办公楼消防系统设计论文

上海应用技术学院

毕业设计

课题名称某科技园A栋准甲级办公楼消防系统设计学号1010631221

学生颜佳怡

专业、年级安全工程、2010级

所在院系城市建设与安全工程学院

指导教师高洁陈茜荑

提交时间2014年5月20日

某科技园A栋准甲级办公楼消防系统设计

设计总说明：设计对象为某准甲级办公楼，项目为某置业有限公司开发的一个集商业、办公楼、LOFT办公的综合性房地产项目。其中27层准甲级办公楼每单元70-120m2，建筑高度99.9m，建筑面积33395 m2。设计使用年限为50年。

本设计的主要内容包括：（1）国内外高层建筑消防安全现状分析；（2）设计重点；（3）办公楼总平面防火设计；（4）办公楼防排烟设计；（5）办公楼安全疏散设计；（6）办公楼灭火器配置设计；（7）办公楼消火栓给水系统设计；（8）办公楼自动喷水灭火系统；（9）办公楼火灾自动报警系统设计。

本设计设计依据主要有《建筑设计防火规范》GB 50016-2006、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005年版)、《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98、《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001(2005年版)、《汽车库、修车库、停车场防火设计规范》GB50067-97、《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-2005、《办公建筑设计规范》JGJ67-2006。

本设计对象为一类公共建筑，耐火等级为一级。设计对象与周边建筑距离9m，项目内高层建筑之间距离13m，办公楼周围设置环形消防车道。

建筑平面耐火设计根据建筑的结构和用途以及相应的规范，将建筑每层划分为一个防火分区，并把每层划分为两个防烟分区。

安全疏散路线为房间→走道→前室→楼梯间。在各防火分区设两个疏散口，走道宽度为2.2m，两个安全出口距离大于5m，安全疏散距离为12.7m。本设计每个塔楼设两部防烟楼梯，一部消防电梯。

设计对象危险等级为严重危险级，火灾类型主要为A类火灾，同时存在E类火灾。设计配置磷酸铵盐干粉手提式灭火器（MF/ABC5），最小配置灭火级别为3A，最大保护距离为15m。确定一到二十七层的灭火器设置点每层均4处，地下室设置点17处，一、三到二十七层每层灭火器均为8具，第二层4具，地下室17具。

消火栓给水系统的设计计算主要包括室外、室内消火栓系统这两个部分。室外消火栓用水量为30L/s，设置3个室外低压地上式消火栓。室内消火栓用水量为40L/s，消火栓保护半径28m，布置间距26.7m，建筑共设置5根立管。总水头损失为0.12932MPa，最不利点消火栓与消防水池最低水位之间高程差为1.0335MPa，最不利点处灭火设备的工作压力为0.20309MPa，消防水泵扬程150m，流量44.55L/s，选用XBD16.8/75-200×8型号消防泵一台，一用一备，消防水泵接合器4台。设计设置一个消防水池，有效容积为435m3，设置消防水箱，有效容积为28m3，不设增压设施。

自动喷水系统选用湿式自动喷水灭火系统。按照规范，确定其属于中危险级中的I 级危险等级。设计使用正方形喷头布置方式，确定最不利点处作用面积的位置及形状后计算得出最不利点处作用面积内喷头数14个，作用面积161.84m2，最不利点处喷头的出流量69.36L/（min ? m2）。系统设计流量为29.76L/s，管道总损失为0.51708MPa，最不利点消火栓与消防水池最低水位之间高程差为 1.0545MPa，最不利点处喷头的工作压力

0.08MPa ，喷淋水泵扬程165m ，流量29.76L/s ，选用XBD18/40-150×9型号消防喷淋泵一台，一用一备，消防水泵接合器3台。设计设置一个消防水池，有效容积为108m 3，设置消防水箱，有效容积为18m 3，不设增压设施。

对某准甲级办公楼进行防排烟设计，地上部分以第四层为例，风机风量为57512.4m 3/h ，风机风压为372.93Pa ，选用HTFC-I-NO33消防通风低噪音柜式离心风机一台，配用电机：Y225M-6，功率30Kw 。地下车库划分为4个防烟分区，1-1区风机风量：79332m 3/h ，风压为232.5Pa ，选用HTFC-I-NO40消防离心风机一台；1-2区风机风量：65280m 3/h ，风压为252.26Pa ，选用HTFC-I-NO36风机一台；2-1区风机风量：36751m 3/h ，

风压为290.93Pa ，选用HTFC-I-NO272

1风机两台；2-2区风机风量：74184m 3/h ，风压为409.29Pa ，选用HTFC-I-NO40风机一台。

火灾自动报警系统设计采用集中报警系统，并设消防控制室。设计选用感烟火灾探测器，各层分为2个探测单元，探测器保护面积A=60m 2，保护半径R=5.8m 。探测器布置数量，一层26个，二层16个，三到二十七层35个，地下室75个。

