高层建筑工程室内消火栓给水系统水力计算.doc

高层建筑室内消火栓给水系记录算 例子：某宾馆建筑有地上10层和地下室一层，该建筑地上第一层层高为3.3 m，别的层高均为3.0 m，其设计系统图如图1，计算消防水箱储水量。

解：（1）最不利点拟定
通过系统图断最远点、最高点消火栓1′为最不利点。
（2）水枪喷嘴处所需水压
查表，水枪喷嘴直径选取19mm，水枪系数φ值为0.0097；充实水柱规定不不大于10m，选=10m，水枪实验系数值为1.20。
水枪喷嘴处所需水压

（3） 水枪喷嘴出流
喷口直径19mm水枪水流特性系数B为1.577。

取qxh=5L/s
则：
（4） 水带阻力
19mm水枪配65mm水带，衬胶水带阻力较小，室内消火栓水带多为衬胶水带。查表知65mm水带阻力系数值为0.00172.水带阻力损失：

（5） 消防栓口所需水压：
最不利点1ˊ消火栓口水压

(6)水力计算本
设计按不考虑自喷系统进行，则规范规定，室内消防流量不得不大于20L/s，消防竖管最小流量为10 L/s。同步，消防竖管布置，应保证同层相邻两个消火栓水枪充实水柱同步达到被保护范畴内任何部位。因而需要计算两根竖管消防流量。
按规范规定每根消防竖管直径应按通过流量经计算拟定，但不应不大于100mm。初步设计选取DN100。
管道局部水头损失，消火栓系统按管道沿程水头损失10％采用。
（6---1）消防水箱
有消防水箱时，应以水箱最低水位作为起点选取计算管路，计算管径和水头损失，拟定水箱设立高度和容积。管网水力计算采用枝状管网进行。
计算采用试算法，先假设离压力控制点最远点消火栓流量（普通为规范规定立管最小流量），计算控制点压力。通过采用逼近法调节最远点消火栓假设流量，直至计算得压力和控制点压力相似或者在误差规定范畴之内。
按图1，运用Excel，其立管x1计算成果见表1和表2。
表1 立管x1中1支水枪出流流量计算表

11号单管出水
假设流量q′xh11′（L/s）
H′xh11′
（m）
i1′-11′
(mH2O/m)
管长l1′-11′
(m)
计算控制点压力H′xh1（m）
实际控制点压力
Hxh1（m）
15
152.42
0.066
30
124.58
18.71
5
18.71
0.009
30
-11.00
18.71
8
44.78
0.021
30
15.46
18.71
9
56.15
0.025
30
26.99
18.71
8.4
49.17
0.022
30
19.91
18.71
8.3
48.05
0.022
30
18.78
18.71
8.29
47.94
0.022
30
18.67
18.71
备注：8.29<15因此双管出水计算如下

表2 立管x1中2支水枪同步出流流量计算表

q′xh11′（L/s）
H′xh11′
（m）
i10′-11′
(mH2O/m)
l10′-11′
(m)
q′xh10′（L/s）
H′xh10′（m）
q′xh11′+ q′xh10′
（L/s）
i10′-11′
(mH2O/m)
l0′-10′
(m)
H′xh1′（m）
15
152.42
0.066
3.3
14.8
149.3
29.85
0.234
27
129.3
8
44.78
0.021
3.3
7.69
41.56
15.69
0.071
27
16.68
8.3
48.05
0.022
3.3
8.00
44.83
16.30
0.077
27
20.11
8.2
46.95
0.021
3.3
7.90
43.73
16.10
0.075
27
18.95
8.1
45.86
0.021
3.3
7.80
42.64
15.90
0.073
27
17.81
备注： 合流量 16.10>15合 且经校核流速符合规定

通过表1计算可知，当采用1个消火栓出水时，其流量为8.29L/s；该流量不能满足消防流量为10 L/s规定，因而，消防立管需要2个消火栓同步出水。通过表2计算可知，消火栓11′和消火栓10′流量分别为8.20 L/s和7.90L/s，两者之和8.20L/s+7.90L/s=16.10L/s满足消防立管最小流量规定。因而，该立管同步出流水枪个数为2个，其设计流量为16.10L/s，管径取DN100。
以消防立管x1设计流量和最不利点控制压力，计算图1中0点处压力为：

