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消防性能化設計
1存在的問題
因為本建筑的體量過大,在現行規范范圍內仍然存在一些無法解決的困難。具體為:①建筑中間大商業區無自身安全出口;②疏散樓梯不能直通室外;③超市及地上商業疏散寬度不足[1]。
2性能化分析解決方法
(1)為解決洛陽泉舜財富購物中心的中間大商業區無自身的安全出口、部分樓梯間在首層不直通室外的問題,設計中采用將中庭的通道區域作為“亞安全區”的設計方案。“亞安全區”的實現需要保證以下幾個條件:①中庭通道區域無固定火災荷載;②控制中庭周邊商鋪或商業火災煙氣不進入中庭;③即使中庭周邊商鋪或商業內發生失效火災,煙氣溢出進入通道區域,也能被排煙系統迅速排出,不會對中庭人員造成危害[2]。
(2)疏散寬度不足的問題。對超市及地上商業疏散寬度不足的問題采取如下措施:①增加開向相鄰防火分區的疏散門,使得起火防火分區內有較為充裕的疏散寬度,并盡量縮短人員的逃生路線行走距離;②自動噴水滅火系統采用快速響應噴頭,使得在火災發生或發展初期即可被撲滅或抑制,以控制火災發展規模,延長人員安全疏散的可利用時間;③在原設計的基礎上適量加大機械排煙量。
在此基礎上分析地下一層超市和地上商業部分的火災危險性,設定最具有代表性的火災場景。通過對加強消防措施下的建筑的火災危險性進行研究,判斷人員是否能安全疏散,從而判斷建筑在消防措施加強的情況下能否保證人員的安全疏散。
性能化設計模擬分析
1步驟
①分析現場狀況:防火分區、疏散設計、防排煙系統;②設定安全目標:人員安全,財產安全;③選擇分析方法:定性、定量、計算機模擬;④分析影響因素:建筑結構,自救系統,使用情況;⑤給出分析報告:到達危險狀態時間tH。各時間關系見圖1。火災到達危險狀態時間為tH,人員疏散完畢的時間為tE,當tH>tE時,能保證人員安全疏散。
2性能化設計中火災場景設置
(1)地下商業火災場景B1。火源功率1.8MW,火災類型t2快速火。以此檢驗火災時機械排煙系統的有效性和人員能否安全疏散。
(2)1層商業火災場景A1,設于中庭走道防火分區14中庭。火源功率1.0MW,火災類型t2快速火。檢驗地下1層防火分區14中庭發生火災時中庭機械排煙系統的有效性,考察人員是否能安全疏散,進而驗證中庭定義為“亞安全區”能否成立。
(3)1層商業火災場景A4,A5,設于防火分區13商場內。火源功率8.0MW,火災類型t2快速火。檢驗商場內自動滅火系統未動作的情況,機械排煙系統的有效性,考察人員是否能安全疏散。
(4)2層商業火災場景A6,設于2層防火分區2主力店內。火源功率3.0MW,火災類型t2快速火。檢驗火源附近的一部樓梯被封堵,檢驗在部分疏散出口不可用的情況下,2層防火分區2發生火災時機械排煙系統的有效性,考察人員是否能安全疏散。
(5)2層商業火災場景A7,設于2層防火分區7商場內。火源功率8.0MW,火災類型t2快速火。檢驗在自動噴水滅火系統失效的情況下,2層防火分區7發生火災時機械排煙系統的有效性,考察人員是否能安全疏散。
3計算結果
(1)人員載荷按GB50016-2006《建筑設計防火規范》(以下簡稱《建規》)第5.3.17條第4、5項計取,影城內各放映廳人數的確定,參考建筑圖紙中放映廳的座位數確定。人員疏散模型軟件采用Pathfinder,根據模擬計算結果進行分析,具體見表1。
(2)人員疏散時間:緊急情況下的人員全部疏散完畢時間包括火災探測時間(talarm)、人員反應時間(tresp)和人員疏散運動時間(tmove):te=talarm+tresp+tmove。本性能化設計中將talarm設為60s,tresp設為120s。通過軟件模擬計算,以煙氣層能在人員疏散過程中保持在危險高度處能見度不低于10m、溫度不超過50℃、濃度不超過500ppm為安全判斷依據,人員疏散結果匯總如表2。
性能化設計的主要措施
本文采用“亞安全區”的設計概念來解決洛陽泉舜財富中心購物中心中間大商業無自身的安全出口、部分樓梯間在首層不直通室外的設計難點。