关键词： 高层建筑；综合办公楼；消防设计；消火栓系统；自动喷水灭火系统

Fire protection system design of Grade A office building in a

Technology Park

Design Notes ：The objective of this design is a Grade A office building in a Technology Park. Project is developed by Green Technology Island Properties Limited, it’s a set of commercial, office, LOFT office complex real estate projects. Among them, the 27-story Grade A office building has rooms with 70-120m2 per-cell, it’s building height is 99.9m and const ruction area is 33395 m2. The service life period of this building is 50 years.

This paper does research on contents as follow, (1) analysis of situation of high-rise building’s fire safety at home and abroad; (2) the significance of this paper; (3) gen eral layout of fire control; (4) smoke control design; (5) Evacuation design ;(6) fire extinguisher; (7) fire water supply system design; (8) automatically spray fire distinguish system; (9)fire automatically alarm system.

This design mainly involves the standard" code for fire protection design of buildings"GB50016-2006, " fire protection design of tall buildings"GB50045-95, " for design of automatic fire alarm system"GB50116-98, " code for design of sprinkler systems" GB50084-2001, " code for Design Regulations on fire prevention in garage, repair shop, and

parking lot"GB50067-97, " code for design of architectural specification extinguisher"GB50140-2005, " Office building design"JGJ67-2006.

In accordance with the standard" code for fire protection design of buildings", this building has been rated as the first class public building, and its fire-resistance rating as the first level. The fireproof distance between this building and other high-rise buildings should be 9m, while between the building and other residence and podium should be 13m.Set ring fire road around the building.

In accordance with structure and use of this building and national regulations and rules, the general layout of fire control of this building mainly designs the fire-proof part and smoke-proof part of functional division inside each other floor.

The safe evacuation route is from room to hallway to antechamber to stairwell. Each fire district located two evacuation exits and walkway’s width is 2.2m, two security exit distances greater than 5m, the safe evacuation distance is 12.7m, which is compliance. Each tower set two stairwells, a fire elevator in design.

Design objects is serious risk hazard level, it is mainly made for fire emergency of A class, and few for E class. Fire extinguishers are equipped with ammonium phosphate powders (MF/ABC5) and hands holder. Fire minimum configuration level is 3A, and maximum protection distance of hands holder is 15 meters. According to the result of computing protected area square and fire protection levels, fire extinguishers set 4 point in the first floor to the 27th floor, 17 point in the basement, 8 fire extinguishers in the first floor and 3th floor to the 27th floor, 4 fire extinguishers in the second floor and 17 fire extinguishers in the basement.

Fire water supply system design includes the outdoor fire hydrant system and indoor fire hydrant system. Outdoor fire hydrant water consumption is 30L / s, set three outdoor low voltage ground fire hydrant. Indoor fire hydrant water consumption is 40L / s. The water-power calculation of full water spout is12m, fire hydrant protective radius is 28m, fire hydrant distance is 26.7m, setting up 5 risers in building. The total loss is 0.12932MPa, the elevation difference between most negative point hydrant and lowest level of fire pond is 1.0335MPa, working pressure of the fire fighting equipment at the most negative point is 0.20309MPa, so the fire pump lift is 150m and flow is 44.55L/s, choose XBD16.8/75-200×8 model of fire pump, with a preparation, set 4 fire pump adapter. Set a fire pond, the effective volume of it is 435m3. Set fire water tank, the effective volume of it is 28m3, no booster facilities.

The auto-spray system adopts the design of wet-type auto-spray fire extinguishing system. In accordance with regulations and rule, this building is regarded as I class of danger categories. This design chooses the layout of nozzle in the form of square. Determine the location and shape of the most disadvantaged areas of role in the area, the most negative point of the active

area has 14 nozzles, the active area is 161.84m2, the most negative point of the nozzle, it has flow of 69.36L / (min ? m2). System design flow is 29.76L/s. Pipelines total loss 0.51708MPa, the elevation difference between most negative point hydrant and lowest level of fire pond is 1.0545MPa, working pressure of the fire fighting equipment at the most negative point is 0.08MPa, so the sprinkler pump’s lift is 165m, flow 29.76L / s, selected one XBD18/40-150 × 9 Model fire sprinkler pump, with a preparation, set 4 fire pump adapter. Set a fire pond, the effective volume of it is 108m3. Set fire water tank, the effective volume of it is 18m3, no booster facilities.

