建筑消防技术与设计.docx-道客多多

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1、建筑消防技术与设计李亚峰马学文张恒等编著( 京 ) 新登字 039 号图书在版编目 ( CIP ) 数据建筑消防技术与设计 / 李亚峰 , 马学文 , 张垣等编著 .北京 : 化学工业出版社 , 2005. 3ISBN 7-5025-6700-3 . 建 . 李马张 . 房屋建筑设备 : 消防设备 -建筑设计 . T U 892中国版本图书馆 CIP 数据核字 ( 2005 ) 第 014537 号建筑消防技术与设计李亚峰马学文

2、张恒等编著责任编辑 : 董琳邹宁文字编辑 :责任校对 :钱蒋诚宇封面设计 : 郑小红*化学工业出版社出版发行( 北京市朝阳区惠新里 3 号邮政编码 1 00 0 2 9)发行电话 : ( 0 1 0) 64 9 82 5 30h t t p : w ww .cip .c om .c n*新华书店北京发行所经销北京永鑫印刷有限责任公司印刷三河市东柳装订厂装订开本 787 mm1092mm 1/ 16 印张 18 字数 469 千

4、越大。而高层建筑、地下建筑、大空间建筑以及各类工业企业建筑的大量兴建 , 使火灾事故所造成的损失也越来越严重。建筑消防技术的应用与推广 , 对预防火灾及及时扑灭初期火灾 , 保证人民生命安全 , 减少火灾损失具有重要意义。近几年 , 建筑消防技术发展速度很快 , 以水为灭火剂的消防系统在设计与计算等方面较以前都更加完善和成熟

5、, 设计规范也都进行了重新修订 ; 新型灭火剂不断问世 , 新型灭火系统的应用也越来越广泛。为了使从事建筑消防工作的工程技术人员尽快掌握建筑消防设计与计算的相关知识 , 我们编写了这本书。本书主要介绍建筑消防的基本知识、设计方法及设计要求 , 包括建筑火灾的特点、消火栓灭火系统、自动喷洒灭火给水系统、气体灭火系统、泡沫

6、灭火系统、干粉灭火系统、地下工程与人防工程的消防、火灾自动报警系统等内容 , 并对近几年逐渐兴起的替代哈龙的新型灭火剂以及新型灭火系统的设计与计算、消防炮的设计与计算等做了详细介绍。为了使读者能够尽快掌握高层建筑给水排水工程的设计计算方法 , 书中重要部分都配有设计计算例题。本书供从事建筑消防设计、施工的工

7、程技术人员使用 , 也可以作为排水工程专业学生的教学参考书。本书第一章、第五章、第三章第一节、第二节、第三节、第五节、第六节由沈阳建筑大学李亚峰编写 ; 第二章由沈阳建筑大学李亚峰、蒋白懿编写 ; 第三章第四节由沈阳建筑大学李亚峰和东北大学马学文编写 ; 第四章第一节、第二节、第三节 , 第八章和第十一章第一节、第二节

8、、第三节由总参通信工程设计研究院张恒编写 ; 第四章第四节由总参通信工程设计研究院张恒和东北大学马学文编写 ; 第九章由总参通信工程设计研究院张恒和沈阳建筑大学李亚峰编写 ; 第十一章第四节由江苏昆山宁华阻燃化学材料有限公司郑建兵编写 ; 第六章由沈阳建筑大学班福忱编写 ; 第七章、第十章和第十二章由沈阳建筑大学张立成

9、编写 ; 第十三章由东北大学马学文编写。在编写消防炮灭火系统的过程中得到了公安部上海消防科学研究所叶乃刚同志的帮助 , 在此表示感谢。全书最后由李亚峰统编定稿。由于我们的编写水平有限 , 对于书中不足和疏漏之处 , 请读者不吝赐教。编者2004 年 10 月目录第一章建筑火灾的特点与建筑消防 1第一节火灾的分类与特征 1第二节建筑火灾的