1中庭防火分區應采取的消防安全措施
(1)中庭通道區域禁止布置商鋪、展示等,禁止進行任何商業活動。
(2)中庭通道區域的頂棚、墻面、地面裝修材料和固定家具采用不燃材料;商鋪的頂棚、墻面、地面裝修材料采用不燃材料,固定家具采用不燃或難燃材料。采光頂棚應為不燃材料,耐火極限應滿足規范要求。
(3)中庭的電氣線路應使用低煙無鹵阻燃型電纜。
(4)中庭通道區域回廊及周邊店鋪的自動水噴淋滅火系統均采用響應溫度為68℃的快速響應噴頭。
(5)大商業與中庭通道區域間應采用防火墻、特級防火卷簾和甲級防火門或防火隔間進行防火分隔。
(6)商鋪作為防火單元,最大允許建筑面積為300m2。商鋪與中庭通道區域間采用防火墻、特級防火卷簾和甲級防火門或防火隔間進行分隔。商鋪、商業等之間采用耐火極限不小于3.0h實體墻分隔。
(7)連接樓梯間前室與中庭通道區域的走道,其兩側應為耐火極限不小于2.0h的實體墻,走道端部應設甲級防火門,走道內應采用不燃材料裝修。
(8)中庭頂部應設置機械排煙,排煙量按換氣次數不小于6次/h計。
(9)商鋪內應設置機械排煙,排煙量應符合《建規》第9.4.5條的規定。
(10)中庭內設置火災自動報警系統和現場廣播系統引導疏散。
(11)中庭內不應設置任何影響人員疏散的設施,地面或墻面應設置保持視覺連續的疏散導流標識。
(12)中庭兩側設室內消火栓,間距不大于30m,每層設消防器材站。
2疏散措施
(1)對于負1層超市部分區域疏散寬度不足的問題,當其他設計均滿足相關規范要求的情況下還采取如下加強措施:①負1層超市區域的自動噴水滅火系統采用快速響應噴頭。②疏散寬度不足的防火分區應在防火墻上增設開向相鄰防火分區的甲級防火門,使得防火分區內的疏散寬度滿足規范的要求。
(2)對于1~4層商業區域疏散寬度不足的問題,當其他設計均滿足相關規范要求,并采取如下加強措施:①1~4層商業區域應在防火墻上增設開向相鄰防火分區的甲級防火門,使得防火分區內的疏散寬度及疏散距離滿足規范的要求。②1~4層商業區域的機械排煙量應按《建規》允許最大防煙分區面積乘以120m3/(h•m2)計算。
1.1高層建筑火災撲救難度提升,對裝備手段的要求提高高層建筑與普通的建筑相比,在對其進行火災撲救時難度會增大,這是由于城市高樓林立,樓與樓之間的間距有限,消防行動需要一定的場地以展開救助行動,加上現在的高層建筑的墻體采用的材料更加的堅硬。這對于消防人員在短的時間內接近起火點非常困難。這就需要更高端的裝備設施才能夠達到消防人員的救助目的。
1.2物業管理有待進一步完善當前,由于消防警力、業務經費、管理體制、業務水平等因素的影響,多數物業管理單位管理水平參差不齊、大部分物業單位的消防安全職責不明確、消防安全意識淡薄,加之業主委員會與物業管理單位之間缺乏信任基礎等原因長期存在,致使委托管理的單位、小區特別是多產權建筑滋生大量的火災隱患。這就需要物業管理不斷完善自身管理,真正地實現小區的和諧、安定。以上是高層建筑在使用期間出現的消防安全問題,其實,高層建筑在施工期間也存在著消防安全問題。高層建筑的施工周期長,施工所需設備數量多,施工人員人數多,施工現場臨時動火多,用電量大,易燃、可燃材料集中,一旦發生火災,也會造成很難預料的后果。
2常態化管理體系
面對高層建筑消防安全的特點,我們除了撥打消防熱線,求助消防部門之外,最重要的是做好預防措施。通過常態化管理體系的探討,以使得我們生活的更加安全化。
2.1根據人群特點設置設備高層建筑現在都有名稱各異的管理團隊,管理團隊要從全局、消防角度為基準,對高層建筑的硬件設施要充分考慮到防火間距、消防車道、消防撲救面及特殊房間的位置等,考慮到建筑使用者的人群特點,針對不同的使用群體安置的不同的硬件設施的種類及其分布也有不同的特點。