Aiming at Grade A office building, this design does a smoke-proof design including rating the fire-proof rank in line. The fourth floor is calculated for example on behalf of the aerial parts, the fan flow is 28756.2m3/h, the fan pressure is 372.93Pa, select one HTFC-I-NO22 type of fire ventilation fan with low noise cabinet centrifugal, with motor: Y160M-4, power 11Kw. Underground garage is divided into four smoke partitions, 1-1 District calculated fan flow: 79332m3/h, pressure is 232.5Pa, select one HTFC-I-NO40 type of fire centrifugal fan; 1-2 zone fan flow: 65280m3/h, pressure is 252.26Pa, select one HTFC-I-NO36 type of fan; 2-1 zone fan flow: 36751m3/h, pressure is 290.93Pa, select two HTFC-I-NO27 type of fan; 2-2 zone fan airflow: 74184m3/h, pressure is 409.29Pa, select one HTFC-I-NO40 type of fan.

The automatic alarm system selects smoke-sensing fire-detecting equipment, The building’s protection level is A so as to select centralized alarm system, and set the fire control room. Design choose the smoke detector, every layers divided into two detection unit, detector protection area is 60m2, protection radius is 5.8m.By calculation, the numbers of detectors arranged on the first floor are 26, 16 on the second floor, 23 on 3th to 27th floor and 75 on the basement.

Key words:high-rise building; Multifunction office building; fire protection system design; hydrant system; automatic sprinkler systems

目录

1.绪论 (1)

1.1 高层建筑消防安全现状与设计重点 (1)

1.1.1 国内外高层建筑消防安全现状 (1)

1.1.2 我国高层建筑存在的问题 (2)

1.1.3 高层建筑消防安全防控对策与设计重点 (3)

1.2 设计项目概况 (5)

1.3 设计任务和主要内容 (5)

2.确定耐火等级和建筑总平面设计 (6)

2.1 确定建筑物耐火等级 (6)

2.2 防火间距 (6)

2.3 消防车道 (7)

3.建筑平面防火设计 (9)

3.1 防火分区 (9)

3.1.1防火分区分类和划分原则 (9)

3.1.2划分防火分区 (10)

3.2 防烟分区 (11)

4.安全疏散设计 (13)

4.1 设置安全疏散路线 (13)

4.2 安全出口的布置 (13)

4.3 防烟楼梯间的设计 (14)

5.灭火器配置设计 (16)

5.1 确定配置场所危险等级与火灾类型及灭火器类型 (16)

5.2 计算灭火器设置参数 (17)

5.2.1 保护面积的计算 (17)

5.2.2 计算单元所需最低灭火级别 (17)

5.2.3 确定灭火器设置点数与位置 (19)

5.2.4 灭火器设置点最小需配灭火级别计算 (19)

5.2.5 确定灭火器的规格和数量 (20)

5.3 灭火级别验算 (22)

6.消火栓给水系统设计计算 (24)

6.1 室外消火栓布置 (24)

6.1.1 室外消火栓的用水量 (24)

6.1.2 室外消火栓数量的确定 (25)

6.2 室内消火栓设计计算 (26)

6.2.1 消火栓的选用和布置间距计算 (26)

6.2.2 消火栓给水管网水力计算 (29)

6.2.3 计算消防水箱容积 (35)

6.2.4 消防水池有效容积计算 (36)

6.2.5 计算消防水泵扬程和选型 (37)

7.自动喷水灭火系统设计计算 (39)

7.1 火灾危险等级的划分和系统形式的选择 (39)

7.2 湿式自动喷水灭火系统的组成及工作原理 (40)

7.3 确定基本设计参数和喷头布置形式 (41)

7.3.1 确定喷水强度和作用面积 (41)

7.3.2 确定喷头布置形式和喷头数 (42)

7.4 水力计算 (43)

7.4.1 计算最不利点喷头的压力和流量 (43)

7.4.2 计算管段损失和压力 (45)

7.4 计算水泵扬程及选型 (52)

7.5 设置消防水箱和消防水池 (52)

7.5.1 计算消防水箱有效容积 (50)

7.5.2 计算消防水池有效容积 (51)

8.建筑防排烟设计 (54)

8.1 办公楼防排烟设计 (54)

8.1.1 确定设计方案 (54)

8.1.2 办公层排烟系统相关参数 (54)

8.1.3 管道水力计算 (55)

8.1.4 风机选择 (56)

8.2 地下车库防排烟设计 (57)

8.2.1 地下车库排烟系统相关参数 (57)

8.2.2 管道水力计算 (58)

8.2.3 风机选择 (60)

9.火灾自动报警系统设计 (62)

9.1 火灾探测报警系统 (62)

9.1.1保护对象分级和系统的选型 (62)

9.1.2设置火灾探测器 (63)

9.3 手动火灾报警按钮 (66)

