消防安全案例分析第二篇消防设施应用案例分析 案例20 高度超过100m的综合楼建筑消防设施配置案例分析

一、情景描述

某综合楼地上52层,地下3层,建筑高度为231m,总建筑面积为193159.58㎡。地下部分为车库和设备用房,层高4m,并设有汽车坡道直通室外地面。地上1~5层的主要使用功能为商场,地上6~14层的主要使用功能为写字楼,地上16~136层、地上38~52层的主要使用功能为酒店。该综合楼第一个避难层(间)的楼地面至灭火救援场地地面的高度不大于50m,避难层(间)之间的高度均不大于50m。每层建筑面积不小于3000㎡。消防用水分别从两路市政管网各引一路DN300的水管,并在综合楼四周形成环状管网,环状管网上设置室外消火栓系统。综合楼各层均设置室内消火栓系统;变配电室、通信机房采用七氟丙烷气体灭火系统,可燃油油浸变压器、充可燃油的高压电容器和多油开关室采用水喷雾灭火系统,其他部位均设置湿式自动喷水灭火系统。室内消防给谁系统为临时高压给水系统并采用串联消防给水方式供水。在地下二层(室内外地坪高差为9m)、地上避难层分别设置消防泵房和中间消防水箱,在顶层设大于100m³的高位消防水箱。该建筑还设有正压送风防烟系统、机械排烟系统、火灾自动报警系统、消防应急照明和疏散指示系统、灭火器、消防电梯等消防设施及器材。

二、分析要点

本案例包含或涉及下列内容:

(1)室外消火栓系统的设置。

(2)室内消火栓系统的设置。

(3)自动喷水灭火系统的设置。

(4)水喷雾灭火系统的设置。

(5)供水设施的设置。

(6)气体灭火系统的设置。

(7)火灾自动报警系统的设置。

(8)防烟排烟系统的设置。

(9)消防应急照明和疏散指示系统的设置。

(10)消防电梯的设置。

(11)建筑灭火器的设置。

三、关键知识点及依据

该综合楼建筑高度231m,建筑高度超过100m,为一类高层公共建筑。

(一)室外消火栓系统

(1)根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014.2018年版)第8.1.2条8.1.2 城镇(包括居住区、商业区、开发区、工业区等)应沿可通行消防车的街道设置市政消火栓系统。 民用建筑、厂房、仓库、储罐(区)和堆场周围应设置室外消火栓系统。用于消防救援和消防车停靠的屋面上,应设置室外消火栓系统。注:耐火等级不低于二级且建筑体积不大于3000m³的戊类厂房,居住区人数不超过500人且建筑层数不超过两层的居住区,可不设置室外消火栓系统。)的规定,该建筑应设置室外消火栓系统。

(2)根据《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014)第3.3.2条、第7.3.2条的规定,高层民用建筑室外消火栓设计流量为40L/s,室外消火栓的数量应根据室外消火栓的设计流量和保护半径经计算确定,保护半径不应大于150m,每个消火栓的出流量宜按10~15L/s计算,该建筑应至少设3个室外消火栓。室外消火栓应沿高层建筑四周均匀布置,建筑消防扑救面一侧的室外消火栓数量不宜少于2个,室外消火栓距高层建筑外墙的距离不应小于5m。

(二)室内消火栓

(1)根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014.2018年版)第8.2.1条8.2.1 下列建筑或场所应设置室内消火栓系统:1 建筑占地面积大于300㎡的厂房和仓库;2 高层公共建筑和建筑高度大于21m的住宅建筑;注:建筑高度不大于27m的住宅建筑,设置室内消火栓系统确有困难时,可只设置干式消防竖管和不带消火栓箱的DN65的室内消火栓。3 体积大于5000m³的车站、码头、机场的候车(船、机)建筑、展览建筑、商店建筑、旅馆建筑、医疗建筑、老年人照料设施和图书馆建筑等单、多层建筑;4 特等、甲等剧场,超过800个座位的其他等级的剧场和电影院等以及超过1200个座位的礼堂、体育馆等单、多层建筑;5 建筑高度大于15m或体积大于10000m³的办公建筑、教学建筑和其他单、多层民用建筑。的规定,该高层建筑应设室内消火栓系统。

