学生公寓的消防设计

摘要本设计为湘潭大学金翰林10栋学生公寓的消防设计，公寓建筑面积为 4500m2。建筑主体高度为 20.5m，建筑总高度 22.55m。该建筑为地上六层，，建筑内部设有两个楼梯，建筑整体结构采用框架式。通过对该建筑内部以及周边环境的综合分析和火灾危险评估，针对本建筑进行消防设计。该公寓建筑消防设计主要内容包括：安全疏散、火灾自动报警、消火栓系统、消防联动控制等方面。设计中，根据诸多规范对安全疏散时间、出口数量及宽度的确定、消火栓供水压力、灭火器数量和布置等进行具体分析计算。通过实际设计了解和掌握消防系统各系统的功能特性，综合运用相互作用，从而达到建筑消防安全的目的。

关键词：安全疏散研究类型：设计消火栓系统火灾自动报警消防联动控制

前言

建筑消防系统在我国发展历史并不很长，从改革开放的 20 多年间，火灾科学与消防工程学科在消防安全各领域的研究和应用都取得了很大成绩，在全国范围组建有跨地区、跨部门、跨行业的消防专业科研和教育机构，形成了相当规模的专家群体，取得了大量科研成果。上世纪 70 年代至今，我国消防安全研究逐步恢复并快速发展，目前国内存在一定火灾危险性的建筑依据规定或法律不同程度的都设有部分或齐全的消防系统设施，从而大幅降低了不必要的火灾事故和人员伤亡损失等。这些消防系统和产品的发展以及应用推广对于我国消防事业的发展起到了很大的推动作用。伴随技术与经济的发展，高低层建筑、超高层建筑、地下建筑以及大型综合性建筑日益增多，而且建筑内部设施复杂，火灾隐患也大大增加，对防火、灭火的要求也越来越高，各种消防灭火系统的应用也在不断普及，同时消防系统在建筑防火、灭火甚至是救援疏散方面也扮演着愈来愈重要的角色，各种对应的消防产品的生产和应用都得到了较大发展。目前建筑消防所面临的问题很多，虽然各种消防系统（自动报警、自动喷水、消防联动等等）都应用到建筑消防中，但是其中仍然存在诸多问题，例如管网压力设计不合理、联控信号接收存在故障等问题都会给防火、灭火及救援带来很大困难。本设计主要针对低层公共建筑进行消防设计，设计完全按照规范和相应法律进行，在完成学科任务的同时保证设计的合理性和正确性。设计分别就建筑内部必要的消防设施及消防系统通过分析计算。系统中自动报警、灭火器设备以及其他相关设备的综合运用，合理布置，选型等多方面理论与实践的结合从而完成一个建筑的消防设计。

1 建筑工程设计基本条件

1.1设计依据与原则本设计的设计依据包括设计任务书，相关资料、规范等，具体包括：设

计任务书；工程设计资料；《建筑设计防火规范》，GB50016-2006 《民用建筑水灭火系统设计规程》，DGJ08-94-2007 《室外给水设计规范》，GB50013-2006 《给排水设计手册》《自动喷水灭火系统设计规范》，GB50084-2001 《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》，GB50242-2002 《火灾自动报警系统设计规范》，GB50116-98 《建筑防排烟技术规程》，2006 《建筑照明设计标准》，GB50034-2004 《高层民用建筑设计防火规范》，GB50045-95，2005

1.2工程概况

设计公寓位于湘潭大学金翰林学生公寓，建筑面积约为4500m 2 ，楼高 22.55m，室内外高差-0.55m，建筑结构采用框架式结构。该建筑为多层公共建筑，地上六层，无地下空间以及电梯设施，一层至六层设计布局均相同每层有 30 个房间，一层设置有一值班室，建筑内部楼梯为双跑平行楼梯，每层设有两个。该工程耐火等级为地上二级，划有防火分区，抗震等级为 8 极，地基承载力 170KP，基础为 0.6m 的 3：7 灰土持力层，建筑使用年限为 70 年，建筑内部消防设施基本齐全。

