河南省某沿黄文化博物馆消防系统设计.pdf

Vol.49,No.9September,2023摘要：根据河南省三门峡市沿黄文化博物馆的实际设计过程，介绍沿黄文化博物馆消防系统设计的主要组成部分，分析各部分消防系统的设计要点、参数选用和系统控制等内容。消防系统设计过程中采用了多种自动灭火系统,并比较了博物馆展厅中常用的自动灭火系统。该博物馆为多层公共建筑，研究可以为此类公共建筑的消防设计提供借鉴和参考。关键词：博物馆；建筑给排水；消防系统设计；预作用自动喷水灭火系统；喷射式自动跟踪定位射流灭火系统中图分类号：TU892文章编号：1 6 7 2-40 1 1(2 0 2 3)0 9-0 2 40-0 3D01:10.3969/j.issn.1672-4011.2023.09.0921工程概况河南省三门峡市沿黄文化博物馆建设地点位于河南省三门峡市湖滨区，该区域位于湿陷性黄土地区，湿陷类型为非自重性湿陷,湿陷等级为I级（轻微）。博物馆地上2 层，地下1 层，总建筑面积为1 0 3 9 3.6 8 m，属于大中型馆。博物馆总建筑高度1 5.1 0 m（从室外地面至屋面面层），为多层公共建筑，建筑耐火等级为一级，抗震设防烈度7 度。本建筑于2 0 2 1 年1 月完成规划设计，地下1 层包括1 个多功能报告厅、多个会议室、变配电间等设备用房等，地上2 层主要为文物陈列展览大厅、多个会议室和办公室、挑空中庭等，博物馆的剖面图如图1 所示。17,400117.500T14.400休息厅7.200离场出口Q.000EL50-6.000准备室侧合主席台门休息厅电房图机房6.0 0 0-1 F-7.00045.35图1 博物馆剖面图（单位：m）本工程给排水专业设计范围主要为建筑用地红线内的收稿日期:2 0 2 3-0 4-0 4作者简介：李京京（1 9 8 4一），女，河南漯河人，硕士，工程师，主要从事建筑给排水设计规划工作。通信作者：吕晶晶（1 9 8 5 一），女，河南新乡人，博士，讲师，主要研究方向：给排水科学与工程。基金项目：河南省高等学校供热空调重点学科开放实验室项目：微生物燃料电池脱氮产能技术可行性研究（2 0 1 7 HAC108）;2 0 1 9 年中原工学院青年骨干教师项目：改良土壤渗滤脱氮机理研究（1 6 A560026）；中原工学院引进博士科研启动经费；教育部给排水科学与工程专业教学指导分委员会教育教学改革研究项目：疫情常态化状况下给排水科学与工程专业实践基地云平台构建与共享机制研究(GPSJZW2022-28)2405川建材SichuanBuildingMaterials河南省某沿黄文化博物馆消防系统设计李京京，吕晶晶”，窦艳艳”，龚为进，刘玥？（1.中建中原建筑设计院有限公司,河南郑州1450000;2.中原工学院能源与环境学院,河南南郑州450007)室内、外给排水及消防系统设计。由于博物馆建筑的特殊属性,对建筑内的消防系统提出了更高的要求。本工程除了按照规范要求设置消火栓系统和配置灭火器，还根据建筑功能在不同的区域选用了自动灭火系统。自动灭火系统和关键设计参数的选择如表1 所示。表2 比较了几种博物馆展厅常用自动灭火系统，在最终方案设计中选定预作用自动喷水灭火系统。表1 自动灭火系统和关键设计参数选择文献标志码：B项目建筑功能选用的消防系统陈列预作用自动喷水强度:6 L/(minm)展览区喷水灭火系统作用面积：1 6 0 m办公室、湿式自动喷设计流量：3 0 L/s会议室水灭火系统火灾延续时间：1 h博物馆设计流量:2 0 L/s喷射式自动跟额定工作压力：0.8 MPa挑空中庭踪定位射流保护半径：2 8 m灭火系统定位时间3 0 s最小安装高度：8 m喷水强度:6 L/(minm)多功能湿式自动喷作用面积：1 6 0 m报告厅水灭火系统设计流量:3 0 L/s火灾延续时间：1 h设计浓度：1 0%文化馆文物库房气体灭火系统设计喷放时间：8 s灭火浸渍时间：2 0 min设计浓度：9%变配电房气体灭火系统设计喷放时间：8 s12.100灭火浸渍时间：5 minLZ.50014.400RF厂休息厅陈列展10.600览区LLz.2002F中庭陈列展楼梯休息厅览区+0.0001F侧交配空调第49 卷第9 期2023年9 月关键设计参数表2 几种博物馆展厅常用自动灭火系统比较项目技术特点优点：响应迅速，抢救及时湿式自动喷水灭火系统缺点：充满压力水，喷头漏水时会损坏文物优点：系统充满气体，喷头不会漏水预作用自动喷水灭火系统缺点：系统需要先排气，响应时间略有滞后优点：冷却和隔绝空气效果好，响应迅速，高压细水雾抢救及时灭火系统缺点：对水质、水压及喷头要求高，喷头易堵塞优点：不宜用水扑救的小型密闭空间内发气体灭生的火灾，抢救及时火系统缺点：对于比较开阔的空间，效果差，整个展厅采用全淹没系统，不易实现2消防设计2.1消火栓设计和灭火器配置消火栓给水系统中消防用水补给水源为市政给水管网，管径DN100。消防水池和消防水泵房集中设置在负一层。