9.4 消防控制室 (66)

10 结论 (67)

10.1 设计结果 (67)

10.2 设计体会 (68)

致谢 (69)

参考文献 (70)

1.绪论

1.1 高层建筑消防安全现状与设计重点

1.1.1 国内外高层建筑消防安全现状

随着我国经济建设的不断深入，城市人口激增与建设用地日益紧张之间的矛盾不断显现，各地高层建筑不断增多。高层建筑的兴建，消防安全问题也随之产生，由于各方面的技术力量问题，消防安全意识不强等，高层建筑的防火安全隐患问题较多[1]。2000-2011年，全国共发生高层建筑火灾1652起，死亡6758人，直接财产损失计人民币235亿元[2]。另据消防部门统计，目前全国高层建筑消防设施不合格现象严重。郑州市消防支队2008年8月对郑州市822 座高层建筑消防设施的专项检查中，达标的只有90座，20%的高层建筑消防报警系统瘫痪[3]。近几年来，高层建筑火灾频发，起数直线攀升，造成巨大的生命财产损失，惨痛而深刻的教训让人不能忘怀。

高层建筑层数多，垂直距离长，容易产生烟囱效应导致火灾迅速蔓延扩大。且普通电梯在火灾时往往停止运行，多数高层建筑安全疏散主要是靠楼梯，人员相对集中，疏散困难。如果地面风力达到4 级～5 级，消防云梯车则无法升高作业。如果着火的高层建筑超过云梯车的有效喷射高度，则无法从室外扑救，只能依靠室内的消防设施，火场供水难度大[2,4]。高层和超高层建筑因其功能多元化、布局复杂化，一旦发生火灾，将造成重大损伤。可见，国内高层建筑消防形势严峻，应予以高度重视、积极应对。

国外近代高层建筑是在十九世纪产业革命后逐步发展起来的，近年来国内外高层建筑的数量增长比以往任何时候都更为迅速，它们在高度，建筑材料，用途和组成上都在不断进步。根据高层建筑和城市栖息地协会统计，世界上最高的100座大楼中的17座在2011一年内完成[5]。2004 年10 月17 日，委内瑞拉首都加拉加斯市56 层高的中央公园东塔楼发生严重火灾，大火吞噬了34 层以上的建筑物，共有25 名消防队员在灭火过程中因吸入有毒气体受伤。高层建筑在数量上的暴增以及发生火灾带来的重大损失使高层建筑消防工作的重要性越来越突出，众多相关的火灾实例让工程师和政府组织不得不重点对待消防安全问题。

1.1.2 我国高层建筑存在的问题

（1）设计方面的问题

1）消防设计不合理

某些高层建筑消防设计方案在实际操作中，没有严格依照《高层民用建筑设计防火规范(GB50045-95）》的相关规定。

主要体现在多个方面：空调系统、电缆集中区缺乏必要的防火阀，对一些孔洞的处理不符合规范；消防水源压力不够；一些高层建筑防火分区设置不合理，导致火灾时，热流与浓烟极易扩散；撤离楼梯狭窄；一些建筑商为了增加高层建筑的装修标准，任意改变建筑结构与建筑的防火分隔区；甚至在高层的最高层处完全没有将避难层考虑进去；繁华的高层建筑多处于城市中心位置，消防车道或其他消防设施常常被大面积占用[5,6]。

这些不规范的设计都导致该高层建筑的消防设计方案存在先天性缺陷，并成为了日后的消防安全隐患所在。

2）违规使用可燃装修材料

《高层民用建筑设计防火规范》( 2005 年版) 规定高层建筑的耐火等级不应低于二级，建筑幕墙填充材料应采用不燃材料或难燃材料。室内装修应积极采用不燃性材料和难燃性材料。但一些单位在装修改造过程中不按规范要求，使用大量可燃、易燃材料；一些新型绿色节能环保建筑材料没有考虑到防火要求，在现实使用中具有极大火灾危险性。比如央视火灾就是因为建筑外墙立面使用了新型可燃材料，导致火势迅速扩大[3,7]。

（2）建筑施工质量存在问题

高层建筑消防工程的施工，专业性非常强，若不具备良好的施工经验和业务水平，往往会给工程留下重大的火灾隐患，如火灾时发生火灾报警装置不报警、管网爆管等问题，致使消防系统不能正常工作，甚至在施工过程中就由于操作不当引发火灾[1,8]。上海“11.15”火灾便是由于装修工程违法违规，层层分包、多家作业，施工作业现场管理混乱，无证电焊工严重违章操作，点燃尼龙网、脚手架、聚氨酯泡沫等可燃物，最终蔓延至整栋大楼，造成58 人死亡的惨重事故。

