消火栓计算题

消火栓计算题

某高级酒店，地下一层，地上16层，层高3.1米，建筑总高度为50.7米，总建筑面积为31500平方米。市政外网管径为DN300，有两根引入管，管径为DN100，市政水压力为0.3MPa，假定室外管网可满足室外消防用水量。试计算室内消火栓给水系统。室内消火栓系统图见图1，平面布置见图2。

图1 消火栓系统图

图2 消火栓平面布置图

解：

1. 消火栓间距的确定

（1）消火栓充实水柱长度确定

消火栓充实水柱按下面三种方法计算： 1）根据公式计算

ina

H S k s 1-层高=

（1）

式中 k S ——水枪的充实水柱长度，m ； 层高H ——为保护建筑物的层高，m ； α——水枪倾角，取450。

该酒店层高为3m ，代入（1）式计算得，0

1k 45sin 1

1.3S -=≈3m 。

2）按规范确定

根据《建筑设计防火规范》GB 50016—2006（下文简称《低规》）第8.4.3条规定，水枪的充实水柱应经计算确定，甲、乙类厂房、层数超过6层的公共建筑和层数超过4 层的厂房（仓库），不应小于10m ；故本建筑的充实水柱长度不应小于10m ，即0k S ≥10m 。 3）根据水枪出水量确定

① 根据规范规定的充实水柱确定

采用同种规格的消火栓，充实水柱长度 0k S =10m,水枪喷口直径 d f =19mm,水带长度 L d =25m ，采用直径d=65mm 衬胶水带。水枪喷嘴处出水压力按下式计算：

k

f k f q H S 1S 10ϕαα-=

（2）

式中 f α——实验系数，与充实水柱长度有关，4)01.0(8019.1K f S +=α；

ϕ——实验系数，与水枪喷嘴口径有关；

k S ——水枪充实水柱长度，m ； q

H ——水枪喷嘴处造成一定长度的充实水柱所需的压力，kPa ；

查表得f α=1.30，ϕ=0.0097，代入（2）式中得：

mH 2O 58.138.13510

2.10097.0110

2.110110==⨯⨯-⨯⨯=

-=

kPa S S H K

f K f q ϕαα

水枪出水量按下式计算：

q xh BH q = (3)

式中 xh q ——水枪射流量，L/s ；

B ——水枪水流特性系数，与水枪喷嘴口径有关，d f =19mm 时，

取1.577；

q H ——同（2）式，mH 2O 。

将q H =13.58 mH 2O ，B=1.577代入（3）式得：

s L BH q q xh /6.48.51377.51=⨯==

规范规定每支水枪最小流量为x q =5L/s ，所以当0k S =10m 时，水枪出水量不满足规范要求。

② 根据水枪最小出流量反算消火栓充实水柱长度 根据下式计算：

B

q

H xh q 2

= （4）

式中 q H ——同（2）式；

xh q ——每支水枪最小出流量，L/s ； B ——同（3）式。

取x q =5L/s ，B=1.577代入（4）式中得：

a O mH B q H xh q .5kP 15885.15577

.1522

2

====

根据水枪喷口处压力计算K2S ： 将（2）式变形得： )

10(S K2q f q

H H •+•=

ϕα （5）

式中 2S H k q f 、、、ϕα同（2）式。 将上述数据代入（5）式中可得：

)

10(S K2q f q

H H •+•=

ϕα=114.5kPa=11.45 mH 2O

所以，{}{

}5.41,1310max S max S 210k ，，，设==k k k S S =11.45 mH 2O ，取12 mH 2O 根据设k S =12 mH 2O 可再计算水枪的实际出流量：

1.21121.00809.11)01.0(8019.14

4=⨯+=+=）（设k f S α

此时的水枪喷嘴处压力： ϕ

α-•=

f

k q S H 设1

1 （6）

式中 q H 、f α、ϕ、设k S 同（2）式，设k S =12 mH 2O ，代入（6）可得：

O mH kPa S H f

k q 29.161690097

.021

.1121

1

1

1==-⨯=

-•=

ϕ

α设

水枪口实际出水流量为：

s BH q q xh .2L/5.91677.51=⨯==

本设计选用65mm 衬胶水带，水带长度25m ，查表得水带阻力系数

d A =0.00172，计算水带水头损失；

2

xh d d d q L A H = （7）

式中 d H ——水带水头损失，kPa ；

d A ——水带阻力系数； d L ——水带长度，m ；

xh q ——同（3）式。

将d A =0.00172，d L =25m ，xh q =5.2L/s 代入（7）得：

22.25250172.00⨯⨯==xh d d d q L A H =1.16 mH 2O

消火栓局部水头损失为k H =2 mH 2O ； 根据下式计算最不利消火栓口压力：

k d q xh H h H H ++= （8）

式中 xh H ——消火栓口水压，kPa ；

q H ——水枪喷嘴处的压力，kPa ；

d h ——水带的水头损失，kPa ；

k H ——消火栓栓口水头损失，kPa 。

k d q xh H h H H ++==169+11.6+20=200.6kPa=20.06 mH 2O 。

（2）消火栓保护半径的确定

消火栓保护半径按下式计算：

d s R L L =+ （9）

式中 R ——消火栓保护半径，m ；

L d ——水带有效长度，考虑水带的转弯，取折减系数为0.8；