1.3自然条件

1 设计公寓位于湘潭大学最南边，处东西走向，周围风景秀丽气候温和、湿润，年平均气温 14.3℃，降雨量 871.8 当地夏秋两季降雨量稍多，处于常年风速频率最高的上风侧。

2 建筑防火与疏散

2.1 建筑防火设计

2.1.1 防火分区设置的一般规定民用建筑的耐火等级、最多允许层数和防火分区最大允许建筑面积应符合的规定。建筑内设置自动灭火系统时，该防火分区的最大允许建筑面积可按表

的规定增加 1.0 倍。局部设置时，增加面积可按该局部面积的 1.0 倍计算。

依据表本公寓耐火等级为二级，防火分区设置的最大面积为 2500 m2，则该建筑应当设置多个防火分区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。

2.1.2 防火间距防火间距可依据表所示的民用建筑防火间距的规定参数确定。

本工程建筑为总工程之一，建筑与周围相邻建筑之间的间距为 6.0m，符合规范。

2.1.3 防火分隔防火分隔即为在一定时间内，能够将火势控制在某一空间内阻止火势满眼的设施。常采用的防火分隔包括（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）。公寓内部采用的防火分隔为防火门、防火墙（防火门为乙级防火门，防火墙是建筑墙体）。

2.1.4 分区划分分区划分分为水平防火分区和竖向防火分区两部分内容。

1）水平防火分区所谓水平防火分区，就是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。由于水平防火分区是按照建筑面积划分的，因此也称为面积防火分区。水平防火分区的形成可采用防火墙、防火卷帘进行分隔。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；防火卷帘主要用于大空间。

2）竖向防火分区为了把火灾控制在一定的楼层范围内，防止从起火层向其他楼层垂

直方向蔓延，必须沿建筑物高度划分竖向防火分区。竖向防火分区是以每个楼层为基本防火单元的，也称为层间防火分区。中庭、自动扶梯、楼梯间、管道井、窗槛墙等上、下连通的防火阻隔即属竖向防火分区。该公寓有两个封闭式楼梯间，与走廊连接处都安有钢制的乙级防火门，因此将每一层划分为一个防火分区，两个封闭楼梯间为两个竖向防火分区。因此一共本建筑有 6 个防火分区。分区形式采用竖向防火分区，且每个楼层单独设为一个防火分区。

2.2 安全疏散设计

安全疏散是指通过专门的设施和路线，安全地撤离着火的建筑或在一安全的部位被暂时保护起来。

2.2.1 安全疏散基本原则

1）在建筑物内的任意一个部位，宜同时有两个或两个以上的疏散方向可供疏散。

2）疏散路线应力求短捷通畅，安全可靠，避免出现各种人流、物流相互交叉，杜绝出现逆流。 3）在建筑物的屋顶及外墙上设置可供人员避难使用的屋顶平台、室外疏散楼和阳台、凹廊等，因为这些部位于大气连通，燃烧产生的高温烟气不会在这里停留，这些部位可以基本保证人员的人身安全。 4）疏散通道上的防火门，在发生火灾时必须保持自动关闭状态，防止高温烟气通过敞开的防火门向相邻防火区蔓延，影响人员的安全疏散。 5）在进行安全疏散设计时，应充分考虑人员在火灾条件下的心理状态及行为特点，并在此基础上采取相应的设计方案。

2.2.2 影响安全疏散的主要因素 1）烟气层高度火灾中的烟气层伴有一定热量、胶质、

毒性分解物等是影响人员疏散行动和救援行动的主要障碍。在疏散过程中，烟气层只有保持在人群头部以上一定高度，才能使人在疏散时不必要从烟气中穿过或受到热烟气流辐射热的威胁。 2）热辐射根据人体对辐射热的耐受能力的研究数据，人体对烟气层等火灾环境的辐射热的耐受极限是 2.5kw/m2，且耐受时间为 30s。辐射热为