（3）管理方面的问题

1）消防设施安装及管理不到位

消防设施和消防措施是保证高层建筑消防安全的基本前提，最常见的消防设施应该有室内消火栓、火灾警报器、自动喷淋装置、排烟系统、自动防火卷帘等[6]。以上海为例，2000-2007 年上海高层建筑的火灾的次数为1200 多起，

其中有将近一半火灾原因是消防设施管理不到位[5]。消防设施的问题主要有：一些高层建筑的消防设施损坏、丢失严重，发生火灾时无法正常使用；还有一些单位的消防设备严重滞后，缺乏必要的更新等。

2）消防安全管理存在漏洞

当前国内高层建筑消防管理存在四个问题：一是领导消防安全意识淡薄，缺乏日常消防排查动力，发生火灾时应急措施难以到位；二是管理队伍综合素质不高，难于胜任定期维护、检测上述各类消防设施的工作；三是消防通道占用、防火门损毁、安全通道堵塞等状况严重[3]。这些问题的存在，直接造成火灾时救援难度增大、逃生几率降低、生命财产损失增加等恶果。

1.1.3 高层建筑消防安全防控对策与设计重点

（1）消防设计合理

原则上，消防设计必须满足以下要求[9]：

a）结构承载能力保持在指定的时间内；

b）火和烟在基础设施内的形成和传播是被限制的；

c）火焰向邻近的建筑物的传播是被限制的；

d）大楼内的人可以用其他一些方式逃离或被救出；

e）救援队的安全被保证。

为达到以上几点要求，我认为有以下几个重中之重：

1）安全疏散设计

在设计中，宜结合疏散平面的具体布置，积极采用直接、简捷、便于疏散的走道；设置防烟防火效果好的疏散楼梯，保持通道通畅；从保障高层建筑内人员安全脱险、避免伤亡事故出发，结合我国目前具体情况，总高度超过100m 的高层公共建筑，应设避难层和避难间；疏散用的应急照明，发生火灾时仍需坚持工作的其他房间的应急照明应保证正常照明的照度[10]。

高层建筑规模大、人员多的高层建筑，疏散通道处理不好，紧急疏散时容易出现混乱拥挤情况，耽误逃生和救援工作。因此，为了保证高层建筑安全疏散，避免、减少伤亡事故和经济损失，安全疏散计划必须考虑周到、完善。

2）建筑防排烟设计

大多数火灾死亡原因都是因为烟气，在高层民用建筑中的必要位置设置防排烟系统对建筑的火灾防控和扑救、保证人员的安全疏散起着十分重要的作用。应选用适当的防排烟设施，合理安排进风口、排烟口的位置，计算管道截面积并确定管道位置，有效阻止烟气蔓延。

3）消防联动系统设计

火灾消防联动系统一般由报警控制器、联动控制盘以及现场联动控制模块组成，以实现对消火栓、喷淋泵、送风机、排烟风机、火灾应急照明、防火卷帘等消防设备的联动控制。为了最大的保障火灾消防联动控制系统的稳定性，一般采用总线制与多线制相结合的控制系统结构[11]。设计必须实现目标的全面评估，包括算法、机制，能基于技术知识原理对建筑物和其他设施的火灾危险性进行评估[9,12]，充分利用电脑技术能进行全自动化控制的系统，在火灾初期第一时间对火势做出有效的控制，直接达到灭火的目的或最大程度为消防人员的救援、灭火和人员疏散争取时间。

（2）加强建筑物结构强度

应进一步提高建筑构造的燃烧性能和耐火极限，此外还要对室内装修部位的耐火性能足够重视，安全疏散通道、楼梯间及前室等墙面、吊顶、地面均应采用阻燃材料装修；严格控制高层建筑体型的高宽比例，建筑平面、体型、立面的质量和刚度尽量保持对称和匀称，使整体结构不出现薄弱环节，以确保发生火灾时有较强的稳定性；妥善处理因火灾时温度变化、冲击和基础沉降带来的变形节点构造，加强构件火灾荷载能力[1,7,13]。设计时都要严格遵守相关国家规范。

（3）规范消防安全管理

高层建筑的物业管理单位应该牢固树立消防安全防范意识，定期开展防火检查，重点对消防设施的工作状态进行检查、评估和更新。应配置专门的消防安全管理人员，并定期进行培训，提高消防安全管理人员的知识水平和实际操作能力，定期开展消防设施检查，及时发现隐患，排除隐患[2,3,8]。此外，高层建筑使用单位更应该把普及宣传消防知识、制定切实可行的灭火疏散预案作为一项保证消防安全的重要举措来落实，以提高全员的消防安全意识和自我防范意识。