(2)根据《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014)第3.5.2条的规定,建筑高度大于50m的高层公共建筑,其室内消火栓设计流量不应小于40L/s,同时使用消防水枪数不应少于8支,每根竖管最小流量应为15L/s。室内消火栓采用临时高压给水系统,室内消火栓给水管道布置成环状,包括设备层在内的各层均应设置室内消火栓。室内消火栓的布置应满足同一平面有2支消防水枪的2股充实水柱同时到达任何部位的要求;室内消火栓的布置间距不应大于30m,消火栓栓口距地面宜为1.1m,栓口出水方向宜向下或与设置消火栓的墙面垂直;消火栓的栓口的动压不应大于0.5MPa,当大于0.7MPa时必须设置减压装置;应采用同一型号、规格 的DN65室内消火栓,配置公称直径65mm、有内衬里且长度不宜超过25m的消防水带。消防电梯间前室应设室内消火栓,高层建筑的屋顶应设一个安装压力显示装置的检查用的消火栓。

建筑室内消火栓的设置应满足火灾扑救要求,并应符合下列规定:

1)室内消火栓应设在楼梯间及其休息平台和前室、走道等明显易于取用,以及便于火灾扑救的位置。

2)住宅的室内消火栓宜设置在楼梯间及其休息平台。

3)同一楼梯间及其附近不同层设置的消火栓,其平面位置宜相同。

4)冷库的室内消火栓应设置在常温穿堂或楼梯间内。

(3)根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014.2018年版)第8.2.4条的规定,该建筑商业部分的室内消火栓箱内应设置消防软管卷盘或轻便水龙。

(三)自动喷水灭火系统

(1)根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014.2018年版)第8.3.3条8.3.3 除本规范另有规定和不适用水保护或灭火的场所外,下列高层民用建筑或场所应设置自动灭火系统,并宜采用自动喷水灭火系统:1 一类高层公共建筑(除游泳池、溜冰场外)及其地下、半地下室;2 二类高层公共建筑及其地下、半地下室的公共活动用房、走道、办公室和旅馆的客房、可燃物品库房、自动扶梯底部;3 高层民用建筑内的歌舞娱乐放映游艺场所; 4 建筑高度大于100m的住宅建筑。的规定,该高层建筑应设自动喷水灭火系统。根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB 50067-2014)第7.2.1条7.2.1 除敞开式汽车库、屋面停车场外,下列汽车库、修车库应设置自动灭火系统: 1 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地上汽车库;2 停车数大于10辆的地下、半地下汽车库;3 机械式汽车库;4 采用汽车专用升降机作汽车疏散出口的汽车库;5 Ⅰ类修车库。的规定,停车数超过10辆的地下汽车库应设置自动喷水灭火系统。

(2)根据《自动喷水灭火系统设计规范》(GB 50084-2017)的规定,该建筑除商场和地下汽车库以外其他部分自动喷水灭火系统的火灾危险等级应为中危险级I级,商场及地下车库部分的自动喷水灭火系统火灾危险等级应为中危险级II级。当建筑内舍友不同类型的系统或不同危险等级场所时,系统的设计流量应按其设计流量的最大值确定,因此该建筑自动喷水灭火系统设计流量应按照中危险级II级确定,其喷水强度不应低于8L/(min·㎡),作用面积不应小于160㎡。自动欧恩水灭火系统的消防用水量应依据《自动喷水灭火系统设计规范》(GB 50084-2017)的规定,并根据喷头布置情况经计算确定。喷头选用流量系数K=80,公称动作维度高于环境最高温度30℃,即68℃的洒水喷头(厨房操作间选用93℃的洒水喷头)。每个湿式报警阀控制喷头的数量不超过800个,该项目总建筑面积193159.58㎡,根据《自动喷水灭火系统设计规范》(GB 50084-2017)的规定,中危险级II级一个喷头的最大保护面积为11.5㎡,初步计算该建筑至少需要16797个喷头,至少需设湿式报警阀21个。

(四)水喷雾灭火系统

(1)根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014.2018年版)第8.3.8条8.3.8 下列场所应设置自动灭火系统,并宜采用水喷雾灭火系统:1 单台容量在40MV·A及以上的厂矿企业油浸变压器,单台容量在90MV·A及以上的电厂油浸变压器,单台容量在125MV·A及以上的独立变电站油浸变压器;2 飞机发动机试验台的试车部位;3 充可燃油并设置在高层民用建筑内的高压电容器和多油开关室。注:设置在室内的油浸变压器、充可燃油的高压电容器和多油开关室,可采用细水雾灭火系统。)的规定,可燃油油浸电力变压器、充可燃油的高压电容器和多油开关宜设水喷雾灭火系统。