2.2使得消防安全設施到位在現代化的進程中,用地處于緊張狀態,任何建筑商都想地盡其用,不愿讓逃生通道占過多的面積。高層建筑的垂直疏散距離遠且高層建筑中的人員高度集中,這就會延長疏散的時間。這就得需要高層建筑的管理者對日常生活中對樓道環境進行嚴密地有規律地安排,保證逃生通道,設置消防應急照明和安全疏散指示標志。這樣可以在出現消防問題的時候,可使人員處于暫時的安全狀態,并能夠在消防隊的組織指揮下,能夠在極短的時間內使得遇難人員能夠有秩序地被疏散到最終的安全區域。
2.3物業對消防設施的管理消防設施的類型多種多樣,包括火災自動報警系統,應急照明及疏散指示燈,滅火器,對講電話系統、室外消防栓等。消防設施的使用存在著緊急性,只有平時維護好消防設施,才能保證消防設施隨時可被使用。對下消防設施的管理,首先是對消防設施的安置,安置的地點要符合人體身高的需要,安置的方式既要保障消防設施的安全性也要保障使用的方便性。其次是要按規定對消防設施進行自檢功能檢查,對于不能自檢的消防設施,要檢查是否符合使用標準,一旦發現問題要及時上報及時處理。同時在對消防設施要進行維護時要注意細節,保證消防設施不被腐蝕、不被損壞等,需要配電使用的消防設施要注意檢查供電情況。對于消防設施的管理要有指定的進過特殊培訓的負責人,制定合理的消防安全責任制度。在消防安全管理工作中不定期的抽查工作也是必要的。對消防設施的合理管理,是做好消防工作的重要的準備工作。
2.4進行實際有效的演練在實際的演練之前,對居住者進行安全知識的普及及日常的宣傳工作,使得居住者理解實際演練的重要性,同時也使用者懂得如何使用消防設施,如何進行正確的預防居住者明白消防安全的重要性,才能夠在日常生活中時時注意消防安全,這樣可以有效的避免消防安全問題的發生。在實際的演練中,能夠使得居住者真正的體驗如何逃生,如何自救,如何互救等,這樣能夠使得居住者能夠真正的了解自己所居住的環境。在演練中積極的主動地觀察被疏散的人群的情況,通過總結,以備后用。
2.5對法律知識的關注及重視無論是作為高層管理者還是普通的居住者,我們都是社會的公民,了解并學習中華人民共和國消防法的有關規定,做一個知法、懂法、守法的好公民。在社會生活、工作中培養法律思維并運用。落實逐級消防安全責任制和崗位消防安全責任制,落實巡查檢查制度。安全部門要按規定進行防火等巡查,及時報告并整改存在安全隱患的地方。
2.6充分發揮物業管理的作用物業管理是一種新型的管理模式,其職責是集中多種管理服務職能,整合各類專業技術人員,有效地幫助居民解決生活中遇到的實際問題,從而不斷提高居民生活質量,優化居民生活環境。隨著經濟社會的持續發展,城市居民對生活質量和改善居住環境的要求與日俱增,居民住宅區的消防安全作為人民群眾最關心、最需要解決的問題自然成為了物業管理的一項重要職責。物業管理責任意識的提高有利于及時發現、解決安全隱患,能夠有效的減少居民區消防安全問題的發生。此外,還應加大高層建筑的消防設施的科技含量,采取先進消防設施,安置自動報警系統和自動滅火系統等智能系統,對消防安全形成保障。與此同時積極地改善管理制度。在硬件與軟件有效結合的條件下,確保人身安全和財產安全,使得社會更加的穩定。
3小結
關鍵詞:性能化設計;處方式設計;消防設計;火災模型
1前言
如果說納米技術使新材料的研究起到了革命性飛躍,那么也可以說性能化設計方法將開創消防科技的新局面。
消防設計目前有兩種設計思想,一種是傳統的“處方式設計方法”,其基于場所類型進行設計考慮;另一種是“性能化設計方法”,它立足于危害分析及火災假想,對于解決超越法規或現行法規無法解決的復雜建筑的消防設計具有很大意義。
由于性能化防火設計的方法與傳統的設計方法相比具有許多優越性,所以很快成為建筑防火的一種新理念,并將發展成為建筑防火技術領域里一個全球性發展潮流,受到許多發達國家和發展中國家的高度重視,得到越來越廣泛的應用。
2性能化消防設計的概念
性能化消防設計是建立在消防安全工程學基礎上的一種新的建筑防火設計方法,它運用消防安全工程學的原理與方法,根據建筑物的結構、用途和內部可燃物等方面的具體情況,由設計者根據建筑的各個不同空間條件、功能條件及其它相關條件,自由選擇為達到消防安全目的而應采取的各種防火措施,并將其有機地組合起來,構成該建筑物的總體防火安全設計方案,然后用已開發出的工程學方法,對建筑的火災危險性和危害性進行定量的預測和評估,從而得到最優化的防火設計方案,為建筑結構提供最合理的防火保護。