显然，消防系统的设计对高层建筑火灾的防控起到了关键的作用，那么是否能建设一套智能型消防系统，能迅速准确地报出火警及故障的位置与类型，同时输出相应的动作呢？在本次对某科技园A栋准甲级办公楼消防系统设计中，将严格遵守相关国家防火设计规范，主要针对消防设计方面的问题，通过设计自动喷水灭火系统、消火栓系统、灭火器配置、防排烟设计、火灾自动报警系统以及对这些系统的消防联动控制，并结合合理的安全疏散设计，来确保本项目的消防安全。

1.2 设计项目概况

项目用地位于上海市莘庄地区，基地北侧为莘庄高速，西面为沪闵公路，东临莘建东路，南侧为广通路。距离地铁一号线莘庄站距离约为300m，交通便捷。项目用地面积24593m2。

项目为绿地科技岛置业有限公司开发的一个集商业、办公楼、LOFT办公的综合性房地产项目，地处上海莘庄地区。总建筑面积：86800 m2，其中地上建筑总面积：76120 m2，（计容建筑面积：74800 m2）；地下建筑总面积：21000 m2。项目用地面积24593m2。建筑包括一幢27层准甲级办公楼，每单元70-120m2。二幢LOFT办公塔楼14层，每单元50-70m2。裙房二至三层商业，单元复式商铺为主。地下一层车库及以及辅助用房。

设计使用年限：50年。项目耐火等级：分类为一类高层建筑，三栋塔楼及地下室耐火等级均为一级，裙房耐火等级二级。建筑结构的安全等级：二级。抗震设防烈度：7度设防。抗震等级：办公楼框筒结构：框架：二级；剪力墙：二级；商业、娱乐中心框架结构：三级；地下室：同上部结构。防水等级：屋面Ⅱ级，地下室I级。

1.3 设计任务和主要内容

一、设计任务

收集资料：搜集设计对象的工程资料，熟悉该项目的用途和结构特点。查找相关设计规范，翻阅大量有关高层建筑消防安全和消防设计的参考文献，明确设计重点和注意事项。

确定设计方案：根据相关设计规范，结合设计对象的使用功能和特点，初步确定建筑总平面防火设计，建筑防排烟设计，灭火器配置设计，安全疏散设计，室内、外消火栓设计，自动喷水灭火系统设计，火灾自动报警系统和消防联动系统的设计方案。

二、设计主要内容

完成某科技园A栋准甲级办公楼消防系统计算和初扩设计，计算说明书及相应图纸等。内容主要有：建筑总平面防火设计；安全疏散设计、计算；建筑防排烟设计、计算；室内外消火栓设计、计算，包括室内外消火栓用水量、布置间距、消火栓栓口所需水压计算；自动喷水灭火系统设计、计算，包括喷头的布置、自动喷水灭火系统水力计算等；灭火器配置计算，灭火器的类型、规格和数量、在工程设计图上标示布置情况；火灾自动报警系统设计、计算；消防控制室设计。

2.确定耐火等级和建筑总平面设计

确定建筑物的耐火等级是进行建筑设计防火的基本技术措施。建筑总平面布置主要指建筑物之间的防火间距与消防车道的设计。

2.1 确定建筑物耐火等级

为了保证建筑物的安全，必须采取必要的防火措施，使之具有一定的耐火性，即使发生了火灾也不至于造成太大的损失，通常用耐火等级来表示建筑物所具有的耐火性。一座建筑物的耐火等级是由组成建筑物的墙、柱、梁、楼板等主要构件的燃烧性能和耐火极限决定的。我国现行规范选择楼板作为确定耐火极限等级的基准。确定建筑物耐火等级的目的，主要是既能保障各种不同用途的建筑物的消防安全，又能节约投资。

本设计对象为一栋准甲级办公楼27层，建筑高度99.9m，根据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045－95(2005年版)3.0.1中的表3.0.1，确定设计对象为一类建筑。根据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045－95(2005年版)3.0.4，一类高层建筑的耐火等级应为一级，高层建筑地下室的耐火等级应为一级。所以确定设计对象的耐火等级为一级。

2.2 防火间距

（1）防火间距的划分原则

防火间距是指防止着火建筑的辐射热在一定时间内引燃相邻建筑，且便于消防扑救的间隔距离。建筑发生火灾时，火势会向周围的建筑蔓延，如果建筑物间距过小，火势蔓延快，会造成更大的损失，且不利于人员疏散和火灾扑救，因此，预留防火间距是必要的。

影响防火间距的因素很多，如热辐射、热对流、风向、风速、外墙材料的燃烧能及其开口面积大小、室内堆放的可燃物种类及数量、相邻建筑物的高度、室内消防设施情况、着火时的气温及湿度、消防车到达的时间及扑救情况等，对防火间距设置都有一定影响。