(2)根据《水喷雾灭火系统技术规范》(GB 50219-2014)的规定,水喷雾灭火系统可用于扑救固体火灾和闪点大于60℃的液体火灾及电气火灾。可燃油油浸电力变压器、充可燃油的高压电容器和多油开关室的持续供给时间不应小于20L/(min·㎡),可燃油油浸变压器、多油开关室的持续供给时间不应小于0.4h;柴油发电机室及其储油间的持续供给时间不应小于0.5h。系统应选择水雾喷头,各自压力不应小于0.35MPa。水喷雾灭火系统消防用水量取决于被保护对象表面积的大小,上述被保护对象表面积最大的为变压器室。

(五)供水设施

根据《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014)第3.1.2条的规定,一起火灾灭火所需消防用水的设计流量应由建筑的室外消火栓系统、室内消火栓系统、自动喷水灭火系统、泡沫灭火系统、水喷雾灭火系统、固定消防炮灭火系统、固定冷却水系统等需要同时作用的各种水灭火系统的设计流量组成。该高层建筑的消防用水总量应按室内外消防用水量之和计算,其中室内消防用水量应为室内消火栓用水、自动灭火用水(包括自动喷水灭火、水喷雾灭火,应按其中用水量最大的一个系统确定)之和(两者同时开启)。计算消防水池容量时,消火栓系统的火灾延续时间应按3h计算,自动水灭火系统可按火灾延续时间1h计算。消防水池容积大于500m³时,宜设两格能独立使用的消防水池。该建筑应设高位消防水箱,根据《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014)第5.2.1条的规定,一类高层公共建筑高度大于150m时,其有效容积不应小于100m³;高位消防水箱的设置位置应高于其所服务的灭火设施,且最低有效水位应满足水灭火设施最不利点处的静水压力。根据《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014)第6.2.3条的规定,采用消防水泵串联分区供水时,宜采用消防水泵传输水箱串联供水方式,传输水箱的有效容积不应小于60m³。该建筑高度超过100m,最不利点水灭火设施处静水压力不应小于0.15MPa,否则赢设稳压泵。室内消火栓系统和自动喷水灭火系统及水喷雾灭火系统应设水泵接合器,每个水泵接合器的流量应按10~15L/s计算。附设在建筑物内的消防水泵房不应设置在地下三层及以下,或室内外地坪高差大于10m的地下楼层。

(六)气体灭火系统

根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014.2018年版)第8.3.9条8.3.9 下列场所应设置自动灭火系统,并宜采用气体灭火系统:1 国家、省级或人口超过100万的城市广播电视发射塔内的微波机房、分米波机房、米波机房、变配电室和不间断电源(UPS)室;2 国际电信局、大区中心、省中心和一万路以上的地区中心内的长途程控交换机房、控制室和信令转接点室;3 两万线以上的市话汇接局和六万门以上的市话端局内的程控交换机房、控制室和信令转接点室;4 中央及省级公安、防灾和网局级及以上的电力等调度指挥中心内的通信机房和控制室;5 A、B级电子信息系统机房内的主机房和基本工作间的已记录磁(纸)介质库;  6 中央和省级广播电视中心内建筑面积不小于120㎡的音像制品库房;7 国家、省级或藏书量超过100万册的图书馆内的特藏库;中央和省级档案馆内的珍藏库和非纸质档案库;大、中型博物馆内的珍品库房;一级纸绢质文物的陈列室;8 其他特殊重要设备室。注:1 本条第1、4、5、8款规定的部位,可采用细水雾灭火系统。2 当有备用主机和备用已记录磁(纸)介质,且设置在不同建筑内或同一建筑内的不同防火分区内时,本条第5款规定的部位可采用预作用自动喷水灭火系统。)的规定,该高层建筑内的变(配)电室、通信机房宜设置气体灭火系统。该建筑的气体灭火系统采用组合分配式七氟丙烷全淹没灭火系统,设计压力宜为4.2MPa,设计浓度不应低于8%,喷放时间不应大于8s,浸渍时间不小于5min。系统采用自动控制、手动控制和机械应急操作三种启动方式。