與“處方式”設計相比較,性能化設計方案更關注是否能夠實現“保證人員疏散和滅火救援不受火災煙氣影響”這一“目的”,而不是拘泥于滿足規范要求的最低排煙量。性能化的消防設計方案通過科學的論證,能夠提供比之處方式的消防規范更為安全的設計表現效果,比較起來,性能化設計方案具有設計成本有效性,設計選擇多樣性及設計效果更為優化性的特點。
關鍵詞:高層建筑消防水池儲水量設計
隨著社會生活和經濟技術的發展,體現城市時代特征的高層建筑亦進入繁榮發展階段,越來越多的高層建筑矗立于現代都市之中。隨之而來的高層建筑火災形勢也越來越嚴峻。
高層建筑火災,立足于自救,高層建筑消防給水系統的可靠性,將直接影響到火災的撲救效果。而消防水池是消防給水系統設計中的重要設施。因此,對于如何經濟、合理、科學地設計高層建筑消防水池的儲水量,以及什么條件、什么情況的補水才算作火災延續時間摧消防水池的補水量等的設計變得相當敏感且責任重大。如何把好這個尺度,這是建設單位、設計單位與消防部門之間的一個焦點。本文中,筆者將以規范為指導,結合我國國情和具體工程的設計及消防建審工作實踐,就消防水池儲水量的設計問題進行探討,有些想法仍不很成熟,提出來供大家研討。
《高層民用建筑設計防火規范》第7.3.2條和7.3.3條對消防水池的設置及設計儲水量作出了如下規定:“當室外給水管網能保證室外消防用水量時,消防水池的有效容量應滿足火災延續時間內室內消防用水量的要求;當室外給水管網不能保證室外消防用水量時,消防水池的有效容量應滿足火災延續時間內室內消防用水量和室外消防用水量不足部分之和的要求。”
對以上規范的規定,各個地區在理解及執行上有不同的作法。在福州市,室內及室外消防用水量均必須儲存在消防水池中,原因是市自來水公司無法保證市政供水的安全性,這顯然增大了消防水池的容積;在廈門市,當室外給水管網能夠保證室外消防用水時,消防水池的儲水量只須滿足室內消防用水量。設計的通常做法是:從不同進水方向的兩根市政給水管上引兩根進水管構成室外環狀供水,以保證室外供水的安全性,地下消防水池的儲水量則只考慮室內消防用水量,但不允許考慮火災時水池的補水量;而在上海則允許部分在室外市政給水管網能滿足火災時消防用水的流量與壓力的高層建筑的消防水泵直接從市政自來水管網上吸水,而不需要再設置消防水池了。在我國其他一些地區,在室外給水管網能滿足消防用水的情況下,也有仍然堅持要求設置消防水池并儲存足夠的消防用水量。
根據《高層民用建筑設計防火規范》的規定要求和我國大部分地區的作法,每一幢高層建筑都應設有一個消防貯水池。目前許多高層建筑消防設施比較全,火災時設計消防用水量也相當大,如按《高層民用建筑設計防火規范》的要求設計,每幢建筑都要設不小于864m3的消防水池(這里還不包括其它滅火系統的用水量,如再加上水幕系統、保護防火卷簾的閉式自動噴水滅火系統及發電機房的水噴霧滅火系統的用水量,則消防水池的儲水量將大于1000m3),消防水池一般設在地下室,也有設在室外的,貯存著火災延續時間內的全部消防用水量(如消防水池與生活水池合用,則水池的儲水量還要加上整幢大樓的生活調節水量)。城市高層建筑大部分為賓館、飯店及公用設施等綜合性建筑,水池容積的大小和位置的確定直接影響著建筑總體布局和建筑面積的合理利用,也是設計中的關鍵問題。針對城市用地相對緊張的情況,大部分高層建筑都是利用地下箱式基礎作為貯水池,這樣可以節約地上部分,也充分利用了地下室也可使用的面積。水池及水泵房設于地下室也可滿足水泵自灌,有利于消防水泵及時啟泵,滿足消防要求。
以我省福州市在建的某幢大廈為例(建筑高度99.8米,地下三層,地上二十七層,建筑內部設有消火栓系統、自動噴水滅火系統、水噴霧滅火系統、水幕保護系統等),設計在報審消防設計施工圖紙的同時也報上了消防水池儲水量的設計計算書,消防水池的設計儲水量由以下計算得來,共1629.6m3。
