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案例:三峡博物馆给排水及消防设计

年念1楼主
1楼2017-08-1110:50
摘要
简要介绍了三峡工程博物馆给排水及消防系统设计,指出了针对不同使用功能与净空高度的自动喷水灭火系统所采用的系统形式及设计参数,分析了设计中不同于常规设计的内容,阐明了博物馆在建筑分类、设计参数选用、非常规外形建筑喷头布置、室外消防管道敷设等方面的设计特点。
1工程概况
三峡工程博物馆位于湖北宜昌三峡坝区,是为展示三峡水利枢纽工程(又称三峡工程)建设过程中的人文精神和工程创新而建设的大中型科技类博物馆。图1为博物馆的外观效果。

博物馆地上2层,总建筑面积20 000 m2,主体建筑高度24 m,每层层高10 m,局部设置夹层,建筑分类为多层建筑;馆内主要包含4间主展厅、1间特色体验展厅即时空隧道、影院、架空于屋面的观景平台及临时展厅、文物库房、行政和技术办公用房、设备用房等。图2为建筑主要功能剖面。


2设计简介
2.1给排水系统
博物馆周边市政供水水压不低于0.55 MPa。1层至高位消防水箱均由市政给水管网直接供水,室内给水系统通过设置调压式减压阀减压使每个用水点的静压力均不超过0.2 MPa。
室内卫生间采用污、废水合流,设置环形透气管的排水系统;主屋面采用虹吸雨水系统,其他屋面采用重力雨水系统。屋面雨水排水设计重现期为10年,同时设置屋面溢流系统,总排水能力不小于设计重现期为50年的雨水量。

2.2室内消火栓系统
室内消火栓系统按多层公共建筑进行设计,采用不分区的临时高压消防给水系统,用水量为16.5 L/s,水源为有效容积360 m3的室内消防水池。高位消防水箱分2只,分别设置于屋面架空观光平台上部两侧的水箱间内,其有效容积均为10 m3,以满足多层公共建筑高位消防水箱的有效容积不小于18 m3的要求,同时设置消火栓系统稳压设备。

各层按室内任何部位有2支消火栓水枪的2股充实水柱同时到达的要求布置系统所采用的减压稳压消火栓,其充实水柱长度不小于13 m,栓口设定压力为0.5 MPa。

2.3自动喷水灭火系统
自动喷水灭火系统主要根据博物馆不同区域的功能及净空高度来确定系统的形式及设计参数,具体内容见表1。


自动喷水灭火系统采用临时高压消防给水系统,与消火栓系统共用室内消防水池及高位消防水箱,设置独立的系统稳压设备,系统设计用水量按表1所列的各系统最大设计用水量确定为80 L/s。

2.4大空间智能型主动喷水灭火系统
大空间智能型主动喷水灭火系统采用自动扫描射水高空水炮灭火装置,主要用于室内净空高度大于12 m的中庭、时空隧道及屋顶采用镀膜夹胶中空钢化玻璃、自然采光的公共平台,系统的设计参数见表2。


大空间智能型主动喷水灭火系统采用临时高压系统,与自动喷水灭火系统合用消防供水泵,其流量、扬程满足两个系统中最大的一个设计用水量及压力,在水炮射水避免受到障碍物的阻挡及受保护区域内任何一点均受到2股水炮射水保护的条件下,确定高空水炮的平面布置及所需的数量。

2.5室外管沟
室外道路下采用固定盖板管沟,非道路下采用活动盖板管沟,沟内主要布置室外消防管道、电缆管道、强弱电管道等。
3设计特点
3.1建筑分类
对于三峡工程博物馆的建筑分类,主要分歧在于屋面架空的观景平台是否应计入建筑高度,如计入,根据图2b,可认为建筑高度为30 m,则此博物馆属重要公共建筑,建筑分类即为一类高层建筑。但根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014,以下简称“建规”)附录A第A.0.1条第5款,“局部突出屋顶的瞭望塔、冷却塔、水箱间、微波天线间或设施、电梯机房、排风和排烟机房以及楼梯出口间等辅助用房占屋面面积不大于1/4者,可不计入建筑高度”。建筑设计中,观景平台与屋面的面积比为0.2,因此可不包含在博物馆的建筑高度内,可确定其为多层建筑。由此简化了建筑的防火分区和消防系统的设计,同时为安全起见,观景平台设置2部直接通向室外屋面的疏散楼梯。

3.2室内消火栓系统流量
《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014,以下简称“消水规”)规定,“对于体积大于50 000 m3的博物馆需同时使用4支消防水枪”、“对于室内净空高度超过8 m的民用建筑,消防水枪充实水柱应按13 m计算”。消防水枪13 m的充实水柱按照倾角为45°进行计算,其有效的灭火高度仅为10 m;对于博物馆室内净高为20 m的中庭来说,达不到“消水规”所规定的“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”。表3为在DN65消火栓、25 m长水龙带、19水枪、水枪倾角为45°的条件下,净空高度、水枪所需的充实水柱长度、消火栓栓口压力、水枪流量之间相互对应的技术数据。


消防水龙带及消火栓栓口的水头损失分别按0.046 MPa、0.02 MPa计算,充实水柱长度为22 m时,栓口实际压力为0.496 3 MPa,基本达到栓口动压不应大于0.5 MPa的极限。

