1、某高层建筑地下车库消防设计Fire Protection Design for an Underground Garage of a High-rise Building 学生姓名 指导教师 学 院 专业班级 完成时间 IV某高层建筑地下车库消防设计摘 要：随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，各行各业的汽车拥有量急剧增加，车辆停放与城市用地紧缺的矛盾日益凸显。近年来，新建的高级宾馆、写字楼、高层公寓等往往辅助建设地下车库，以解决日益突出的机动车辆停放问题。统计近些年来的火灾案例可知，地下车库是一个火灾频发的场所。本次设计针对高层建筑地下车库结构的特殊性和火灾发生发展的特殊规律，借鉴国内外高
2、层建筑地下车库的成功设计经验，结合国家颁布的各项相关消防法律法规，对苏州工业园区某高层建筑地下车库进行比较全面的消防设计。此次消防设计涉及到四个方面：结构防火设计、防排烟系统的设计、消火栓及自动喷水灭火系统的设计以及自动报警系统的设计。通过全面的防火设计，来提高扑救地下车库初期火灾的成功率，减少该地下车库的火灾隐患和火灾发生时造成的损失，确保人生和财产安全。关键词：地下车库 防排烟系统 消火栓系统 自动喷水灭火系统 火灾自动报警系Fire Protection Design for an Underground Garage of a High-rise BuildingAbstract: W
3、ith the development of national economy and the improvent of peoples living standards, the number of cars in every walk of life is increased dramaticly, shortage of vehicle parking and urban land use has become an increasingly prominent. In recent years, new senior hotels, offices, tall apartment ho
4、uses, etc. ofen supply with underground garage, to solve the increasingly prominent issue of motor vehicle parking. Statisticing the cases of fire in recent years, we can see that most of the cases taken palce in the underground garage .The design aimed at doing a relatively overall fire protection
5、dedign for an underground garage of a high-rise building in Suzhou Industrial Park, according to the the unique structure of the underground garage in high-rise buildings, the special development laws of fire, anlehnung the successfully designed experiences of the underground garage about high-build
6、ings in home and abord and all the relevant fire control laws and regulations. This design involves four aspects: design for fire protection of steel construction, smoke control and exhaust system, hydrant systems, sprinkler systems and automatic fire alarm system. Through a comprehensive fire prote
