径的消防水枪计算，故在前面的基础上再乘以2就是该建筑的消火栓用水量。3.2各建筑物室外消火栓的个数消火栓的个数是由其保护半径和室外消火栓用水量等综合计算确定的。当有室外消火栓来确定数量时，要用这个公式： （3.6）式中 ny室外消火栓的数量； Qy室外消防用水量； qy每个室外消火栓用水量； nj水泵接合器的数量。在计算时，由于没有对水泵接合器进行具体的设计，所以认为该数为零，但需要时可以在本论文的结论上进行补充计算。因此，通过计算和作图确定出成品库和半成品库的室外消火栓个数为4个；煤堆场、锅炉房、食堂、宿舍、连跨厂房、喷漆车间和变电站的室外消火栓个数为2个；停车场的室外消火栓的个数为1个。3.3室外消火栓的类型和安装高度通过分析该地区的气候和地质特点（冬季寒冷，温度低冻土层厚，约为1m），需要选用地下式室外消火栓。根据建规的要求：当采用地下式室外消火栓时，应有DN100和DN65的栓口各一个。所以通过查询室外消火栓安装4选择了型号为SA100/651.0的消火栓。该消火栓的安装说明如下：该消火栓有两个出水口，分别为DN100和DN65；根据支管埋深的不同，可选用不同的长度的法兰接管，使管道埋土深度可以从1250mm逐档加高到3000mm，每档为250mm。这样就确定了该厂区的消火栓入水管安装高度为地下1.55米，消火栓安装高度为地下1.2米（由于该型号的消火栓的栓口到管的垂直距离为200mm400mm）。3.4消防水池与消防水泵通过对厂区内各建筑的消防用水量的计算，得到该厂区的最大用水量的建筑为成品库和半成品库，他们的消防用水量为40L/s，火灾持续时间为3小时。所以通过消防水池有效容积计算公式： （3.7）式中 v消防水池的有效容积，m3； Qx消防用水流量之和，L/s； Qp火灾延续时间补充的用水量，L/s； T火灾延续时间，s。故求得消防水池容积：由于建规规定消防水池大于500m3时应分成两个能够独立使用的消防水池。所以设计