10、特点 2第三节建筑消防 3第二章消火栓灭火系统 14第一节室外消火栓给水系统 14第二节低层建筑室内消火栓给水系统 18第三节高层建筑室内消火栓给水系统 31第三章自动喷水灭火系统 47第一节自动喷水灭火系统组成与分类 47第二节自动喷水灭火系统设置场所火灾危险等级及设置场所 47第三节闭式自动喷水灭火系统 48第四节雨淋灭火系统 80第五

11、节消防水幕系统 92第六节自动喷水 -泡沫联用灭火系统 98第四章卤代烷 1301 灭火系统 101第一节卤代烷 1301 灭火系统的应用范围 101第二节卤代烷 1301 灭火系统的分类及组成 102第三节卤代烷 1301 灭火系统的控制方式 104第四节卤代烷 1301 灭火系统的设计 104第五章蒸气灭火系统 115第一节灭火原理及适用范围 115第二节蒸气灭火系统类型与

12、组成 115第三节蒸气灭火系统设计与计算 116第六章泡沫灭火系统 119第一节概述 119第二节泡沫灭火系统的组成及使用范围 119第三节泡沫灭火系统的设计与计算 126第四节泡沫灭火设备的配置 141第七章干粉灭火系统 150第一节干粉灭火系统的工作原理和动作程序 150第二节干粉灭火系统的特点和应用场所 151第三节干粉灭火剂 152第四节干粉灭火

13、系统的分类 153第五节干粉灭火系统的构成和主要设备 154第六节干粉灭火系统设计与计算 158第八章二氧化碳灭火系统 162第一节二氧化碳灭火系统的应用范围 162第二节二氧化碳灭火系统的分类及组成 162第三节二氧化碳灭火系统的控制方式 164第四节二氧化碳灭火系统的设计 164第九章水喷雾灭火系统 173第一节水喷雾灭火系统的特点及应用

14、范围 173第二节水喷雾灭火系统的组成及控制方式 175第三节水喷雾灭火系统的设计 178第十章消防炮灭火系统 182第一节消防炮灭火系统的分类 182第二节消防炮灭火系统的主要设备 183第三节消防炮灭火系统的设计 190第十一章几种新型灭火系统 195第一节七氟丙烷灭火系统 195第二节惰性气体 IG-541 灭火系统 206第三节三氟甲烷灭火系统 220第

15、四节 SDE 灭火系统 225第十二章地下工程与人防工程的消防 235第一节地下工程的消防 235第二节人防工程的消防 238第十三章火灾自动报警系统 242第一节概述 242第二节火灾探测器 244第三节火灾报警控制器 253第四节火灾自动报警控制系统的设计 258第五节消防控制中心 266第六节消防控制设备的控制 267附录 1 管道内卤代烷 1301 的密度表 269附录

16、 2 压力系数 Y 和密度系数 Z 271附录 3 管道压力损失 275附录 4 管道压力损失修正系数 277参考文献 279第一章建筑火灾的特点与建筑消防第一节火灾的分类与特征一、火灾的分类在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害叫火灾。火灾可以按燃烧对象、火灾损失严重程度或起火直接原因等进行分类。1. 按燃烧对象分类火灾按燃烧对象可分为 A 类火

17、灾、 B 类火灾、 C 类火灾和 D 类火灾。(1 ) A 类火灾是指普通固体可燃物燃烧而引起的火灾。这类火灾燃烧对象的种类及其繁杂 , 包括木材及木制品、纤维板、胶合板、纸张、棉织品、化学原料及化工产品、建筑材料等。 A 类火灾的燃烧过程非常复杂 , 其燃烧模式一般可分为四类 : 熔融蒸发式燃烧 , 如蜡的燃烧 ; 升华式燃烧 , 如萘的燃烧 ;

18、热分解式燃烧 , 如木材、高分子化合物的燃烧 ; 表面燃烧 , 如木炭、焦炭的燃烧。(2 ) B 类火灾是指油脂及一切可燃液体燃烧而引起的火灾。油脂包括原油、汽油、煤油、柴油、重油、动植物油等 ; 可燃液体主要有酒精、乙醚等各种有机溶剂。这类火灾的燃烧实质上是液体的蒸气与空气混合进行燃烧。根据闪点的大小 , 可燃液体被分为三类