则以0点处压力作为控制压力，采用试算法获得立管x2同步出流水枪数和及其各自设计消防流量，把同步出流水枪流量按最不利组合相加，即得到该立管设计消防流量。
按图1，运用Excel，其立管x2计算成果见表3

q’xh11（L/s）
H′xh11
（m）
i10-11
(mH2O/m)
l10-11
(m)
q′xh10（L/s）
H′xh10（m）
q′xh11+ q′xh10（L/s）
i10-11
(mH2O/m)
L0-10
(m)
H′xh1（m）
8
44.78
0.021
3.3
7.69
41.56
15.69
0.071
34
10.23
9
56.15
0.025
3.3
8.73
52.94
17.73
0.089
34
22.29
8.5
50.30
0.023
3.3
8.21
47.08
16.71
0.080
34
16.08
8.4
49.17
0.022
3.3
8.11
45.95
16.51
0.078
34
14.88
8.3
48.05
0.022
3.3
8.00
44.83
16.30
0.077
34
13.70
备注： 16.51>15合格,经校核流速符合规定

通过表3计算可知，消火栓11和消火栓10流量分别为8.40 L/s和8.11L/s，两者之和8.4L/s+8.11L/s=16.51L/s满足消防立管最小流量规定。因而，该立管同步出流水枪个数为2个，其设计流量为16.51L/s，管径为DN100。
以消防立管x2设计流量和0点控制压力，计算图1中水箱底竖管与横管交A点处压力为：

同理以A点处压力作为控制压力，采用试算法获得立管x5同步出流水枪数和及其各自设计消防流量，把同步出流水枪流量按最不利组合相加，即得到该立管设计消防流量。
按图1，运用Excel，其立管x5计算成果见表4

表4
q′xh11′‘（L/s）
H′xh11“
（m）
i10’-11”
(mH2O/m)
l10“′-11”
(m)
q′xh10”（L/s）
H′xh10”（m）
q′xh11′”+ q′xh10′”
（L/s）
i10”-11”
(mH2O/m)
l0”-10”
(m)
H′xh1”（m）
8
44.78
0.021
3.3
7.69
41.56
15.69
0.071
36
8.38
9
56.15
0.025
3.3
8.73
52.94
17.73
0.089
36
20.48
8.8
53.77
0.024
3.3
8.52
50.56
17.32
0.086
36
17.95
8.5
50.30
0.023
3.3
8.21
47.08
16.71
0.080
36
14.26
8.6
51.44
0.023
3.3
8.32
48.23
16.92
0.082
36
15.47
8.7
52.60
0.024
3.3
8.42
49.39
17.12
0.084
36
16.70
备注： 15.47>15合格,经校核流速符合规定

通过表4计算可知，消火栓11”和消火栓10”流量分别为8.60 L/s和8.32L/s，两者之和8.6L/s+8.32L/s=15.47L/s满足消防立管最小流量规定，且管径选DN100。
同理，可以拟定立管x3、x4、同步出流水枪数及各自流量，并最后拟定立管消防设计流量。
最不利区域为预设一处着火点，按规范所规定消防流量限定，最不利消防流量组合各种消火栓构成消防区域。普通位于消防系统中压力最大区域.即按一处着火点，其周边相应水枪出水状况，拟定最不利区域，所需消防总流量为31.98L/s,且水箱底部立管管径选DN150。
该设计中，最不利区域通过计算比较分析如图1所示，
则消防水箱10min消火栓系统储水量计算公式为：
=0.6×（16.51+15.47）=19.19 m3

式中：Q—消防水箱储水量，m3；
qx2—x2消防立管设计流量，L/s；
qx5—x5消防立管设计流量，L/s。
依照高层民用建筑设计防火规范，当室内消防用水量超过25L/s，经计算消防储水量超过18m3 时，任可采用18m3
应次水箱体积为18 m3。
（6---2）水泵选取
当设有消防水泵时，应以消防水池最低水位作为起点选取计算管道，计算水头损失，拟定消防水泵扬程。
对X1管进行计算如表格（6-2-1）和表（6-2-2）及表格（6-2-3）

表格（6-2-1）
推算过程
管段号
管长
节点号
管段I
节点流量
节点水头
管段流量

1’

5
18.713

1’—2’
3
2’
0.005
5.853
21.727
5.000
2’—3’
3
3’
0.019
6.252
24.784
10.853
3’—4’
3
4’
0.023
6.628
27.854
12.105
4’—5’
3
5’
0.026
6.984
30.932
12.879
5’—6’
3
6’
0.029
7.324
34.019
13.612
6’—7’
3
7’
0.032
7.650
37.114
14.309
7’—8’
3
8’
0.035
7.964
40.218
14.975
8’—9’
3
9’
0.037
8.266
43.330
15.614
9’—10’
3
10’
0.040
8.559
46.450
16.230
10’—A
2
A
0.043
0.000
48.536
16.825
A—11’
1.3
11’
0.025
8.860
48.790
8.860
A—B
10
B
0.018
0.000
48.705
17.419
B—C
10
C
0.017
0.000
48.873
17.400
C-D
10
D
0.017
0.000
49.040
17.360