造价一般一般较高最高第49 卷第9 期2023年9 月消防水池储存整个项目室内外消防用水量,总容积为5 40 m。屋顶设置高位消防水箱，有效容积1 8 m,并设增压稳压设备，满足最不利点处消火栓和喷头所需要的工作压力。本项目室外消火栓用水量为40 L/s，火灾延续时间为2h。因本工程仅一路市政水源且地处偏远，消防车难以及时到达，故除设置消防车取水口外，另设置室外消火栓。室外消火栓系统为临时高压消防给水系统，室内外消火栓共用消火栓泵，室外消火栓由负一层消防横干管供给。此方式可减少消防泵房的面积，同时可避免在室外铺设室外消火栓管网。室内消火栓系统采用临时高压消防给水系统，室内消火栓系统实行区域联控。室内消火栓用水量为2 0 L/s，火灾延续时间为2 h。室内消火栓给水管网沿竖向不分区，消火栓栓口动压0.2 5 MPa,水枪充实水柱为1 0 m,屋顶层设有试验消火栓。根据规范，本工程中室内消火栓系统可不设水泵接合器。消火栓采用DN65mm的室内消火栓，水龙带采用公称直径DN65mm、2 5 m 长有内衬里的消防水带，水枪喷嘴直径为1 9 mm。消火栓箱内的设施有消防软管卷盘，消防软管卷盘配置长3 0 m、内径不小于1 9 mm的消防软管，水枪喷嘴直径6 mm。消火栓口距离建筑楼板地面1.1 m2。消防泵房设消火栓泵2 台，1 用1 备 3 。管网压力平时由高位消防水箱间的稳压装置维持，消火栓系统由消火栓泵出水干管上设置的压力开关直接启动消火栓泵，同时，高位消防水箱出水管上的流量开关也可以实现自动启动消火栓泵。此外，消火栓泵也可以在消防控制室或消防泵房内手动启停，消防栓箱内的按钮可向消防控制室发出报警信号。本项目为A类火灾严重危险级，采用5 kg装手提式干粉磷酸铵盐灭火器（MF/ABC5,3A），灭火器箱不得上锁。根据规范要求 4,灭火器设置的位置要明显、便于取用，而且不能影响到人员的安全疏散。2.2自动喷水灭火系统设计除了变配电房、文物库房外，本工程陈列展览区设置预作用自动喷水灭火系统，办公室、会议室、多功能报告厅等区域采用湿式自动喷水灭火系统。喷头按中危险1 级设置 5 ，选用的关键设计参数见表1。湿式系统中，不吊顶区域采用直立型（ZSTZ15/68）标准覆盖面积玻璃球洒水喷头，吊顶区域采用下垂型（ZSTX15/68）标准覆盖面积玻璃球洒水喷头，喷头流量系数K=80。预作用系统中，不吊顶区域采用直立型（ZSTZ15/68）标准覆盖面积玻璃球洒水喷头，吊顶区域采用下垂型（ZSTGX15/68）标准响应干式玻璃球洒水喷头，喷头流量系数K=80。喷头的安装要求见表3。表3 自动喷淋系统喷头安装要求溅水盘与汉溅水盘与障碍布置位置顶板的距物底面的距离/mm离/mm不在梁下布置75 150在梁下布置300在梁间布置550以上要求不适用在吊顶下安装的喷头。喷头安装，喷头短立管管径均为DN25。喷淋系统在室外设2 组DN150mm川建材SichuanBuildingMaterials的消防水泵接合器，由湿式报警阀前接入系统。水泵接合器周围1 5 40 m内应设有室外消火栓。预作用自动喷水系统采用不充气单联锁，控制系统充水时间 2 min。所以每层展厅分别设置1 套预作用报警阀组，每套报警阀组后的管道充水体积 1 2 0 0mm,其下方应增设喷25100头。喷头上方如有孔一隙，应增设挡水板Vol.49,No.9September,2023FL-3FL-3OSI贴梁底预作用系统报警阀组ZPL-2_DN150-67mm预作用系统DNI50末端试水阁接喷淋泵出水环管泄水管接防灭分岗岸颜作用系统报警闲组DN40DN75泄水管一泄水至集水坑-6.300生后，应能自动启动消防水泵，打开自动控制阀，启动系统射流灭火，并同时启动声、光火灾警报器和其他联动设备。系统在手动控制状态下，应人工确认发生火灾后手动启动射流系统进行灭火。系统自动启动后应实现连续射流灭火。当系统探测不到着火点时，对于喷射型自动射流灭火系统应连241DN25Vol.49,No.9September,2023续射流5 min后停止喷射。系统停止射流后再次探测到着火点时，应能再次启动射流灭火。稳压泵的启动、停止应由压力开关控制。喷射型自动跟踪定位射流灭火系统原理见图3。有效容积V=18mSPL-0高位消防水箱SPL-2DN100.DNI50贴梁底口45川建材Sichuan BuildingMaterials注：消防水池分两格，水面面积1 7 4m，有效水深3.2 m，实际有效容积5 47 m总容积5 40 m。消防水池储存室内外消火栓和喷淋系统一次火灾的用水量（取喷淋系统和射流灭火系统中用水量数值较大者）。FL-43结论RF1)变配电房、文物库房区域采用气体灭火系统；中庭采14.400用喷射型自动跟踪定位射流灭火系统；博物馆内其余部位采第49 卷第9 期2023年9 月SPL-1INGDN150接射流泵出水管-1.000图3 喷射型自动跟踪定位射流灭火系统原理2.5消防水池、消防水泵及高位消防水箱消防水池、高位水箱应设置液位计（能就地显示水位）【8 。消防水池设有溢流排水管、泄空排水管，且均采用间接排水。