傅 斌

(重慶大學(xué) 城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院，重慶 400045)

城市管理水平體現(xiàn)著一個國家管理的先進(jìn)程度，而消防作為城市公共安全和公眾服務(wù)在各個時期都是城市管理的重中之重，從我國國情來看更是這樣[1]。在建筑消防滅火系統(tǒng)中，室內(nèi)消火栓系統(tǒng)是目前建筑主要的消防設(shè)備。對于室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計，國家現(xiàn)行有關(guān)消防規(guī)范作了若干規(guī)定，但在實際工程設(shè)計中尚存在較多定性、不定量的問題，給工程設(shè)計與審查帶來較多不確定因素。在工程設(shè)計中，消火栓的設(shè)置需要根據(jù)建筑物的實際情況，既要滿足有效滅火的要求，又要減少消防立管，節(jié)省安裝投資。因此，有必要對室內(nèi)消火栓保護(hù)半徑計算公式的選擇進(jìn)行分析探討，以便更好地在工程實際中應(yīng)用。

1 計算原理

1.1 基本概念

(1) 水槍充實水柱長度。水槍射流在直徑為26～38 mm圓斷面內(nèi)、包含全部水量75%～90%的密實水柱長度稱為水槍充實水柱長度[2]。

(2) 水槍充實水柱長度幾乎與傾角無關(guān)，在計算時水槍充實水柱長度與充實水柱高度可視為相等[3]。

(3) 水槍充實水柱所及之處均為有效滅火點。水槍充實水柱見圖1。

圖1 水槍充實水柱

1.2 消防規(guī)范相關(guān)規(guī)定

(1) 《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB 50016-2006 第8.4.3條第7款規(guī)定：室內(nèi)消火栓的布置應(yīng)保證每一個防火分區(qū)同層有兩支水槍的充實水柱同時到達(dá)任何部位。建筑高度小于等于24.0 m且體積小于等于5 000 m3的多層倉庫，可采用1支水槍充實水柱到達(dá)室內(nèi)任何部位。水槍的充實水柱應(yīng)經(jīng)計算確定，甲、乙類廠房、層數(shù)超過6層的公共建筑和層數(shù)超過4層的廠房(倉庫)，不應(yīng)小于10.0 m；高層廠房(倉庫)、高架倉庫和體積大于25 000 m3的商店、體育館、影劇院、會堂、展覽建筑，車站、碼頭、機(jī)場建筑等，不應(yīng)小于13.0 m；其它建筑，不宜小于7.0 m[4]；

(2) 《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB 50045-95 第7.4.6.2條規(guī)定：消火栓的水槍充實水柱應(yīng)通過水力計算確定，且建筑高度不超過100 m的高層建筑不應(yīng)小于10.0 m；建筑高度超過100 m的高層建筑不應(yīng)小于13.0 m[5]。

1.3 兩種消火栓保護(hù)半徑的計算公式

1.3.1 推薦的水槍上傾角為45°的消火栓保護(hù)半徑計算公式

R=Ld+Ls=Ld+0.71Sk

(1)

式(1)中R為消火栓保護(hù)半徑(m)；Ld為水龍帶敷設(shè)長度(m)，一般取20 m，考慮到水龍帶的轉(zhuǎn)彎曲折應(yīng)為水龍帶長度乘以折減系數(shù)0.8～0.9；Ls為水槍充實水柱在平面上的投影長度(m)；Sk為水槍充實水柱的長度(m)。

1.3.2 合理的消火栓保護(hù)半徑公式

(2)

式(2)中H1為室內(nèi)最高著火點離地面的高度或被保護(hù)建筑物的層高(m)；H2為水槍噴嘴離地面的高度(m)，一般取1 m。

1.3.3 水槍充實水柱計算公式

Sk=(H1-H2)/sinα

(3)