表（6-2-2）
试算过程----分别对10,11点进行试算
管段号
管长
节点号
管段I
试算流量
接点水头
计算控制点水头
目的控制点水头
A—11
1.3
11’
0.023
8.50
45.81
44.54
48.54
1.3
11’
0.031
10.00
63.41
62.15
A点
1.3
11’
0.025
9.00
51.36
50.10
1.3
11’
0.027
9.20
53.67
52.41
1.3
11’
0.027
9.19
53.55
52.29
1.3
11’
0.025
8.86
49.78
48.51
10—B'
2
10
0.021
8.00
40.58
42.62

各色区别不同取值，而同色表达同步对两个管段取值，最后得到值就是最后值符合B控制点48.705 水头
2
10
0.023
8.50
45.81
47.86
2
10
0.023
8.51
45.92
47.97
2
10
0.023
8.58
46.68
48.73
2
10
0.023
8.57
46.57
48.62
2
10
0.023
8.56
46.46
48.51
11—B'
1.3
11
0.025
9.00
51.36
50.10
1.3
11
0.023
8.50
45.81
44.54
1.3
11
0.023
8.58
46.68
45.41
1.3
11
0.024
8.78
48.88
47.61
1.3
11
0.025
8.81
49.22
47.95
1.3
11
0.025
8.84
49.55
48.29
1.3
11
0.026
9.16
53.21
51.94
1.3
11
0.026
9.15
53.09
51.82
1.3
11
0.026
9.14
52.97
51.71
1.3
11
0.026
9.13
52.90
51.64
1.3
11
0.000

0.00
-1.30
B-B'
5
B
0.087
17.51
0.00
50.53

5
B
0.083
17.00
0.00
44.96

5
B
0.084
17.09
0.00
45.83

5
B
0.086
17.36
0.00
48.04

5
B
0.086
17.38
0.00
48.38

5
B
0.086
17.400
0.00
48.72

表（6-2-3）
试算过程----分别对10",11"点进行试算
管段号
管长
节点号
管段I
试算流量
接点水头
计算控制点水头
目的控制点水头
10"—D"
2
10"
0.021
8.00
40.58
42.62

各色区别不同取值，而同色表达同步对两个管段取值，最后得到值就是最后值符合C控制点48.873 水头
2
10"
0.023
8.50
45.81
47.86
2
10"
0.023
8.51
45.92
47.97
2
10"
0.023
8.58
46.68
48.73
2
10"
0.023
8.57
46.57
48.62
2
10"
0.023
8.56
46.46
48.51
11"—D"
1.3
11"
0.025
9.00
51.36
50.10
1.3
11"
0.023
8.50
45.81
44.54
1.3
11"
0.023
8.58
46.68
45.41
1.3
11"
0.024
8.78
48.88
47.61
1.3
11"
0.025
8.81
49.22
47.95
1.3
11"
0.024
8.80
49.11
47.84
1.3
11"
0.026
9.16
53.21
51.94
1.3
11"
0.026
9.15
53.09
51.82
1.3
11"
0.026
9.14
52.97
51.71
1.3
11"
0.026
9.13
52.90
51.64
1.3
11"
0.000

0.00
-1.30
D-D"
5
D
0.087
17.51
0.00
50.53
5
D
0.083
17.00
0.00
44.96
5
D
0.084
17.09
0.00
45.83
5
D
0.086
17.36
0.00
48.04
5
D
0.086
17.38
0.00
48.38
5
D
0.086
17.360
0.00
48.27
C-D
10
C
0.087
17.51
0
51.41

10
C
0.083
17
0
45.79
10
C
0.084
17.09
0
46.66
10
C
0.086
17.36
0
48.90
10
C
0.086
17.38
0
49.24
10
C
0.086
17.36
0
49.13

计算通过上表计算可知，管道B-C和管道C-D流量分别为 17.40L/s和17.36L/s，两者之和17.40L/s+8=17.36L/s=34.76L/s ,满足消防最小流量规定,横管管径选DN100，水池出水管管径选DN150。
则消火栓给水系统所需水压=48.873m.消火栓灭火总用水量=34.76l/s。选消防水泵6sh-9A型2台，1用1备。
（6-3）消防储水池
消防贮水按满足火灾延续时间内室内消防用水量来计算，即