1、室外消火栓:30L/S*3h(滅火延續時間)=324m3
2、室內消火栓:40L/S*3h(滅火延續時間)=432m3
3、自動噴水滅火系統:30L/S*1h(滅火延續時間)=108m3
4、代替防火墻的防火卷簾兩側的自動噴水滅火系統:30L/S*3h=324m3
5、水噴霧滅火火系統:20L/min.m2*20m2(保護面積)*0.4h(滅火延續時間)—9.6m3
6、水幕保護系統:2L/S?m*3h*20m=432m3
對于目前高層建筑消防水池的設計,筆者以為存在以下不妥之處:
一、投資不經濟。以廈門國際會展中心工程為例,其地下室儲存了2600噸的消防用水(這里邊還不包括生活用水),水池占地890平方米,光造價就增加上百萬元;
二、用水不衛生。消防、生活水池在設計中常采用合建水池,在理論講有利于水質經常保持新鮮。但在實際上,由于生活用水和消防用水量相差太大,如一幢高層或超高層的辦公樓,它的消防用水(包括室內消火柱系統、自動噴灑系統、水幕系統、水噴霧滅火系統等)貯存的專用水量是生活用水量的幾十倍。而一般水在貯水池中要停留好幾天或更多的時間,水中的余氯已經衰竭,細菌開始繁殖。這樣的水質根本無法滿足欽用水的要求;
三、管理不方便。每一幢高層建筑的地下都有一個這么大的消防水池,定期的水池、管道清洗將是物業管理人員的一大負擔;
四、資源太浪費。消防水池的定期換水,無意中造成水源的浪費;
五、由于設計時已將高層建筑火災時所有的消防及水量全部考慮并儲存在消防水池中,導致設計人員往往把對如何將高層建筑內部設置的熟練可靠的消防給水系統與室外其它消防水源連接的問題忽視了,導致火災時消防水池的水一量無法供給,室外消防水源也無法及時補充進來。
因此筆者認為,目前消防水池儲水量的設計,應從以下幾個方面進行綜合考慮:
一、從城市規劃的角度,加強消防水源的建設與管理。
《中華人民共和國消防法》第八條明確規定:城市人民政府應當將包括消防安全布局、消防站、消防供水、消防通信、消防車道、消防裝備等內容的消防規劃納入城市總體規劃,并負責組織有關主管部門實施。《福建省消防條例》第十條規定:城市消防安全布局和消防站、消防給水、消防通道、消防通訊等公共消防設施,應與其他市政基礎設施統一規劃、統一設計、統一建設。因此,做為城市的規劃主管部門,在進行城市總體規劃時就應當考慮到整個城市的消防水源的規劃及建設,大到整個城市,小到街區、高層建筑群等的消防給水均應有一個科學、合理的規劃建設,為城市高層建筑的滅火救提供的完備的消防水源,而不應將城市的消防水源零碎地分攤給城市中的每一幢高層建筑。尤其是室外消防用水量。相反,熟練可靠的消防給水系統如專用消防用水管道等才是高層建筑消防給水設計最應當解決的問題。
二、政府應加大消防投入,加強自來水公司的責任度,保證城市消防供水的安全可靠性。
目前高層建筑如雨后春筍一樣拔地而起,如果每一幢高層建筑都因為市政自來水公司無法保證市政供水的安全性,而來增大消防水池的容積,建造一個貯水將近1000m3的消防水池來儲存火災時的消防水量,這顯然是不科學、不經濟的。現代化的城市,就應具有完善的城市供水設備來保障城市的安全,如我國的香港,市政供水管就可提供充足的消防水源。又如在我國個別地區對室外消防條件滿足的情況下也允許消防水泵直接從市政自來水管網上吸水,它只須做好回流污染的措施,就能減去了消防水池構筑物,既節省了投資,又能防止水質二次污染產生,還可充分利用室外給水管網的剩余水壓。因此,當高層建筑的室外市政管網的流量能滿足高層建筑消防用水量的要求時,應當允許消防水泵直接從室外的市政管網中抽水,因為發生火災時,前來滅火的消防車也是直接從市政給水管網抽水。既然市政管網可以讓消防車直接抽水,那么,也應該允許消防水泵直接從市政管網抽水,何況,當城市內的某一幢建筑物發生火災時,自來水公司應與消防部門密切配合,通過對市政供水的調度來保證著火建筑室外市政供水管的流量和壓力的。當然,這關鍵還是需要政府加大消防投入,通過自來水公司來落實、完善市政供水管網,最終達到保證消防用水的要求。換句話說,取消每幢高層建筑的消防水池將是今后的發展方向。