7、ction design, to improve the success rates of rescuing early fire of the underground garage, decrese fire hazards in the underground garage and the damages creased by fire as well as ensure the security of life and property.Key words : underground garage smoke control and exhaust systems hydrant sys
8、tems sprinkler systems automatic fire alarm system目 录1 绪论11.1工程概况及设计范围11.1.1工程概况11.1.2设计范围11.2 设计依据及规范11.2.1 规范11.2.2 依据22 结构防火设计32.1 防火分类和耐火等级32.2 防火分区42.3 疏散出口42.4 其它43 防排烟系统63.1车库防排烟设计综述63.1.1地下建筑防排烟的重要性63.1.2防排烟设计程序63.1.3防排烟方式的确定73.2车库通风设计103.2.1地下车库有害物质的种类及危害103.3机械加压送风防烟113.3.1机械加压送风防烟系统的组成113
9、.3.2机械加压送风防烟部位的确定113.3.3加压送风量的计算133.3.4加压送风系统的设置313.3.5机械加压送风系统的运行方式与压力控制的设计323.4机械排烟323.4.1防烟分区的划分333.4.2机械排烟方式的选择343.4.3排烟量的确定353.4.4排烟系统的设置363.4.5排烟口的设计373.4.6排烟风机、排烟风道的设计394 灭火器的配置414.1 确定灭火器配置场所的危险等级和火灾种类414.2灭火器计算414.2.1划分计算单元，确定保护面积414.2.2计算各单元最小需配灭火级别424.2.3确定计算单元的灭火器设置点的位置和数量434.2.4计算每个灭火器设
10、置点的最小需配灭火级别444.2.5确定每个设置点灭火器的类型、规格与数量464.2.6验算各设置点和各单元实际配置的所有灭火器的灭火级别474.3灭火器的设置方式和要求475 消防给水系统495.1 消防给水系统概况495.2室外消火栓系统设计505.2.1室外消火栓的类型选择515.2.2室外消火栓的数量525.2.3室外消火栓的布置要求535.3室内消火栓系统设计535.3.1系统组成535.3.2系统分类555.3.3给水方式的选择565.3.4设计计算565.3.5 消火栓泵的选择675.4闭式自动喷水系统设计685.4.1系统发展概述685.4.2设置场所火灾危险等级695.4.3
11、系统选择695.4.4喷头的选型715.4.5喷头的布置735.4.6系统的设计参数775.4.7喷头的布置形式775.4.8管网布置形式：795.4.9系统的设计计算805.4.10管网水力计算876 火灾自动报警系统916.1 概述916.2 报警区域和探测区域的划分926.2.1确定保护对象等级926.2.2报警区域和探测区域的划分926.3火灾探测器的选择与设计946.3.1火灾探测器的选择946.3.2火灾探测器设计的步骤956.3.4探测器的安装要求1136.3.5手动报警按钮的设置1146.4系统设计1146.4.1系统形式的选择1146.4.2消防联动控制1166.4.3火灾应
12、急广播1186.4.4消防专用电话1236.4.5应急照明系统1236.4.6系统接地1246.5系统供电与布线1256.5.1系统供电设计1256.5.2系统布线设计125致谢126参考文献127附录 设计图纸1281 绪论1.1工程概况及设计范围1.1.1工程概况本工程为苏州工业园区建屋月亮湾项目（建屋大厦），位于苏州工业园区沿湖路东，艺苑路北。本工程地下2层，地上裙房为3/4层，塔楼17/24层，建筑总高度为99.9m。总用地面积：21378，总建筑面积：112041.02，汽车停车位517个，其中：地上为83724.68，地下28316.34，裙房35037.8，办公塔楼19919.8