通常根据以下原则确定建筑物的防火间距：

1）考虑热辐射的作用。火灾实例表明，一、二级耐火等级的底层民用建筑，保持7～10m的防火间距，有消防队扑救的情况下，一般不会蔓延到相邻建筑物。

2）考虑灭火作战的实际需要。建筑物的高度不同，救火使用的消防车也不同。对底层建筑，普通消防车即可；而对高层建筑，则要使用曲臂、云梯等登高消防车。防火间距应满足消防车的最大工作回转半径的需要。最小防火间距的宽度应能通过一辆消防车，一般宜为4m。

3）考虑节约用地。以有消防队扑救的条件下，能够阻止火灾向相邻建筑物蔓延为原则。

（2）确定防火间距

根据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045－95(2005年版)4.2.1，高层建筑之间及高层建筑与其它民用建筑之间的防火间距，不应小于表2.1的规定。

表2.1 高层建筑之间及高层建筑与其它民用建筑之间的防火间距(m)

建筑类别高层建筑裙房

其他民用建筑

耐火等级

一、二级三级四级

高层建筑13 9 9 11 14

裙房9 6 6 7 9

注：防火间距应按相邻建筑外墙的最近距离计算；当外墙有突出可燃构件时，应从其突出的部分外缘算起。

本设计项目与周边建筑距离都大大超过9m，项目内高层建筑之间距离满足高层间间距13m，高层与裙房间9m的要求，符合上述规范的要求。

2.3 消防车道

高层建筑的平面布置、空间造型和使用功能往往复杂多样，给消防扑救带来不便。根据《高规》4.3.1，高层建筑的周围，应设环形消防车道。当设环形车道有困难时，可沿高层建筑的两个长边设置消防车道。

本设计对象地块中间东西向设道路，与地块内道路及周边市政路形成两个环路，分别环绕地块内北侧两栋高层，及南侧一栋高层及裙房。保证每栋高层均有两条边（本设计中高层裙房为各边等长）直接对外，并有足够登高面，符合规范。

消防道路宽度均大于4米，上部有过街楼处净高高于4m，符合《高规》4.3.4，消防车道的宽度不应小于4.00m，消防车道上空4.00m以下范围内不应有障碍物的

要求。

消防车道路线见图1建筑总平面图。

3.建筑平面防火设计

在建筑物内合理地设计划分防火分区和防烟分区，可以降低火灾造成的经济损失，同时对保证安全疏散和控制、扑救火灾具有极为重要的意义。建筑平面防火设计一般包括防火分区和防烟分区。防火分区一般由防火分隔物围隔而成，能在一定时间内把火灾控制在一定的建筑空间范围内。防烟分区一般由楼板，深梁或挡烟垂壁围隔而成，其目的是吸收烟气，利用机械排烟设施把烟气排出建筑物外。

3.1 防火分区

3.1.1防火分区分类和划分原则

防火分区是指在建筑内部采用防火墙、耐火楼板及其他防火分隔设施分隔而成，能在一定时间内防止火灾向同一建筑的其余部分蔓延的局部空间。防火分隔物是指能在一定时间内阻止火势蔓延，且能把建筑内部空间分隔成若干较小防火空间的物体。常用防火分隔物有防火墙、防火门、防火卷帘、防火水幕带、防火阀和排烟防火阀等。在建筑物内采用划分防火分区这一措施，可以在建筑物一旦发生火灾时，有效地把火势控制在一定的范围内，减少火灾损失，同时可以为人员安全疏散、消防扑救提供有利条件。包括下面两个部分：

（1）水平防火分区

水平防火分区是指采用具有一定耐火能力的墙体、门、窗和楼板按规定的建筑面积标准分隔的封闭空间。它可以阻止火灾在楼层的水平方向蔓延。防火分区可防火墙、防火卷帘分隔。对于采用防火墙进行分隔的，防火墙上的防火门应为甲级防火门。

（2）竖向防火分区

为了在建筑物发生火灾时把火灾控制在一定的楼层之内，防止火灾从起火层向其他楼层垂直蔓延，沿建筑高度方向划分的防火分区为竖向防火分区。竖向防火分区主要用具有一定耐火能力的钢筋混凝土楼板及窗间墙（含窗下墙）做分隔构件，在建筑物的垂直方向对每个楼层进行的防火分隔。