19、 : 闪点小于 28 的可燃液体为甲类火险物质 , 如汽油 ; 闪点大于及等于 28 , 小于 60 的可燃液体为乙类火险物质 , 如煤油 ; 闪点大于及等于 60 可燃液体为丙类火险物质 , 如柴油、植物油。(3 ) C 类火灾是指可燃气体燃烧而引起的火灾。按可燃气体与空气混合的时间 , 可燃气体燃烧分为预混燃烧和扩散燃烧。可燃气体与空气预先混合好后的燃

20、烧称预混燃烧 ; 可燃气体与空气边混合边燃烧称扩散燃烧。根据爆炸下限 ( 可燃气体与空气组成的混合气体遇火源发生爆炸的可燃气体的最低浓度 ) 的大小 , 可燃气体被分为两类 : 爆炸下限小于 10 % 的可燃气体为甲类火险物质 , 如氢气、乙炔、甲烷等 ; 爆炸下限大于及等于 10 % 的可燃气体为乙类火险物质 , 如一氧化碳、氨气、某些城市煤气

21、。可燃气体绝大多数是甲类火险物质 , 只有极少数才属于乙类火险物质。(4 ) D 类火灾是指可燃金属燃烧而引起的火灾。可燃的金属有锂、钠、钾、钙、锶、镁、铝、钛、锌、锆、钍、铀、铪、钚等。这些金属在处于薄片状、颗粒状或熔融状态时很容易着火 , 而且燃烧热很大 , 为普通燃料的 5 20 倍 , 火焰温度也很高 , 有的甚至达到 3000 以

22、上。另外 , 在高温条件下 , 这些金属能与水、二氧化碳、氮、卤素及含卤化合物发生化学反应 , 使常用灭火剂失去作用 , 必须采用特殊的灭火剂灭火。正是因为这些特点 , 才把可燃金属燃烧引起的火灾从 A 类火灾中分离出来 , 单独作为 D 类火灾。应该指出 , 虽然建筑物中钢筋、铝合金在火灾中不会燃烧 , 但受高温作用后 , 强度会降低很多。

23、在 500 时 , 钢材抗拉强度降低 50 % 左右 , 铝合金几乎失去抗拉强度 , 这一现象在火灾扑救时应给1予足够的重视。2. 按火灾损失严重程度分类按火灾损失严重程度可分为特大火灾、重大火灾和一般火灾。(1 ) 特大火灾死亡 10 人以上 ( 含 10 人 ) , 重伤 20 人以上 ; 死亡、重伤 20 人以上 ;受灾 50 户以上 ; 烧毁财务损失 100 万元以上。(2 ) 重大

24、火灾死亡 3 人以上 , 受伤 10 人以上 ; 死亡、重伤 10 人以上 ; 受灾 30 户以上 ; 烧毁财务损失 30 万元以上。(3 ) 一般火灾不具备重、特大火灾的任一指标。3. 按起火直接原因分类火灾起火的直接原因可分为放火、违反电气安装安全规定、违反电气使用安全规定、违反安全操作规定、吸烟、生活用火不慎、玩火、自燃、自然灾害及其他。二、火

25、灾特征1. 放出热量放热是火灾的重要特征。火灾中可燃物燃烧时要放出燃烧热 , 其热量以导热传热、对流传热和辐射传热三种方式向未燃物和周围环境传递 , 使未燃物温度升高 , 分子活化 , 反应加速 , 引起燃烧。正是因为火灾的放热与传热 , 使火灾越烧越严重 , 也就是人们常说的 “ 火越烧越旺” 。2. 释放有毒气体除了化学物质发生火灾会产生有

26、毒有害气体外 , 一般火灾中由于热分解和燃烧反应 , 也会释放出大量的有毒气体。其中主要有一氧化碳、氰化氢、光气、氮氧化合物、氯化物、二氧化硫、氨等。这些有毒气体对人体是极其有害的。如一氧化碳被吸入人体之后会严重阻碍血液携氧及解离能力 , 造成低氧血症 , 引起组织缺氧 ; 氰化氢被吸入人体之后会引起细胞内缺氧、窒息。