水池溢流排水管、泄空排水管、通气管末端均须装设1 8 目的不锈钢或铜丝编制的防虫网罩。水位信号电缆穿池壁处的孔洞应封堵,水池检修孔应加盖常锁。消防水泵吸水管穿越消防水池液面以下部位时应设柔性防水套管。消防水泵能手动启停、自动启动，不能自动停泵。消防水泵的运行情况应显示于消防控制室和水泵房的控制盘上。消防用水量组成见表4。表4消防用水量组成用水标准/火灾延续 最大时用一次火灾用项目(L s-1)室外消火栓40室内消火栓20喷淋系统30射流灭火系统20总计用预作用自动喷水灭火系统进行自动灭火。消火栓和灭火DN100器主要是在消防人员到达现场后进行人工扑灭。10.0002）和湿式自动喷水灭火系统相比，预作用自动喷水灭火模拟末端试水装置台泄水阀距地面1.5 mOSING-1.00DN75时间/h水量/m3水量/m321082721108172系统更适合博物馆建筑的自动灭火，相较于气体灭火系统和高压细水雾系统更加经济。3)博物馆类公共建筑对消防系统设计要求较高，在设计过程中应当保证技术上安全可靠，经济上适用可行。ID:015583参考文献：1中华人民共和国住房和城乡建设部.博物馆建筑设计规范：JGJ662015S.北京：中国建筑工业出版社,2 0 1 5.2中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑给水排水设计标准：GB500152019S.北京：中国计划出版社,2 0 1 9.3中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑设计防火规范：GB500162014（2 0 1 8 年版）【S.北京：中国计划出版社，2 0 1 8.4中华人民共和国建设部.建筑灭火器配置设计规范：GB501402005S.北京：中国计划出版社，2 0 0 5.5中华人民共和国住房和城乡建设部.自动喷水灭火系统设计规范：GB500842017S.北京：中国计划出版社，2 0 1 7.6中华人民共和国建设部.气体灭火系统设计规范：GB50370一2005S.北京：中国计划出版社，2 0 0 6.7中华人民共和国住房和城乡建设部.自动跟踪定位射流灭火288系统技术标准：GB514272021S .北京：中国计划出版144社,2 0 2 1.1088中华人民共和国住房和城乡建设部.消防给水及消火栓系统72技术规范：GB509742014S.北京：中国计划出版社，2 0 1 4.540（上接第2 3 7 页）参考文献：1 中华人民共和国铁道部.铁路桥涵设计基本规范：TB10002一2017S.北京：中国铁道出版社,2 0 1 7.2BS EN 1991-1-7 2006 Eurocode 1.Actions on structures.S:General Actions-Accident.2003.3American Association of State Highway and Transportation OfficialsLoad and Resistance Factor Design(AASHTO-LRFD)S.BridgeDesign Specifications SI Units Third Edition 2013,AASHTO,Washington,D.C.4Murray Y D.Users manual for LD-DYNA concrete materal model159 M.McLean:Federal Highway Administration,2007:1-92.5Murray Y D,Abu-Odeh A,Bligh R.Evaluation of LD-DYNA Con-crete materal model 159 M.McLean:Federal Highway Adminis-tration,2007:1-209.6Murray Y D.Users Manual for LS-DYNA Concrete Material Model159M.In:Report No.FHWA-HRT-05-062.McLean,VA,Federal Highway Administration,20077LS-DYNA KEYWORF USERS MANUAL M.Version971.Liv-ermore Software Technology Corporation,2007.8Tawil S,Severino E,Fonseca P.Vehicle collision with bridge piersJ.Journal of Bridge Engineering,2005,10(3):345-353.9中华人民共和国交通部.公路桥涵设计通用规范：JTGD60一2015S.北京：人民交通出版社,2 0 1 5.【1 0 中华人民共和国交通部.公路交通安全设施设计规范：JTGD812017S.北京：人民交通出版社，2 0 1 7.242