2.5kw/m2 的烟气相当于烟气层的温度达到 180～200℃。 3）能见度一般烟气浓度越

高则能见度越低，逃生时确定逃生途径和做决定所需的时间将延长。（能见度越小，对于安全疏散影响就越大）。

3 灭火器配置

1.本建筑灭火器放置于消火栓下方的消火栓箱内，又楼内每层设有两个消火栓所以消

火栓箱的数量也为两个，灭火器也属于建筑消防设施之一所以本设计仅对灭火器配置数量和适合该建筑的类型进行简单设计。由于该公寓建筑内部主要可燃物质为木质座

椅以及纺织物，根据灭火器配置场所危险等级分类表可知该公寓属于严重危险级的民用建筑，则其危险等级为“严重”级，经分析为 A 类火灾危险，并同时存在 E 类和 F 类火灾危险。灭火器配置可参照表 3.9 灭火器最低配置标准。

2）灭火器配置数量及类型

①划分该灭火器配置场所的计算单元由于该公寓楼每一层的危险等级相同，使用性质和平面布局也相同，因此将每一层作为一个灭火器配置场所的独立计算单元进行灭火器配置设计计算。

②计算个计算单元的保护面积由于每层计算单元相同，因此只对任意一个计算单元进行设计计算即可。计算单元的保护面积应按建筑面积计算。则该单元的保护面积为：S=26.64m× 17.08m=455m2 3）计算单元的需配最低灭火级别计算单元的最小需配灭火

级别应按下式计算：式中 Q——计算单元的最小需配灭火级别（A 或B）；

S——灭火器配置场所的保护面积，m2；

U——A 类火灾或 B 类火灾场所单位灭火级别最大保护面积（m2/A 或 m2/B）；

K——修正系数，按表的规定取值。

因为该公寓设有室内消火栓系统，则修正系数 K 取 0.9。又由灭火器最低配置准由表 3.9 可知 A 类火灾场所严重危险级单具灭火器最小灭火级别为 3A，最大保护面积

U 为 50m2/A。因此，因此该公寓所需配置灭火器的级别为 8A，再根据灭火级别的最大保护面积查表可得最大保护面积为 80m2，所以每层设置的两个灭火器配置点（消火栓处）总共应该配置的灭火器数量为 455/80=6 个，即每一处各设置 3 个。其类型为 MF/ABC3 的手提式磷酸铵盐干粉灭火器。

4 建筑火灾自动报警系统设计

火灾自动报警系统是由触发装置、火灾报警装置、火灾警报装置以及具有其它辅助功能装置组成的，它具有能在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量、火焰等物理量，通过火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时显示出火灾发生的部位、时间等，使人们能够及时发现火灾，并及时采取有效措施，扑灭初期火灾，最大限度的减少因火灾造成的生命和财产的损失，是人们同火灾做斗争的有力工具。 4.1 自动报警及联动控制系统设计规定

4.1.1 系统基本形式

依据《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-98）可知：

1）火灾自动报警系统应设有自动和手动两种触发装置。

2）火灾报警控制器容量和每一总线回路所连接的火灾探测器和控制模块或信号模块的地址编码总数，宜留有一定余量。

3）消防控制设备应由下列部分或全部控制装置组成：①火灾报警控制器；②自动灭火系统的控制装置；③室内消火栓系统的控制装置；④防烟、排烟系统及空调通风系统的控制装置；⑤常开防火门、防火卷帘的控制装置；⑥电梯回降控制装置；⑦火灾应急广播控制装置；⑧火灾警报装置的控制装置；⑨火灾应急照明与疏散指示标志的控制装置。

4）消防控制设备的控制方式应根据建筑的形式、工程规模、管理体制及功能要求综合确定，并应符合下列规定：①单体建筑宜集中控制。②大型建筑群宜采用分散与集中相结合控制。③消防控制设备的控制电源及信号回路电压应采用直流 24V。根据上述规定，本工程为单体建筑且规模适合所采用的控制方式为集中控制。集火灾报警与联动控制于一体，通过在每层设置感烟、手动报警按钮（带电话插孔）及消火栓按钮达到火灾报警的目的，然后通过设置在每层的消防广播扬声器通报火灾情况，并通过疏散指示灯和应急照明灯指示人员疏散。