三、相鄰建筑、高層建筑群可以考慮合用消防貯水池。
這種作法應該說對建設方有利,為什么執行不下去,主要還是在規劃以及自來水公司等部門的一些具體規定上,使得這個問題變得很不好協調。因此,在高層建筑規劃建設時應加強規劃功能,有關市政、自來水、消防等就應進行現場實地勘察、合理地規劃控制,對鄰近高層建筑或高層建筑群共用消防水池,并對共用水池進行合理地管理。比如,同一街區上的幾十幢高層、超高層建筑,每一幢都在地下層設有一個1000m3左右的消防水池,如果在舊城改造時早作規劃,在街區內規劃出一個或兩個大型噴泉(當然這類噴泉在水量、水質及火災時的取水均應能滿足消防用水的要求),既節省了投資,又保證消防水源,同時在城市中增添了一道亮麗的生活景觀。又如對鄰近的兩幢高層建筑則可分別設500m3消防水池,將兩個水池連通,中間用閥門分隔,平時便于管理,互不干擾,消防時打開閥門,合并使用。
四、設計單位應科學、合理地進行消防水量的設計計算。
高層建筑投資規模大,建筑使用功能復雜,使得對設計的要求越來越高,特別是防火安全的設計。我國如今經濟還不發達,這就要求我們在設計當中既要考慮到控火及滅火的安全性,又要考慮到投資的合理性。因此,設計人員在消防水池儲水量的設計上應進一步明確的一點是高層建筑內部最大可能同時動作的消防滅火系統并不一定是大樓內所有的滅火系統全部動作。退一步說,因為系統功能不同,即使全部動作。也還是有一個時間差的問題。所以設計在計算消防用水量時,應結合概率進行科學的測算評估。而目前許多消防水池儲水量的設計基本上是高層建筑內所配置的滅火系統的用水量之和,這明顯是不科學的。另外,設計還應充分考慮火災時消防水池正常補水的幾種可能,如正常的市政供水管網的補水,屋頂高位水箱游泳池及甚至空調冷凝水、循環冷卻水池內的水(在能保證不被動用的前提下)均可在利用之列。
五、增設高層建筑的進水旁通管,從市政給水管引入旁通管加大火災時消防用水的補水量。
當城市內的某一幢建筑物發生火災時,應該允許周圍建筑物的水壓降低。這種作法便是在高層建筑從市政給水管接入的進水管上另外加設旁通閥,使得火災時,打開旁通閥,市政給水管就能最大可能地給高層建筑的室外消防給水管補充消防水量。目前,這種作法已經在福州地區推廣,但因其高昂的費用問題仍使開發商望而卻步。
六、消防水池儲水量的大小,與高層建筑所處位置、周圍的消防水源分布情況及消防中隊的位置有關。
對高層建筑而言,高層建筑火災撲救應立足于自救,且以室內消防給水系統為主,因此,消防水池應保證的是室內消防用水,室外消防用水除城市邊緣市政管網不足的外,在市區中心的高層建筑建議可以不儲存室外消防水。加之離消防中隊比較近,火災能得到及時控制,因而儲水量可適當減少。相反,對于位于城市邊緣的高層建筑,如其四周的市政給水管尚未成環狀的情況下,消防水量就應嚴格按規范設計。
七、建議《高規》根據高層建筑的不同類別及實際情況對高層建筑的火災延續時間給予修改。
1、在高層建筑內應控制使用雙閥雙出口消火栓代替兩組單閥消火栓。
《高規》規定“同層相鄰兩個消火栓的水槍的充實水柱達到被保護范圍內的任何部位。”在某些條形高層建筑中,其端部是否可以采用雙閥雙出口消火栓,從而省去1組單閥消火栓的設置呢?雖然在中國建筑工業出版社出版的《給水排水設計手冊》(第二版)中提出“在每層樓的端部可采用雙閥雙出口消火栓”,但是《高規》中明確規定“十八層及十八層以下,每層不超過8戶、建筑面積不超過650m2的塔式住宅,當設兩根消防豎管有困難時,可設一根豎管,但必須采用雙閥雙出口消火栓。”,且以強制性條文的形式予以規定。因此,在設計中我們應該力求避免出現這種情況。
2、正確計算消火栓充實水柱長度,合理布置消火栓。