13、，SOHO塔楼27644.47，地下车库28316.34。其中地下二层为人防地下室兼停车场，地下一层为一类汽车库。为钢筋混凝土结构体系，所有楼板均为现浇板，建筑物耐火等级为一级。车库平面为一扇形，占地面积约28931m2，高度为9.1m，其中地下二层层高为4.2m，地下一层层高为4.9m。车库内设517个停车位，其中地下二层设270个停车位，地下一层设247个停车位。属于一类汽车库。地下二层车库内设有12部疏散楼梯，地下一层设13部疏散楼梯。其中地下二层每部楼梯均通向地下一层地面，地下一层有10部楼梯则是和上层建筑物相通，东、西、南方向各设一个车辆进出口。同时车库内还设有水泵房、风机房、风井、
14、集气室、集水井、高压房、低压配电房、发电机房等。车库整体平面图如附图1所示。1.1.2设计范围该车库的消防设计主要包括五个部分：（1）地下车库的结构防火设计；（2）地下车库的防排烟系统设计；（3）地下车库的消火栓系统设计；（4）自动喷水灭火系统系统设计；（5）地下车库的火灾自动报警系统设计。1.2 设计依据及规范1.2.1 规范将设计过程中所参照的规范列入表1-1中。表1-1 设计所参照的规范Tab.1-1 Referenced Code for design序号名称编号1汽车库、修车库、停车场设计防火规范GB50067-972高层民用建筑设计防火规范GB 50045-95（2005年版）3火
15、灾自动报警系统设计规范GB 50116-984火灾自动报警系统施工及验收规范GB50261-20055建筑灭火器配置设计规范GB 50140-20056建筑设计防火规范GB 50016-20067自动喷水灭火系统设计规范GB 50084-20018自动喷水灭火系统施工及验收规范GB 50261-20059建筑内部装修设计防火规范GB 50222-951.2.2 依据（1）车库土建平面图（2）设计任务书1272 结构防火设计2.1 防火分类和耐火等级根据汽车库、修车库、停车场设计防火规范（GB50067-97）中第3.0.1 的规定，对车库的防火分类如下表：表2-1 车库的防火分类Tab.2-1
16、 Classify of fire protcetion for underground garage名称 类别数量汽车库300辆151300辆51150辆50辆根据设计资料，该地下车库共设517个停车位，属于第类汽车库。汽车库、修车库、停车场设计防火规范中第3.0.3条明确规定，地下汽车库的耐火等级应为一级。各构件的耐火极限必须满足下表规定。表2-2 各级耐火等级建筑物构件的燃烧性能和耐火极限Tab.2-2 Burning performance and duration of fire resistance of different degree of fire resistance el
17、ements of building 构件名称耐火极限(一级)墙不燃烧体3.00不燃烧体2.00不燃烧体0.75柱不燃烧体3.00不燃烧体2.50梁不燃烧体2.00楼板不燃烧体1.50疏散楼梯、坡道不燃烧体1.50屋顶承重构件不燃烧体1.50吊顶（包括吊顶搁栅）不燃烧体0.252.2 防火分区表2-3 汽车库防火分区最大允许建筑面积（m2）Tab.2-3 The maximum permitted built area of fire-protection area for underground garage 耐火等级单层汽车库多层汽车库地下汽车库或高层汽车库一 二级300025002000
18、当汽车库内设有自动灭火系统时，其防火分区的最大允许建筑面积可按上表规定增加一倍1。该地下车库的耐火等级为一级，建筑面积为28931，车库内需要设计自动喷水灭火系统。该车库可划分为11个防火分区,其中地下二层设5个防火分区，地下一层设6个防火分区。每两个防火分区之间用防火墙、特级防火卷帘和防火门分隔，其耐火极限均不小于3小时。其中第一防火分区的面积为2060 ，第二防火分区的面积约2064 ，第三防火分区的面积约3918，第四防火分区的面积约3845，第五防火分区的面积约854 ，第六防火分区的面积约3998 ，第七防火分区的面积约783，第八防火分区的面积约398，第九防火分区的面积约3808