27、研究结果表明 , 火灾死亡人员中大多数是因中毒而死的。而一氧化碳是主要的毒性气体。3. 释放出烟在火灾中 , 由于燃烧和热解作用所产生的悬浮在大气中可见的固体和液体微粒称为烟。烟实际上是可燃物质燃烧后产生的碳粒子和焦油状液滴 , 在实际火灾现场的 , 烟还包括房屋、设备、家具倒塌时扬起的灰尘。火灾中的烟不仅使能见度降低 ,

28、对受害者造成心理负担 , 同时也会对呼吸道造成严重的损伤。第二节建筑火灾的特点建筑火灾与其他火灾相比 , 具有火势蔓延迅速、扑救困难、容易造成人员伤亡事故和经济损失严重的特点。一、火势蔓延迅速由于烟气流的流动和风力的作用 , 建筑火灾的火势蔓延速度是非常快的。发生火灾时产生的大量烟和热会形成炽热的烟气流 , 烟气流的流

29、动方向往往就是火势蔓延的方向 , 烟气流的流动速度往往就是火势蔓延速度。烟气的流动主要与火灾现场的发热量有关。发热量越大 , 烟气温度越高 , 流动的速度也就越快 ; 发热量越小 , 烟气温度越低 , 流动的速度也就越慢。另外 , 烟气的流动还和建筑高度、建筑结构形式、周围温度、建筑内有无通风空调系统等因素有关。2风也是助长火势蔓

30、延的一个重要因素 , 风力越大 , 火势蔓延速度越快。同一建筑物的不同高度在同一时间内所受风力的大小是不相同的 , 离地面越高 , 所受风力越大。二、火灾扑救困难由于建筑物的面积较大 , 垂直高度较高 , 一旦着火 , 扑救难度较大。从总体上讲 , 目前城市的消防力量是有限的 , 尤其是中小城市 , 消防的整体力量还难以满足大型建筑重大火灾

31、的扑救。另外 , 消防设备的供水能力、登高工作高度也难以满足高层建筑的消防要求。我国目前使用较多的解放牌消防车能直接供水扑救的最大工作高度约为 24 m, 大多数登高消防车的最大工作高度均在 24 m 以内。这些设备和器材难以保证高层建筑的消防需要。三、容易造成人员伤亡事故建筑物一旦着火 , 火灾现场就会产生大量的烟尘和各种

32、有毒有害的气体 , 这些烟尘和有毒有害的气体对人体危害很大 , 而且 , 流动的速度很快 , 一旦充满安全出口 , 就会严重阻碍人们的疏散 , 进而造成人员伤亡。火灾案例表明 , 在火灾伤亡事故中 , 被烟气熏死的人数占死亡人数的半数左右 , 有时甚至可以高达 70 % 80 % 。四、经济损失严重在各种火灾中 , 发生概率最高、损失最为严重的当属建筑

33、火灾。建筑火灾所造成的损失不仅是建筑本身的价值 , 而且还包括建筑内各种物质的经济损失。第三节建筑消防一、建筑分类从消防的角度来划分的建筑分类见表 1-1。表 1-1 建筑分类建筑分类特征低层建筑多层建筑9 层及 9 层以下的住宅 ( 包括底层设置商业服务网点的住宅 )建筑高度小于或等于 2 4 m 的其他民用建筑和工业建筑按建筑高度区分高层建筑1

34、 0 层及 10 层以上的住宅建筑 ( 包括底层设置商业服务网点的住宅 )建筑高度超过 2 4m 且建筑层数为 2 层及 2 层以上的工业建筑住宅建筑以户为单元的居住建筑民用建筑公共建筑公众进行工作、学习、商业、治疗等活动和交往的建筑厂房加工和生产产品的建筑按建筑性质区分工业建筑库房储存原料、半成品、成品、燃料、工具等物品的建筑注 : 1 .