《高規》規定“消火栓的水槍充實水柱應通過水力計算確定,且建筑高度不超過100m的高層建筑不應小于10m;建筑高度超過100m的高層建筑不應小于13m.”對于建筑高度不超過100m的高層建筑,設計中我們可以根據水槍最小流量5L/s,水槍噴嘴口徑19mm,查有關設計手冊得出水槍充實水柱長度為11.3m;對于建筑高度超過100m的高層建筑,我們可以調整水槍流量以達到滿足規范所需要水槍充實水柱長度。而在實際中,高層建筑標準樓層凈高考慮經濟因素一般控制在4.0m以下,如果根據公式Sk=(H1-H2)/SINα計算水槍充實水柱,當層高取4m,水槍上傾角取45°時,計算Sk為4.24m,遠遠達不到規范要求,即層高限制了充實水柱的長度。但是,我們可以調整水槍上傾角來達到提高充實水柱長度的目的,因為規范及有關手冊提出水槍上傾角不應大于60°,并未規定其下限角度值。筆者通過計算,當層高仍舊取4m,充實水柱取11.3m時,水槍上傾角為14.87°。況且《高規》有關條文說明解釋道,口徑19mm水槍的充實水柱小于10m時,由于火場煙霧大,輻射熱高,撲救火災有一定困難,所以水槍的充實水柱長度首先應該計算,同時又要滿足《高規》規定各種高層建筑水槍的充實水柱下限值。按照水槍充實水柱長度,我們可以確定消火栓保護半徑,但是在設計中我們不能簡單的用保護半徑畫圓來布置消火栓。因為高層建筑平面中隔墻、內走道、門的布置會影響消火栓的使用,設計中應該用水龍帶長度、充實水柱的水平投影去校核消火栓保護半徑最遠點。
3、高層建筑消防電梯間前室必須設消火栓。
《高規》規定“高層建筑消防電梯間前室必須設消火栓”,那么設于前室的消火栓可否保護相鄰部位呢?《高規》的條文說明對此并沒有具體說明,但是《建筑設計防火規范》中對“消防電梯前室應設室內消火栓”的條文說明中明確指出:消防電梯前室內消火栓是為便于消防隊員使用消火栓并開辟通路,不能計入總消火栓數內。因此在設計中我們通常將其視為消防電梯間前室專用,而不保護其余部位。而目前如上海等部分地方消防設計規定,高層建筑的防煙樓梯間前室也需設消火栓。
4、正確設置消防水池及保證高層建筑兩路供水。
通常在高層建筑中,在市政供水不能滿足消防用水量要求或市政為單路進水時,規范都要求設置消防水池。計算消防水池容積時,應將火災延續時間內室內各消防用水量之和減去市政進水管的補水量。補水時間可按最長的火災延續時間計。如果要考慮室外消防用水量或是設置生活、消防共用水池,則還需要補充相應的用水量。當設置生活、消防共用水池時,不能利用建筑物的本體結構做水池池壁以及池底,以防止生活水質污染。對此,《強制性條文》中已經明令禁止。同理,如果高層建筑屋頂設有生活、消防共用水箱,也應滿足該要求。從消防水池接入水泵間的引入管應該保證不少于2根,如果在接入泵房前就將引入管匯合為一,對消防水池而言,僅為單路供水,存在供水的安全隱患。同時,從消防水泵接入各消防管網的供水管也應保證兩路。
5、消防水泵出口處的放水閥和穩壓回流措施。
《高規》規定“消防水泵的供水管上應設置DN65的放水閥門”,目的是便于水泵檢查試驗時排水。排水量小時,可直接排至泵房集水池;排水量大時,可排回消防水池。同時,消防水泵出口還需要考慮一定的穩壓回流措施。因為在實際使用中,會出現消防水量小于水泵選定流量值的情況,此時水泵揚程遠大于設計值,在無任何回流措施保護下,消防管網壓力過大,容易造成事故。簡單的做法是在供水管上裝設安全穩壓閥,在管網超壓時,可以通過回流管泄壓,將回流水排至消防水池;在管網壓力不穩定時,亦可穩壓。
6、消防管網布置成環的問題。
高層建筑中一般要求消火栓系統布置成環狀管網,在某些大面積的建筑內,由于各方向均布置了消火栓和消防立管,此時我們可將底層與頂層的消防干管均連成水平環路,立面又形成以立管相連的豎直環路,這種立體管網對消防供水最為安全。可是對于某些條形建筑,設計中我們只要將管網豎向成環即可,不必刻意追求這種立體管網,如果強行將消防干管繞成環路,將人為的使系統復雜化,且無太大意義。
二、高層建筑自動噴水滅火系統設計
1、走道噴頭的布置。