实际设计中,为达到最大净空高度的保护,室内消火栓系统采用减压稳压型消火栓,栓口设定压力为0.5MPa。此条件下,单支水枪流量为8.24 L/s,同时作用的4支水枪所对应的系统实际流量为33 L/s;考虑到博物馆为设置室内自动喷水灭火系统的多层建筑,室内消火栓设计流量可按实际流量的50%计算,确定为16.5 L/s。

“消水规”所给出的消火栓系统设计流量实际为每支水枪在5 L/s时的系统流量,对于含室内大空间的建筑,实际设计流量需在室内净空高度的基础上,依据消防水枪的充实水柱长度、消火栓栓口的最大压力、同时使用的消防水枪的数量等要求计算确定,以趋于设计安全。

3.3主展厅自动喷水灭火系统设计基本参数
博物馆主展厅为净空高度10 m的非仓库类高大净空场所,《自动喷水灭火系统设计规范》(GB 50084-2001,2005年版,以下简称“喷规”)对于非仓库类高大净空场所的自动喷水灭火系统的基本参数仅列举了“中庭、影剧院、音乐厅、单一功能体育馆”及“会展中心、多功能体育馆、自选商场”等两大类适用场所,两类场所在喷水强度的设计参数上相差较大。未列入适用场所名单的博物馆主展厅的设计参数如何取值,对于确定馆内自动喷水灭火系统的流量、消防储水量、供水泵的技术参数、系统供水管道的管径等方面均有较大影响。自动喷水灭火系统的设计中,着重考虑了以下两点:
(1)博物馆与展览建筑的消防用水量与各自的体积具有同样的相关性。“消水规”3.5.2条中,博物馆包含在展览建筑内,与属于展览建筑的会展中心均依据建筑的体积来确定室内消火栓系统设计流量,两者在消防流量的确定方面具有相似性,而体育馆、影剧院等依据座位数来确定消防用水量。

(2)博物馆的功能具有发展性、适时调整性。博物馆建筑的消防设计应满足其功能适度调整的要求,并适应可持续发展的需要。

根据以上考虑内容,主展厅自动喷水灭火系统的设计采用非仓库类高大净空场所、室内净空高度8~12 m的会展中心的设计基本参数,即喷水强度12 L/(min·m2)、作用面积300 m2,喷头流量系数K=115。

3.4非常规外形条件下室内自动喷水灭火系统喷头的布置
图3为一层主展厅自动喷水灭火系统供水管道及喷头布置示意。剖面所展示的建筑外形为非常规的、形似坝体的梯形,45°倾角的阳极氧化铝复合板幕墙同时兼做建筑屋面。实际设计中参照“喷规”对斜屋面下喷头布置的要求,在45°复合板幕墙内侧同样布置供水管道及喷头,保护其下部的室内空间;对于幕墙与楼面的交接处,从烟气的气流组织来看,不等同于坡屋面的屋脊,不单独布置喷头,只需在其两侧布置的喷头与其间距不大于规范所规定的最大距离。


作为建筑外墙的阳极氧化铝复合板幕墙材料包含100 mm厚、密度120 kg/m3的岩棉保温层,满足建筑外墙保温的要求,自动喷水灭火系统仍采用常规的、动作温度为68 ℃的直立型喷头,系统的供水干管及支管在与支撑幕墙的横向或竖向的钢结构梁焊接的管道支架上进行铺设,喷头则避开钢梁沿幕墙进行布置。

3.5室外消防供水管道的布置
博物馆室外消防管道的设计中,如图4所示,利用建筑外表皮下局部可通行的室外隐蔽空间,将部分常规布置在地下的室外消防管道布置在地上,整个室外消防系统供水管道采用地上与地下相结合的敷设方式,见图5所示。




2 10
  • yyh365 2楼
    怎么联系到这个文章的作者呢,对于文中的消防水带的损失计算,本人算出来不是0.046MPa这个数据。望交流
    2017-8-15 10:48
  • yyh365 3楼
    yyh365 发表于 2017-8-15 10:48
    怎么联系到这个文章的作者呢,对于文中的消防水带的损失计算,本人算出来不是0.046MPa这个数据。望交流
    净空高度(m) 充实水柱(m) 水枪喷嘴压力(MPa) 水枪流量(L/S) 栓口所需压力 af系数 水带损失(MPa)
    10 12.7 0.1813 5.35 0.21 1.211 0.012
    13 17.0 0.2689 6.51 0.31 1.256 0.018
    15.1 19.9 0.3523 7.45 0.40 1.317 0.024
    15.8 20.9 0.3868 7.81 0.43 1.344 0.026
    16.5 21.9 0.4259 8.20 0.47 1.375 0.029
    18 24.0 0.5309 9.15 0.59 1.457 0.036
    20 26.9 0.7434 10.83 0.81 1.607 0.050

    这是本人计算 的数值,不知文中的水带阻力损失0.046MPa,是 怎么计算出来的。
    2017-8-15 10:51
  • qazw6789 4楼
    谢谢楼主分享
    2017-8-15 10:58
  • 徐全武 5楼
    好东西啊,值得收藏了慢慢看,会有收获啊
    2017-8-15 20:27
  • 丛林突击 6楼

    谢谢楼主分享!
    2017-8-15 21:23
  • 笨笨一号 7楼
    不是很明白学习中
    2017-8-16 08:51
  • luochongchong 8楼
    谢谢楼主分享
    2017-8-16 08:54
  • santyu 9楼
    前排学习了
    2017-8-18 09:33
  • 葡萄成熟时joe6 10楼
    非常感谢分享
    2017-10-15 10:27

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