35、建筑高度指从室外地面至女儿墙顶部、屋面面层或檐口的高度 ; 屋顶上的瞭望塔、冷却塔、水箱间、微波天线间、电梯机房、排风和排烟机房和楼梯出口小间等不计入建筑高度和层数内 ; 建筑物的地下室、半地下室的顶板面高出室外地面不超过 1. 5 m 时 , 不计入层数内。2. 本表建筑分类指消防专业分类 , 而非建筑专业分类方法。3. 与高层建

36、筑直接连接的裙房 , 建筑高度超过 2 4m 时 , 其消防要求按高层建筑确定。高层民用建筑按建筑物的使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度又分为两类 , 详见表 1-2。3表 1-2 高层建筑分类名称一类二类居住建筑高级住宅1 9 层及 1 9 层以上的普通住宅 1 0 1 8 层的普通住宅1 . 医院 1 . 除一类建筑外的商业楼、展览馆、综2 . 高级旅馆合楼、电信

37、楼、财贸金融楼、图书馆、书库、3 . 建筑高度超过 50 m 或每层建筑面积超过 1 00 0 m2 的商住商住楼楼、展览馆、综合楼、电信楼、财贸金融楼 2. 省级以下的广播电视楼、邮政楼、防4 . 建筑高度超过 50 m 或每层建筑面积超过 1 50 0 m2 的商住楼火指挥调度楼、电力调度楼5 . 中央级和省级 ( 含计划单列市 ) 广播电视楼6 . 网局级和省级 (

38、含计划单列市 ) 电力调度楼7 . 省级 ( 含计划单列市 ) 邮政楼、防火指挥调度楼8 . 藏书超过 10 0 万册的图书馆、书库9 . 重要的办公室、科研楼、档案楼1 0. 建筑高度超过 5 0 m 的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研公共建筑楼、档案楼3. 建筑高度不超过 5 0 m 的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼等二、建筑耐火等级我国建筑防火设计分低

39、层建筑 ( 多层建筑 ) 和高层建筑两个部分。低层建筑 ( 多层建筑 ) , 即 9 层及 9 层以下住宅 ( 包括低层设置商业服务网点的住宅 ) , 建筑高度不超过 24m 的其他民用建筑以及建筑高度超过 24m 的单层公共建筑 , 单层、多层和高层工业建筑 , 地下民用建筑 , 防火设计执行建筑设计防火规范 ( GBJ 1687) ( 目前执行 2001 版 ) ; 高层建筑 , 即 10

40、层及 10 层以上住宅 , 建筑高度超过 24 m 的其他民用建筑 , 防火设计执行高层民用建筑设计防火规范 ( GB 5004595) 。现行的建筑设计防火规范将一般工业与民用建筑的耐火等级划分为四级 , 主要构件的燃烧性能和耐火极限不应低于表 1-3 中数值。表 1-3 建筑物构件的燃烧性能和耐火极限耐火等级燃烧性能构件名称和耐火极限 / h一级二级三级四

41、级防火墙非燃烧体4. 0 0 非燃烧体4 . 00 非燃烧体4. 0 0 非燃烧体4 . 00承重墙、楼梯间、电梯井的墙非燃烧体3. 0 0 非燃烧体2 . 50 非燃烧体2. 5 0 难燃烧体0 . 50非承重墙、疏散走道两侧的隔墙非燃烧体1. 0 0 非燃烧体1 . 00 非燃烧体0. 5 0 难燃烧体0 . 25墙房间隔墙非燃烧体0. 7 5 非燃烧体0 . 50 非燃烧体0. 5 0 难燃烧体0 . 25支撑多层的

42、柱非燃烧体4. 0 0 非燃烧体4 . 00 非燃烧体4. 0 0 难燃烧体4 . 00柱支撑单层的柱非燃烧体4. 0 0 非燃烧体4 . 00 非燃烧体4. 0 0 燃烧体梁非燃烧体2. 0 0 非燃烧体1 . 50 非燃烧体1. 0 0 难燃烧体0 . 50楼板非燃烧体1. 5 0 非燃烧体1 . 00 非燃烧体0. 5 0 难燃烧体0 . 25屋顶承重构件非燃烧体1. 5 0 非燃烧体0 . 50 燃烧体燃烧体疏散楼梯非燃烧体1