式(3)中α為水槍上傾角(°)，α一般取45°。

由式(3)看出：水槍充實水柱、層高、上傾角三者密切關(guān)聯(lián)。對于給定的某一建筑物來說，層高一定，上傾角和充實水柱為一一對應(yīng)關(guān)系，其大小可根據(jù)建筑物內(nèi)部布置情況靈活選定，上傾角45°只是其中一種情況。所有設(shè)計中上傾角皆取45°是不合理的。角度過大會加大消防人員消防時操作難度，因此需加以限制，一般規(guī)定不大于45°[6]。

2 案例分析

一般情況下，充實水柱長度要求不小于10 m者居多，取Sk=10 m，α=45°，則：H1=Sk·sin 45°+H2=10×sin 45°+1=8 m。

由上可知，如要在水槍仰角為45°的情況下充分發(fā)揮水槍的充實水柱，建筑物的層高要達(dá)到8 m，這在實際情況中是很少的。一般常見的建筑物如住宅，層高一般不超過3 m，辦公樓、賓館、醫(yī)院、學(xué)校等公用建筑，層高一般在3.6 m左右[7]。按水槍仰角為45°計算，則：

前者所需充實水柱長度：Sk=(H1-H2)/sin 45°= (3-1)/sin 45°=2.8 m

后者所需充實水柱長度：Sk=(H1-H2)/sin 45°=(3.6-1)/sin 45°=3.7 m

假設(shè)一公用建筑層高為4 m，規(guī)范規(guī)定其最小充實水柱長度為10 m，水龍帶長度為20 m，則：

按式(3)計算，所需充實水柱長度為：Sk=(H1-H2)/sinα=(4-1)/sin 45°=4.2 m<10 m

按式(1)計算，R1=Ld+Ls=Ld+0.71Sk=20×0.8+0.71×4.2=19m

R1

由此可見，當(dāng)建筑物所需的充實水柱小于規(guī)范所規(guī)定的最小充實水柱時，按水槍仰角45°計算消火栓保護(hù)半徑，除了不能充分發(fā)揮消火栓充實水柱的作用、浪費(fèi)能量、提高泵的造價外，同時又增加了消火栓的數(shù)量，同樣提高了工程造價，致使消防設(shè)計不能做到經(jīng)濟(jì)、合理[7]。

再假設(shè)一公用建筑層高為9m，規(guī)范規(guī)定其最小充實水柱長度為10m，水龍帶長度為20m，則：

按式(3)計算，所需充實水柱長度為：Sk=(H1-H2)/sinα=(9-1)/sin45°=11.3m>10m

按式(1)計算，R1=Ld+Ls=Ld+0.71Sk=20×0.8+0.71×11.3=24m

R1>R2，為了充分發(fā)揮消火栓充實水柱的作用，取R1為宜。

由此可見，當(dāng)建筑物所需的充實水柱大于規(guī)范所規(guī)定的最小充實水柱時，按水槍仰角45°計算消火栓保護(hù)半徑，能充分發(fā)揮消火栓充實水柱的作用，減少消火栓的數(shù)量，降低工程造價，使消防設(shè)計做到既經(jīng)濟(jì)又合理。

3 結(jié) 語

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊藝，青宏虹. 城市消防預(yù)警系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成[J]. 重慶工商大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2005(4)：368-372

[2] 王增長. 建筑給水排水工程[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005

[3] 給水排水設(shè)計手冊：第2冊[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001

[4] GB 50016-2006 建筑設(shè)計防火規(guī)范[S]. 北京：中國計劃出版社，2006

[5] GB 50045-95高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范[S]. 北京：中國計劃出版社，2005

[6] 孟相民. 室內(nèi)消火栓保護(hù)半徑的設(shè)計計算[J]. 工業(yè)用水與廢水， 2000，31(6)：51-52

[7] 楊印勝，呂海娥. 關(guān)于消火栓保護(hù)半徑的計算[J]. 中國給水排水, 1999，15(10)：24-25