(七)火灾自动报警系统

(1)根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014.2018年版)第3.2.1条的规定,该高层建筑应设置火灾自动报警系统。根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB 50067-2014)第9.0.7条9.0.7 除敞开式汽车库、屋面停车场外,下列汽车库、修车库应设置火灾自动报警系统: 1 Ⅰ类汽车库、修车库;2 Ⅱ类地下、半地下汽车库、修车库;3 Ⅱ类高层汽车库、修车库;4 机械式汽车库;5 采用汽车专用升降机作汽车疏散出口的汽车库。的规定,高层建筑地下车库也应设置火灾自动报警系统。

(2)根据《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116-2013)第3.2.1条(3.2.1 火灾自动报警系统形式的选择,应符合下列规定:1 仅需要报警,不需要联动自动消防设备的保护对象宜采用区域报警系统。2 不仅需要报警,同时需要联动自动消防设备,且只设置一台具有集中控制功能的火灾报警控制器和消防联动控制器的保护对象,应采用集中报警系统,并应设置一个消防控制室。3 设置两个及以上消防控制室的保护对象,或已设置两个及以上集中报警系统的保护对象,应采用控制中心报警系统。)的规定,该高层建筑不仅需要报警,同时需要联动自动消防设备,应采用集中火灾自动报警控制系统,并应设置1个消防控制室。若设置2个及以上消防控制室的保护对象,或已设置2个及以上集中报警系统的保护对象, 应采用控制中心报警系统。控制中心报警系统应由火灾探测器、手动火灾报警按钮、火灾声光警报器、消防应急广播、消防专用电话、消防控制室图形显示装置、火灾报警控制器、消防联动控制器等组成。除厨房、锅炉房、发电机房等不宜安装感烟探测器的场所宜选用点型感温火灾探测器外,汽车库、商场、空调机房、疏散走道、酒店客房、办公室等场所均宜选用点型感烟火灾探测器,但上述场所内若有属于大空间等特殊场所的,应特殊考虑。

消防控制中心应有消防联动控制功能,并能接受和显示消防应急广播系统、应急照明和疏散指示系统、防烟排烟系统、防火门及防火卷帘系统、室内消火栓系统、各类灭火系统、消防通信系统、消防电梯等消防系统和设备的动态信息。

(八)防烟排烟系统

1.防烟系统

(1)根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014.2018年版)的规定,该建筑的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室、避难层(间)应设置独立的机械加压送风的防烟系统。

(2)根据《建筑防烟排烟系统技术标准》(GB 51251-2017)的规定,防烟系统机械加压送风量应由计算确定,或按规范规定的数值确定。当计算值和规范数值不一致时,应按两者中较大值确定。防烟设施采用机械加压送风防烟方式时,应满足防烟楼梯间与走道之间的余压值是40~50Pa,前室、合用前室、消防电梯前室与走道之间的余压值是25~30Pa;当系统余压值超过最大允许压力差时应采取泄压措施。楼梯间每隔2~3层设一个常开的加压送风口,前室应每层设一个常闭加压送风口;一个防火分区内火灾确认后应能在15s内联动开启该防火分区楼梯间的全部加压送风机,并开启着火层及上下层前室的加压送风口。建筑高度大于100m的建筑,其机械加压送风系统应竖向分段独立设置,且每段高度不应大于100m。机械加压送风机可采用轴流风机或中、低压离心风机,风机宜设置在机械加压送风系统的下部;送风机的进风口应直通室外,且应采取防止烟气被吸入的措施;送风机的进风口不应与排烟风机的出风口设在同一面上;当确有困难时,送风机的进风口与排烟风机的出风口应分开布置,且竖向布置,送风机的进风口应设置在排烟出口的下方,两者边缘最小垂直距离不应小于6m;水平布置时,两者边缘最小水平距离不应小于20m;送风机应设在专用机房内,送风机当应符合《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014.2018年版)的规定;当送风机出风管或进风管上安装单向风阀或电动风阀时,应采取火灾时自动开启阀门的措施。

2.排烟系统

(1)根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014.2018年版)第8.5.3条、第8.5.4条的规定,该高层建筑下列区域内应设置排烟设施:长度大雨20m的疏散走道;建筑面积大于100㎡且经常有人停留的地上房间;建筑面积大于300㎡且可燃物较多的地上房间;总建筑面积大于200㎡或1个房间建筑面积大于50㎡,且经常有人停留或可燃物较多的地下、半地下建筑(室)、地上建筑内的无窗房间。