43、. 5 0 非燃烧体1 . 00 非燃烧体1. 0 0 燃烧体吊顶 ( 包括吊顶搁栅 ) 非燃烧体0. 2 5 难燃烧体0 . 25 难燃烧体0. 1 5 燃烧体4耐火等级燃烧性构件名称火极限 / h 一级二级耐火等级燃烧性构件名称火极限 / h 一级二级墙防火墙非燃烧体3. 00非燃烧体3. 0 0柱非燃烧体3 . 00非燃烧体2. 5承重墙、楼梯间、电梯井的墙非燃烧体2. 00非燃烧体2. 0 0梁非燃烧体2 . 0

44、0非燃烧体1. 5 0非承重墙、疏散走道两侧的隔墙非燃烧体1. 00非燃烧体1. 0 0楼板、疏散楼梯、屋顶承重构件非燃烧体1 . 50非燃烧体1. 0 0房间隔墙非燃烧体0. 75非燃烧体0. 5 0吊顶 ( 包括吊顶搁栅 )非燃烧体0 . 25难燃烧体0. 2 5现行的高层民用建筑设计防火规范把高层建筑的耐火等级划分为二级 , 主要构件的燃烧性能和耐火极限不应低于表 1-4

45、中数值。表 1-4 高层建筑物建筑构件的燃烧性能和耐火极限能和耐能和耐三、耐火等级的选择及防火分区耐火等级的选择主要考虑建筑物的重要性、火灾危险性、可燃物多少、建筑高度、疏散和扑救难度等。防火分区是指将占地面积较大或建筑面积较大的建筑物用防火分隔物分为若干个面积较小的防火单元 , 以防止火灾更大面积的蔓延 , 减小受灾

46、面积。防火分区的划分 , 主要考虑建筑物耐火等级、层数、消防设施的设置情况、火灾危险性类别以及消防队的灭火实力等因素。现行的防火规范对各类建筑的耐火等级以及防火分区的划分均有明确的规定。1. 民用建筑民用建筑的耐火等级以及防火分区的划分应满足表 1-5 的要求。表 1-5 民用建筑的耐火等级、层数、长度和建筑面积防火分区间耐火等级最多允

47、许层数最多允许长度 / m 最多允许层数建筑面积 / m2一、二级按建规 ( G BJ 16 8 7 )第 1 . 0. 3 条规定 1 5 0 25 0 0三级 5 层 1 0 0 12 0 0四级 2 层 6 0 60 0注 : 1 . 重要的公共建筑应采用一、二级耐火等级的建筑。商店、学校、食堂、菜市场如采用一、二级耐火等级的建筑有困难 , 可采用三级耐火等级的建筑。2. 建筑物的长度 , 系指建

48、筑物各分段中线长度的总和。如遇有不规则的平面而有各种不同量法时 , 应采用较大值。3. 建筑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。4. 防火分区间应采用防火墙分隔 , 如有困难时 , 可采用防火卷帘和水幕分隔。2. 高层民用建筑一类建筑、地下室的耐火等级应为一

49、级 , 二类建筑与高层主体相连的附属建筑 , 耐火等级不应低于二级。高层民用建筑防火分区的最大面积规定见表 1-6。3. 厂房建筑设计防火规范依据生产所用原料、产品的性质以及生产工艺条件 , 把生产的火灾危险性分为五类 , 见表 1-7。5表 1-6 高层民用建筑防火分区最大允许建筑面积 / m2建筑类别每层每个防火分区一类建筑二类建筑地下室1 0 0 01 5 0 05 0 0 0注 : 1 . 设有自动灭火设备的防火分区 , 其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的一倍计算。2. 高层主体建筑与相连的附属建筑之间 , 如设有防火墙等防火分隔设施时 , 其附属建筑的防火分区面

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