某高层综合楼消防工程设计计算

机械工业第六设计研究院有限公司 景红莉 孙培彬

一、概况

某高层综合楼建筑地下3层，地上25层，建筑高度98.89 m，建筑功能：地下3层及地下2层为地下车库和设备用房，地下1层为超市及设备用房，地上1～7层为商业用房，8～25层为SOHO公寓，为一类高层综合楼。

二、消防给水系统

由于城市自来水管网不能满足该建筑消防时用水量及水压要求，故设置消防贮水池、高位水箱、加压水泵及消防增压稳压设备等消防给水设备。

室外消火栓设计采用低压消防给水系统。室内消火栓和自动喷淋灭火设备设计采用临时高压消防给水系统。

1.消防水量。室外消火栓消防用水量30 L/s，室内消火栓用水量40 L/s，火灾延续时间3 h；自动喷淋系统设计流量40 L/s，火灾延续时间1 h。

本建筑地下3层设消防水池1座，消防水池有效容积576 m3。SOHO 屋面设18 m3高位水箱1 座、消火栓增压稳压设备及自动喷淋增压稳压设备各1套，用于保证火灾的初期水量及水压。

2.消火栓系统。

（1）最不利点消火栓栓口压力计算。室内消火栓选用SN65型，水枪QZ19，DN65衬胶水带长25 m。计算公式为：

公式（1）中，Hxh为消火栓栓口最低水压（kPa），hd为水龙带水头损失（kPa），hq为水枪喷嘴充实水柱所需水压（kPa）。计算：

Hxh=hd+hq=AdLdqxh2+qxh2/B=0.017 2×25×52+52/0.158=168.98 kPa（0.17 MPa）

（2）消防给水管网管径的确定。根据设计规范GB50045—95有关条文，室内消火栓用水量为40 L/s，每根立管最小流量15 L/s，管径选用DN100。横干管流量为40 L/s，管径选用DN150，裙房部分立管选用DN150。

SOHO部分立管流速：V=4Q/π×D2=1.91 m/s。

裙房部分立管及横干管流速：V=4Q/π×D2=2.26 m/s。

SOHO部分立管管长取58 m，裙房部分立管取51 m，横干管取18 m：

Hf=iL=0.0 000 107v2×L/d1.3=0.048 MPa。

系统引入口所需压力：

Hf=Z+∑h+Hxh=132.8 mH2O。（1 MPa=10.2 mH2O）

水泵出口压力要求为不小于132.8 m。选用流量40 L/s，扬程140 m消防水泵两台（一用一备）。

三、自动喷水灭火系统计算

1.系统设计流量。根据设计规范GB50084-2001有关条文，本建筑中SOHO 部分按中危险I 级设计6 L/min·m2；车库及商场按中危险级Ⅱ级设计，设计喷水强度8 L/min·m2。最不利点处作用面积应按160 m2面积确定，喷头工作压力P≥0.05 MPa。

2.系统水力计算。

（1）喷头流量：

公式（2）中，q 为喷头处节点流量（L/min），P 为喷头处水压（喷头工作压力）MPa，K为喷头流量系数。

（2）流速V：

公式（3）中，Q为管段流量L/s，Dj为管道的计算内径（m）。

（3）水力坡降：

公式（4）中，i为每米管道的水头损失（mH20/m），V为管道内水的平均流速（m/s），dj为管道的计算内径（m），取值应按管道的内径减1mm确定。

（4）沿程水头损失：

公式（5）中，L为管段长度m。

（5）损失（采用当量长度法）：

公式（6）中，L（当量）为管段当量长度，单位m（《自动喷水灭火系统设计规范》附录C）。

（6）总损失：

（7）终点压力：

计算结果：所选作用面积为160.6 m2，总流量为30.15 L/s，平均喷水强度为11.26 L/min.m2，入口压力：23.63 mH2O。

高区系统引入口（以±0.00计）所需压力：

以22层办公楼计算为例，如图1所示。

计算结果：所选作用面积为160.1 m2，总流量为26.68 L/s，平均喷水强度为10.00 L/min·m2，入口压力为30.07 mH2O。

系统引入口（以±0.00计）所需压力：

公式（10）中，Z为最不利点高度；∑h为沿程损失总和，包括沿程损失，湿式报警阀损失，水流指示器损失；Hxh为未端所需压力。

其中，沿程损失计算如下：

图1 自动喷水灭火系统计算

其他喷淋立管计算方法同上。

经计算比较可得：第25层为最不利层，其

公式（12）中，Hp喷水系统入口的供水压力，Z为系统最不利点喷头处与引入管中心线高程差，P0为最不利点处喷头的工作压力，∑h 为管道沿程和局部水头损失（局部损失按沿程的20%计算），H为湿式报警阀和水流指示器的水头损失。

经计算喷淋系统入口压力要求为1.37 MPa。系统入口流量按40 L/s计。高区系统引入口（以±0.00计）所需压力：

水泵出口压力要求不小于150 m，选用流量40 L/s，扬程150 m喷淋泵两台。

四、设计体会

1.根据本建筑工程的特点，生活给水设计选用3组水泵分别加压；消防给水系统设计选用1 组水泵1 次加压，采用比例式减压阀分区供水方式，其最大优点是减压阀替代了中间水箱，不占楼层面积，减压阀既减动压，又减静压，安装简便，操作灵活1。

2.消防水池容积超过500 m3时必须分成两格，这就给水泵吸水带来不便。根据《高规）7.5.4“一组消防水泵，吸水管不应少于两条，当其中一条损坏或检修时，其余吸水管应仍能通过全部水量”，设计中采用一条吸水总管，管两头分别连接一格水池，消防水泵从吸水总管吸水，并在中间合理设置阀门，控制水泵一用一备的要求，符合规范要求。