(2)根据《建筑防烟排烟系统技术标准》(GB 51251-2017)的规定,排烟系统采用机械排烟时,除中庭外,对于建筑空间净空高度为6m及以下的场所,一个防烟分区的排烟量应按不小于60m³/(h·㎡)计算。公共建筑、工业建筑中空间净高大于6m的场所,其每个防烟分区排烟量应根据场所内的热释放速率以及、《建筑防烟排烟系统技术标准》(GB 51251-2017)第4.6.6条~第4.6.13条的规定计算确定。

(3)根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB 50067-2014)第8.2.1条的规定,地下汽车库(除建筑面积小于1000㎡的地下一层汽车库外)应设置排烟系统。该地下汽车库设置了机械排烟系统,利用下垂的梁划分防烟分区,每个防烟分区的建筑面积不大于2000㎡。根据根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB 50067-2014)第8.2.5条、第8.2.6条、第8.2.10条的规定,空间净高3m以上、4m以下的地下汽车库,每个防烟分区排烟风机的排烟量不应小于31500m³/h。每个防烟分区应设置排烟口,排烟口宜设在顶棚或靠近顶棚的墙面上,排烟口距该防烟分区最远点的水平距离不应大于30m。当地下车库没有直通室外的出入口时还应设置补风系统,且补风量不宜小于排烟量的50%。

(九)消防应急照明和疏散指示系统

(1)根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014.2018年版)第10.3.1条、第10.3.2条的规定,该建筑的的下列部位应设置疏散照明:封闭楼梯间、防烟楼梯间及其前室、消防电梯间的前室及合用前室,其地面最低水平照度不应小于5.0lx;多功能厅和建筑面积大于200㎡的营业厅、餐厅灯人员密集场所,其地面最低水平照度不应低于3.0lx;疏散走道,其地面最低水平照度不应低于1.0lx。

(2)根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014.2018年版)第10.3.3条的规定,配电室、消防控制室、消防水泵房、防烟排烟机房以及发生火灾时仍需正常工作的消防设备房应设备用照明,其作业面的最低照度不应低于正常照明的照度。

(3)根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014.2018年版)第10.3.5条、第10.3.6条的规定,该高层建筑应设置灯光疏散指示标志。灯光疏散指示标志应设在安全出口和人员密集场所的疏散门的正上方,还应设在疏散走道及其转角处距地面1m以下的墙面或地面上。疏散走道处灯光疏散指示标志的间距不应大于20m,对于袋形走道,不应大于10m;在走道转角处,不应大于1m。应在该高层建筑商店(地上商场5000㎡以上,地下或半地下商店500㎡以上)的疏散走道和主要疏散路径的地面上增设保持视觉连续的灯光疏散指示标志或蓄光疏散指示标志。

(十)消防电梯

根据根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014.2018年版)第7.3.1条、第7.3.2条、第7.3.7条、第7.3.8条的规定,该高层建筑应设置消防电梯。消防电梯应分别设置在不同的防火分区内,且每个防火分区不应少于1台。消防电梯应能每层停靠,且载重量不应小于800kg,电梯从首层到顶层的运行时间不宜超过60s;消防电梯轿厢内部应设置专用消防对讲电话,在首层的消防电梯入口处应设置供消防队员专用的操作按钮;消防电梯动力与控制电缆、电线、控制面板应采取防水措施;消防电梯轿厢内部的装修材料应采用不燃材料;消防电梯井底应设排水设施,排水井容量不应小于2m³,排水泵的排水量不应小于10L/s。

(十一)建筑灭火器

(1)根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014.2018年版)第8.1.10条规定,该高层建筑应设置建筑灭火器。

(2)根据《建筑灭火器配置设计规范》(GB 50140-2005)的规定,该建筑各层均应设置建筑灭火器。该建筑灭火器配置场所的危险等级应为严重危险级,地上商场、酒店客房和办公室的火灾种类为A类火灾,地下汽车库火灾种类为B类和A类火灾,应配置ABC型干粉灭火器,但在变(配)电室、开关室、柴油发电机室可配置二氧化碳灭火器。

四、注意事项

(1)消防软管卷盘、轻便消防水龙及多层住宅楼梯间中的干式消防竖管上设置的消火栓,其消防用水量可不计入室内消防给水设计流量。

(2)符合下列条件时,消防给水系统应分区供水:①系统各自压力大于2.4MPa(当系统的工作压力大于2.4MPa时,应采用消防水泵串联或减压水箱分区供水形式);②消火栓栓口处静压大于1MPa;③自动喷水灭火系统报警阀处的工作压力于1.6MPa或喷头处工作压力大于1.2MPa。

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