19、，第十防火分区的面积约252，第十一防火分区的面积约3976。示意图如附图2所示：2.3 疏散出口人员安全出口在每个防火分区分别设置两个，一个直接通向地下层室外，另一个通过一层出口疏散。根据建筑设计防火规范第5.3.6条规定：当地下、半地下建筑内有2个或2个以上防火分区相邻布置时，每个防火分区可利用防火墙上一个通向相邻分区的防火门作为第二安全出口。该设计在两个防火分区之间的防火墙上开了一道双向开启的甲级防火门，便于附近的人员通过另一防火分区逃生。疏散楼梯设计为防烟楼梯间，所有楼梯间和前室的门都是乙级防火门，并且向疏散方向开启。疏散楼梯的设计宽度为1.75m，各防火分区的疏散图如附图3所示。2.
20、4 其它根据建筑设计防火规范第10.3.3条附设在建筑物内的消防控制室，宜设在建筑物内的底层或地下一层，应采用耐火极限分别不低于3h的隔墙和2h的楼板，并与其他部位隔开和设置直通室外的安全出口。本设计中消防控制室设于地面一层，主要用于接受火灾报警，发出火灾的声、光信号，事故广播和安全疏散指令，控制消防水泵，固定灭火装置，通风空调系统，电动的防火门、阀门、防火卷帘、防烟排烟设施，并且显示电源、消防电梯运行情况等2。3 防排烟系统3.1车库防排烟设计综述地下车库作为高层建筑或者多层建筑的一部分，其面积少则一层，多则几层，由于地下车库除汽车出入口外一般无其他与室外相通的孔洞，地下汽车库在高层建筑中处
21、于半封闭状态，流动或停泊的汽车排出废气且带有可燃物，因此必须有日常通风换气。另外，由于地下车库的高度严密性，发生火灾时高温烟气会因无处排放而迅速在地下车库中蔓延，因此必须设置火灾排烟系统3。3.1.1地下建筑防排烟的重要性对地下建筑来说，防排烟的问题不单是安全疏散的需要，而且也是扑救火灾的需要。地下建筑发生火灾时所产生烟气的毒性、漆黑、高温成为安全疏散和顺利扑救火灾的三大障碍。所以，地下建筑的防排烟将比任何地上建筑更为重要。地下建筑的防排烟设计是整个防灾设计的重要组成部分4。地下建筑的防排烟设计应遵循“以防为主，防排结合”的方针，这就是：（1）地下建筑应考虑非燃化防烟。目前比较常见的是建筑材料
22、和内部装修材料的非燃化。（2）进行严格的防排烟分隔，使着火区域所产生的烟气控制在一定的区域之内，不使其蔓延扩散出去。（3）在着火区域积极进行排烟。3.1.2防排烟设计程序进行防排烟设计时，首先应了解清楚建筑物的防火分区，并且合理划分防烟分区，然后才能确定合理的防烟、排烟方式和进一步选择合适的防烟、排烟系统，确定送风道、排风道、排烟口、防火阀等的位置，设计程序如图3-1所示：防烟与排烟防烟分区的划分防排烟方式的确定机械加压送风防烟加压送风量的计算加压送风系统的布置管道与送风口的确定制 图计算阻力和选择加压风机自然排烟有效开口部位面积校核机械排烟排烟量的计算排烟系统的布置管道与排烟口的确定制 图计
23、算阻力和选择排烟风机图3-1 防排烟设计程序Fig.3-1 Processes of the design for smoke control and exhaust systems 3.1.3防排烟方式的确定总结国内外的实践经验，防烟方式归纳起来主要有以下几种：（1）非燃化防烟方式非燃化防烟是从根本上杜绝烟源的一种防烟方式。这种方式主要对建筑材料和内部装修材料规定明确的燃烧特性，基本都采用非燃材料。这种材料的特点是不容易发烟，即不易燃烧且发烟量很少，所以非燃化材料可使火灾时烟气量大大减少，烟气光学浓度大大降低。非燃化防烟方式不仅要求建筑材料和内部装修材料的非燃化，同时还对建筑物内物品的收藏方
24、式要求非燃化。通常的做法是把其存放在专门设计的以非燃或难燃材料制作的壁橱、钢橱等橱柜中。地下车库不适宜采用此类防烟方式，原因主要有：1）地下车库可以做到建筑材料和内部装修材料的非燃化设计，但是投资很大，同时相对于地面建筑而言，车库内人员较少，较容易疏散。因此考虑到经济性与实用性的平衡，则没有必要采用这种防烟方式；2）地下车库内主要的可燃物是汽车，从方便和资金投入上，都不允许做汽车非燃化橱柜；3）汽车燃烧会产生很大的烟气，这也决定了建筑材料和装饰材料的非燃化没有任何实际意义。因此，非燃化防烟方式不能在该地下车库设计中采用。（2）密闭防烟方式密闭防烟方式的原理是采用密闭性能很好的墙壁和门窗等将房间