4.1.2 设计要求

1）系统中应设置一台集中火灾报警控制器和两台及以上区域火灾报警控制器，或设置一台火灾报警控制器和两台及以上区域显示器。

2）系统中应设置消防联动控制设备。

3）集中火灾报警控制器或火灾报警控制器，应能显示火灾报警部位信号和控制信号，亦可进行联动控制。

4）集中火灾报警控制器或火灾报警控制器，应设置在有专人值班的消防控制室或值班

室内。

5）集中火灾报警控制器或火灾报警控制器，消防联动控制设备等在消防控制室或值班室内的布置，应符合本规范相应的规定。控制中心报警系统的设计，应符合下列要求：①系统中至少应设置一台集中火灾报警控制器、一台专用消防联动控制设备和两台及以上区域火灾报警控制器；或至少设置一台火灾报警控制器、一台消防联动控制设备和两台及以上区域显示器。（本设计仅采用集中控制器）②系统应能集中显示火灾报警部位信号和联动控制状态信号。③系统中设置的集中火灾报警控制器或火灾报警控制器和消防联动控制设备在消防控制室内的布置，应符合《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98 第6.2.5 条的规定。

4.2 系统保护对象等级划分火灾自动报警系统的保护对象是根据其使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度分为特级、一级和二级。根据《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98 第 3.3.1 条规定：建筑高度不超过 24m 的民用建筑且设有空气调节系统，因此本公寓属于二级保护对象。

4.3 火灾探测器的选择

探测器的选择依据

在火灾自动报警系统的设计过程中，火灾探测器的选择和设置是一个关键问题，是决定火灾自动报警系统的效率、性能和经济性的重要因素之一，因此要详细讨论火灾探测器的选择方法（定性考虑），以及感烟探测器和感温探测器在不同地面，房间高度和屋顶（顶棚）形状的条件下，保护面积的数值、探测器设置数量的计算方法（定量计算）以及探测器的布局方法。火灾探测器的选择应符合下列要求： 1）对火灾初期有阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射的场所或部位，应选择感烟探测器。 2）对火灾发展迅速，可产生大量热、烟和火焰辐射的场所或部位，可选择感温探测器、感烟探测器、火焰探测器或其组合。 3）对火灾发展迅速、有强烈的火焰辐射和少量的烟、热的场所或部位，应选择火焰探测器。 4）对火灾形成特征不可预料的部位或场所，可根据模拟试验的结果选择探测器。 5）对使用、生产或聚集可燃气体或可燃液体蒸汽的场所或部位，应选择可燃气体探测器。 6）对不同高度的房间设置火灾探测器时可参照表

4.3.2 适合建筑的探测器种类针对本公寓而言，公寓内部多为日常生活用品，可燃物居多一旦着火，火灾初期会产生大量烟气，在此公寓内房间高度 h≤4，综合考虑公寓内部采用的是感烟探测器。根据实际确定本公寓所采用的探测器是 JTY－GD－FI6101 智能点型光电感烟火灾探测器。

4.4 火灾探测器的设置规定感烟探测器保护面积和保护半径应满足表

3）在宽度小于 3m 以内的走廊顶棚上设置探测器时宜居中布置。感温探测器的安装距离 L 不应超过 10m，感烟探测器的安装距离 L 不应超过 15m，探测器至墙端的距离不应大于探测器距离的 1/2。 4）探测器至墙端、梁的水平距离不应小于 0.5m，并且探测器的周围0.5m 内不应有遮挡物。 5）房间被书架、设备等分割且至顶棚或梁的距离小于房间净高5％时，则每个被隔开的部分至少安装一只探测器。 6）探测器宜水平安装，如必须倾斜安装时，倾斜角不应大于 45°，当屋顶坡度θ大于 45°时，应加木台或类似方法安装探测器。 4.5 报警区域与探测区域划分

4.5.1 报警区域划分整个建筑分为 6 个防火分区即 1-6 层的 6 个防火分区划分为报警区域。

4.5.2 探测区域划分规定 1）探测区域划分的一般规定①探测区域应按独立房（套）间划分，一个探测区域的面积不宜超过 500m2；从主要入口能看清其内部，且面积不超过1000m2 的房间，也可划为一个探测区域。 36 ②红外光束线型感烟火灾探测器的探测区域长度不宜超过 100m；缆式感温火灾探测器的探测区域长度不宜超过 200m；空气管差温火灾探测器的探测区域长度宜在 20～ 100m 之间。 2）必须分别单独划分探测区域的规定①敞开或封闭楼梯间；②防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯间合用的前室；③走道、坡道、管道井、电缆隧道；④建筑物闷顶、夹层。