特殊部位和房间的防火分隔和布置：

各种坚井等特殊部位的防火分隔建筑中的各种竖向管井是火势上下蔓延的主要途径，若防火分隔不当或未作适当防火处理，高温烟火会迅速传播扩大，造成扑救困难，严重危及人身安全，增大损失。电梯井一般都与电梯厅、走道及其他房间相通，若在其中设有可燃气体和易燃、可燃液体、电线（缆），一旦失火会威胁其他管井及整个建筑的安全，因此，对建筑物中的这些部位的建筑构造应严格要求，具体应采取以下防火措施：电梯井应独立设置，井内严禁敷设可燃气体和甲、乙、丙类液体管道，并不应敷设与电梯无关的电缆、电线等。电梯井井壁除开设电梯门洞和通气孔洞外，不应开设其他洞口，电梯门不应采用栅栏门。高层建筑的电缆井、管道井、排烟道、排气道、垃圾道等竖向管道井，应分别独立设置；其井壁应为耐火等级不低于1h的不燃烧体；井壁上的检查门应采用丙级防火门。建筑高度不超过100m的高层建筑，其电缆井、管道井应每隔2-3层在楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔；建筑高度超过100m的高层建筑，应在每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔。电缆井、管道井、与房间、走道等相连通的孔洞，其空隙应采用不燃烧材料填塞密实。管道穿过楼板时，应用不燃烧材料将其周围空隙填塞密实。

3.1.2划分防火分区

设计对象塔楼A栋准甲级写字楼建筑面积33395 m2，建筑高度99.9m，共27层，分类为一类高层建筑，因设有自动报警、自动喷水灭火设备，根据《高规》5.1.1，最大允许建筑面积根据面积划分不超过2000m2的水平防火分区。每个防火分区的允许最大建筑面积见下表3.1：

表3.1 每个防火分区的允许最大建筑面积

建筑类别每个防火分区建筑面积（m）

一类建筑1000

二类建筑1500

地下室500

注：①设有自动灭火系统的防火分区，其允许最大建筑面积可按本表增加1.00 倍；当局部设置自动灭火系统时，增加面积可按该局部面积的1.00 倍计算。

②一类建筑的电信楼，其防火分区允许最大建筑面积可按本表增加50%。

设计对象每层楼面积不超过规范中要求的2000m2，因此水平方向每层楼划分为一个防火分区。设备室、配电室、消防控制室等单独由耐火极限不小于2h 的隔墙，1.5h的楼板和甲级防火门与其他部位隔开。竖向防火分区也以每个楼层

为一个分区，由具有一定耐火能力的钢筋混凝土楼板作分隔构件。

各层楼的防火分区面积：一层1303.2 m2，二层1005m2，三~二十七层均为1303.2 m2。

我国《汽车库、修车库、停车场防火设计规范》GB50067-97中5.1.1条规定，汽车库应设防火墙划分防火分区。每个防火分区的最大允许建筑面积应符合下表3.2的规定：

表3.2 汽车库防火分区最大允许建筑面积(㎡)

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3000 2500 2000

三级1000

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本规范表3.2的规定增加一倍。

本建筑内汽车库内设有自动灭火系统，则其防火分区的最大允许建筑面积不超过4000 m2。地下车库防火分区面积：防火分区1：2305 m2，防火分区2：2140m2，符合规定。防火分区划分见下图3.1地下汽车库防火分区示意图：

图3.1地下汽车库防火分区示意图

3.2 防烟分区

大量资料表明，火灾现场人员伤亡的主要原因是烟害所致。发生火灾时首要任务是把火场上产生的高温烟气控制在一定的区域之内，并迅速排出室外。为此，在设定条件下必须划分防烟分区。

防烟分区是指采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚向下突出不小于500mm的梁（隔板）来划分区域的防烟空间。设置防烟分区主要是保证在一定时间内，使火场上产生的高温烟气不致随意扩散，并进而加以排除，从而达到有利人员安全疏散，控制火势蔓延和减小火灾损失的目的。防烟分区的划分一般是根据建筑物的种类按其用途、面积和楼层来划分的。

根据《高规》5.1.6，设置排烟设施的走道、净高不超过6.00m 的房间，应采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚下突出不小于0.50m 的梁划分防烟分区，每个防烟分区的建筑面积不宜超过500m2，且防烟分区不应跨越防火分区。在本设计中，每层楼划分两个防烟分区，每个防烟分区面积均不超过500m2，每层楼共用一套防烟设施。

地下室、防烟楼梯间、消防电梯单独划分防烟分区。

根据我国《汽车库、修车库、停车场防火设计规范》GB50067-97的要求，面积超过2000 m2的地下汽车库应设置机械排烟系统，其每个防烟分区的建筑面积不宜超过2000 m2，且防烟分区不应跨越防火分区。

本设计中地下车库面积为4804m2，划分成4个防烟分区，各防烟分区的面积分别为：防烟分区1-1：1202m2、防烟分区1-2：998m2、防烟分区2-1：1147m2、防烟分区2-2：1124m2。防烟分区划分见图3.1地下汽车库防火分区示意图。