25、封闭起来，并对进出房间的气流加以控制。当房间起火时，一般是杜绝新鲜空气流入，使着火房间内的燃烧因缺氧而自行熄灭，从而达到防烟灭火的目的。地下车库面积大，没有像房间那样的很小的封闭空间，不方便密闭，没有使其内部缺氧窒息的可能性，而且采用这种方法缺氧熄灭后已经没多少可挽回的东西了，所以密闭防烟方式也不能用于地下车库。（3）阻碍防烟方式阻碍防烟方式是在烟气扩散流动的路线上设置各种障碍以防止烟气继续扩散的方式。这种方式常常用在烟气控制区域的分界处，比如防烟分区的分界处。防烟卷帘、防火门、防烟阀以及挡烟垂壁等都是这种阻碍结构。该地下车库面积较大，必须划分防烟分区，各防烟分区之间则需要通过阻碍防烟方式阻止
26、烟气蔓延扩散。（4）加压防烟方式加压防烟是在建筑物发生火灾时，对着火区以外的区域进行加压送风，使其保持一定的正压，以防止烟气侵入的防烟方式。因为加压区域和非加压区域之间总是有若干常规的挡烟物，如墙壁、楼板及门窗等，挡烟物两侧的压力差使门窗周围的缝隙和维护结构缝隙中形成一定流速的气流，从而有效地防止烟气通过这些缝隙渗漏过来。发生火灾时，由于疏散和扑救的需要，加压区域和非加压区域之间的门总是要打开的，或者是在疏散期间打开，或者是在整个火灾期间打开，或者是忽开忽关，或者是常开。如果敞开门洞处的气流速度方向与烟气流向相反，且达到一定值时，仍能有效阻止烟气的倒流，即阻止烟气由非加压的着火区向加压的非着火
27、区扩散流动。加压防烟方式的优点是能有效地防止烟气侵入所控制的区域，而且由于送入大量新鲜空气，特别适合于作为疏散通道的楼梯间、电梯间及其前室的防烟。这种方式可用于地下车库人员疏散通道的防烟。排烟方式可分为自然排烟方式和机械排烟方式5。（1）自然排烟方式自然排烟方式是利用火灾产生的热烟气流的浮力和外部风力作用通过建筑物的对外开口把烟气排至室外的排烟方式。在自然排烟中，必须有冷空气的进口和热空气的排出口。地下车库属于地下建筑，很难找到冷空气的进口，因此，不能采用自然排烟方式。（2）机械排烟方式机械排烟方式是借助机械力的作用强迫送风或排气的手段来排除火灾烟气的一种方式。在机械排烟中，有的是送风和排气全
28、部借助机械力作用，有的则是送风或排气单一借助机械力作用，另一种则利用自然通风的作用。据此，机械排烟具体分为三种不同的方式。1）全面通风排烟在对着火区域利用排烟机进行机械排烟的同时，对走廊、楼梯间前室和楼梯间等利用送风机进行机械送风。这种机械排烟方式能有效确保走廊和楼梯间等重要疏散通道的安全。这种排烟方式的优点是防烟排烟效果好，而且稳定，不受任何天气条件的影响，缺点是通风与排烟都需要机械设备，投资较高，耗电量也较大。另外，要求排烟机从材料和结构上能承受高温烟气的作用，因此造价较高。2）机械送风，自然排烟利用送风机供给走廊、楼梯间前室和楼梯间等以新鲜空气，使这些部位的室内压力比着火区域相对高些，而
29、着火区域所产生的烟气则通过专设的排烟口或外窗以自然排烟方式排至室外。由于走廊、楼梯间前室和楼梯间等室内压力较着火区域高，所以新鲜空气会漏入着火区域，将助长火势的发展。两部分之间的压力差越大，漏入空气量越多，因此应保证过剩空气通过排气口排至室外。严格控制加压区域的室内压力，是保证这种排烟方式效果的关键。3）机械排烟利用排烟机把着火区域中所产生的烟气通过排烟口排至室外的排烟方式。在火灾发展初期，这种排烟方式能使着火区域压力下降，造成负压，烟气不会向其它区域扩散。但火灾猛烈发展阶段，由于烟气大量产生，排烟机如来不及把其完全排除，烟气就可能扩散到其它区域中去。另外，排烟机要求能承受高温烟气，而且还需设
30、防火阀在超温时自动关闭停止排烟。由于该地下车库中既没有自然送风口，也没有自然排烟口，所以只能选择全面通风排烟方式。3.2车库通风设计3.2.1地下车库有害物质的种类及危害地下车库内汽车排放的有害物主要是一氧化碳（）、碳氢化合物（）、氮氧化物（）等有害物6。它们来源于曲轴箱及排气系统。燃油箱、化油器的污染物主要为碳氢化合物（），即由燃油气形成的。若控制不好，其污染物将达到总污染物的1520；由曲轴箱泄漏的污染物同汽车尾气的成分相似，主要有害物为、等。有的汽油内加有四乙基铅作抗爆剂，致使排出的尾气中含有大量铅成分，其毒性比有机铅大100倍，对人体的健康和安全很危害很大，其表现有：（1）一氧化碳是最易中毒且中毒情况最多的一种气体，它是碳不完全燃烧的产物。当人吸