4.5.3 探测区域划分由于本工程 1-6 层建筑布局基本一致，根据规定可将探测区域划分为各房间和楼梯间。

4.6 火灾探测器的数量

根据点型火灾探测器的选择规范中，对不同高度的房间、选择探测器的类型不同，以及保护面积和保护半径，应按表确定。一个探测区域内所需设置的探测器数量，应由下式

计算：式中 N——一个探测区域所需设置的探测器数量（只），

（取整数）；

S——一个探测区域的面积（m2 ）；

A——一个探测器的保护面积；

K——修正系数，重点保护建筑 K 取 0.7～0.9，普通保护建筑 K 取 1.0。

在本工程中布置定温型感温探测器和光电感烟探测器，具体计算布置如下：公寓房间

面积 S=24.5 m 2 ，选用感烟探测器，计算数量：只，即为一只。而楼梯间面积约为 25 m 2 ，计算可知 N=0.58，在各楼梯的上下转角处分别布 1 只感烟探测器（A=60m2，R=5.8m）。楼道面积 S=63.5 m 2 ，则计算得 N=1.52，取整为 2，可设置两个探测器。探测器保护范围为楼道、楼梯间与房间，阳台是敞开式的，为合理经济起见可以不用考虑，一层值班室单独设置一个能覆盖整个值班室。根据规范，公寓所选探头感应面积 A=60 m 2 ，而每个房间包括阳台都在保护范围内并且探测器的保护面积接近三个房间的面积，也就是说一只探头就能完全覆盖两个个房间，如果按照上述计算设计则，每一层有 14 个房间，两个楼梯间，楼梯上下拐角处顶部设有一个探测器以及楼道，则每层总共有 14+2+2=18 个探测器。但是这样的布置很不经济，比较浪费。由于每间房间设有敞开阳台烟气的积累并不是很明显，考虑到探测器的最大保护的最大面积，本设计

将探测器设置在走道中央，所以除一层外每层楼道设置 4 个，而一层控制室要单独设置 1 个，总共为 4× 5+5=25。

6 总结本次毕业设计中，前期主要是对该 6 层公寓楼建筑设计说明以及建筑图纸的分析和了解。之后就是对建筑内部消防系统的基本设计（包括个别计算），然后根据绘制的各种消防系统图对建筑进行合理的设计。过程所涉及的系统很多，结合建筑实际情况本设计有所侧重，其中主要包括火灾自动报警系统、消防联动系统、消火栓系统、安全疏散等，并对相应系统设施的实际布置，功能发挥的合理性进行详细计算分析。在本次设计过程中，由于设计内容广泛复杂，所以不仅参考了诸多文献还结合诸如《建筑防火性能化设计》、《建筑给排水工程》、《防排烟工程》等教材的内容，认真了解所有系统设计的常用规范，掌握消火栓系统中室内消火栓和自动报警系统中探测器等的布置选择与数量计算，各部件的结构选型，以及消防通信系统的基本概念与设计方法和联动系统的控制方法。并能条理清晰地将所学的理论知识，结合工程实际，对系统进行合理的基本设计。建筑消防系统所涉及的内容繁多，我所掌握和了解的只是其中很少的一部分，因此深知自己的不足，要将学习的理论知识完全没差错的用于实践，还是需要更多地学习和时间的。在今后的学习工作中，要更加努力的学习专业知识，提高自己的专业技能。随着社会发展建筑类型各不相同，内部结构布局更是不同，对于消防系统的设计也会更加复杂。防患于未然是消防工作的重点而这就基于建筑消防系统系统化设计的合理性和正确性，因而本次设计仅仅只是让自己初步认识建筑消防设计，了解不足和缺点，在今后的学习生活中不断努力克服。