在高層建筑中,為了美觀往往設有吊頂,隱藏結構梁及各專業管道。而走道通常是各種管道最為集中的地方,特別是設置集中空調的高層建筑,結構梁、空調風管以及分層布置的給排水、電力管線等使設有吊頂的走道凈空降低,若其吊頂形式為悶頂,則其悶頂的凈空高度極有可能大于800mm.而《自噴規范》規定:“凈空高度大于800mm的悶頂和技術夾層內有可燃物時,應設置噴頭。”這是我們在設計中容易忽視的地方。由于走道內管道眾多,設計中往往會出現直接在自噴配水管上、下接噴頭的錯誤做法。首先這種接法不符合配水支管允許設置噴頭數量(≤8個)的規定,其次走道內的自噴配水管往往管徑較大,它缺少接小管徑噴頭的管件,在安裝上也有弊病。所以,走道內的噴頭應該從配水支管上接出為宜,在管線的布置上應與暖通、電力專業密切配合。
2、高層建筑部分層自噴配水管入口應按要求減壓。
新《自噴規范》規定:“管道直徑應經水力計算確定。配水管道的布置,應使配水管入口的壓力均衡。輕危險級、中危險級場所中各配水管入口的壓力均不宜大于0.4MPa.”而老《自噴規范》對此并無具體要求。高層民用建筑火災危險等級一般為中危險級,自噴水泵是根據最高層最不利噴頭工作壓力經過計算而選擇。筆者在近幾次設計中計算的最不利層配水管入口處所需壓力均不大于0.3MPa(最不利噴頭工作壓力按0.05MPa計),由于自噴水泵的揚程還需考慮建筑高度、水力損失等因素,故必使高層建筑的底部幾層配水管入口處壓力大于0.4MPa.因而在設計時,在自噴水泵揚程的確定上不能一味放大了事,應該在自噴平面布置完畢后通過水力計算校核水泵揚程,并在此基礎上校核底部幾層配水管入口處壓力。
3、正確設置自噴末端試水裝置,解決末端試水裝置排水問題。
《自噴規范》要求“每個報警閥組控制的最不利點噴頭處,應設置末端試水裝置,……末端試水裝置的出水,應采取孔口出流的方式排入排水管道。”在設計中,我們通常不會忘記末端試水裝置中試水閥、壓力表的設置,但是往往忽視試水接頭的設置,特別是試水接頭出水口的口徑沒有交代。其實目前市場許多消防設備生產廠家,如上海金盾消防安全設備有限公司,可以生產成套的末端試水裝置(ZSPP末端試水裝置,含試水閥、壓力表、試水接頭),我們只需要根據設計要求,按照試水接頭出水口的流量系數選擇定型產品即可。此外,試水接頭不能與管道或軟管直接連接,影響孔口出流的效果;自噴排水管也應設計成間接排放,以免下水道氣體通過排水漏斗散入室內,影響室內空氣品質。
4、報警閥的進出口均應設置信號閥。
新《自噴規范》要求“連接報警閥進出口的控制閥,宜采用信號閥。”一般在水流指示器及報警閥進口設置信號閥已經是常規設計,很少遺漏。但規范要求在報警閥出口也要設信號閥或帶鎖具的閥門,目的是防止誤操作。
5、消防增壓泵的設置問題。
為保證《高規》或《自噴規范》要求的最高層消火栓或噴頭的靜壓力值,在高位水箱的水位差不夠的情況下,設計中我們一般在高位水箱處設置消防增壓泵。首先,增壓泵的流量要滿足1股水柱或1個噴頭的水量;其次,增壓泵的揚程不宜過大。由于高位水箱消防水位與頂層消火栓或噴頭已有一定的位差,規范要求的靜壓力值減去這個水位差就是增壓泵的最小揚程,所以增壓泵的揚程一般只需要幾米足以滿足要求。如果增壓泵揚程選的過大,將導致下層管網承壓過高,消火栓出口壓力或是各層自噴配水干管入口處壓力增大,均需采取減壓措施,使消防系統復雜化。但是僅靠增壓泵來滿足消防靜壓要求也不合適,因為增壓泵的運行由壓力傳感信號控制向消防系統不斷打水以維持壓力,水泵需要常年頻繁啟停,機件容易損壞。故在條件允許的情況下,與建筑協商適當抬高水箱位置,利用高位水箱穩壓最為穩妥;建筑條件實在不允許時,設計選擇帶氣壓水罐的增壓設施亦可。
6、自噴供水應先通過報警閥。
在自噴系統中,自噴水泵是通過報警閥上壓力開關動作給出信號來啟動,水流指示器顯示火災位置,因此自噴供水均應通過報警閥接向管網。特別是從高位水箱或增壓設施接出的自噴供水管,不能像消火栓系統那樣直接接在消防管網上,而必須從報警閥入口接入消防管網中。同理,自噴系統的水泵接合器的引入管也必須通過報警閥接向管網。
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