建筑消防技术课程设计

本设计是针对超市工程设计及其计算，其工程概况为：占地面积约为981平方米。有地下室,地上部分共有7层,建筑高度为28.8m。地下室内有水泵房。通过设计使我们掌握了有关消防工程中自动喷水灭火系统、消火栓系统及消防水箱和水泵房设计的基本知识，了解了管道的布置﹑水力计算﹑水泵的选择﹑水箱水池的计算等相关知识。

自动喷水灭火系统是一种在发生火灾时，能自动打开喷头喷水灭火并同时发出火警信号的消防灭火设施。自动喷水灭火系统由水源、加压贮水设备、喷头、管网、报警装置等组成。

该建筑防火等级属于中危险级Ⅰ级,本设计采用的闭式自动灭火系统中的湿式系统，闭式自动喷水灭火系统一般由闭式喷头、管道系统、湿式报警阀、报警装置和供水设施等组成。发生火灾时，建筑物内温度升高，当温度升高到足以打开闭式喷头上的闭锁装置时，喷头即自动喷水灭火，同时阀门通过水力警铃发出报警信号。湿式自动喷水系统是世界上使用最早、应用最广泛、灭火速度快、控火率较高，系统比较简单的一种自动喷水灭火系统。

关键词：消火栓，自动喷洒，设计。

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目录

第一章 原始资料............................................................................................................ 3

1.1 工程概况............................................................................................................ 3 1.2 设计资料............................................................................................................ 3

1.3查询资料 ............................................................................................................ 3 第二章 室内消火栓系统的设计 ............................................................................ 4 2.1方案确定 ............................................................................................................ 4 2.2 消火栓系统的组成.............................................................................................. 4 2.3 室内消火栓的选用.............................................................................................. 4 2.4 消火栓管网的布置与安装 ................................................................................... 5 2.6 设计计算............................................................................................................ 6

2.6.1 室内消火栓系统设计说明......................................................................... 6 2.6.2 详细计算 ................................................................................................. 6

2.6.3 消防泵的计算和选择...............................................................................11

第三章 自动喷洒灭火系统设计......................................................................................11

3.1方案确定 ...........................................................................................................11 3.2 自动喷洒系统的组成 ........................................................................................ 12 3.3 喷头的选用与布置............................................................................................ 12 3.4 管道的布置 ...................................................................................................... 13 3.5 管材、阀门、喷头选择..................................................................................... 13 3.6 设计计算.......................................................................................................... 14

3.6.1 自动喷水灭火系统基本设计数据 .............................................................. 14 3.6.2 详细计算 ................................................................................................. 14

第四章 消防水箱水池设计............................................................................................ 18

4.1消防水箱计算 ................................................................................................... 18 4.2消防水池的计算 ................................................................................................ 18 致 谢 ................................................................................................. 错误！未定义书签。 参考文献........................................................................................................................ 19

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第一章 原始资料

1.1 工程概况

该超市占地面积约为981平方米。建筑高度为28.8m。

有地下室,地上部分共有七层, 地下一层为消防泵房和设备间，地上一到六层为超市，七层为水箱间。

1.2 设计资料

此次设计主要是对该楼进行消防设计，包括消火栓系统和自动喷洒系统。 图纸资料包括地下一层消防平面图，一~五层消防平面图，六层消防平面图，七层消防平面图。设计完成后，图纸内容还要包括消火栓系统图和自动喷洒系统图。

1.3查询资料

为保证设计准确完善进行，还需查阅相关书籍，长春地区冻土深度为1.69m，管道埋深时应比冻土深20cm，且还要包括室内外高差0.45m，因此，管道埋深不低于2.34m。

水箱管道应包括溢水管，泄水管，进水管，出水管。泄水管和出水管距箱底100mm，进水管距箱顶200mm，溢水管距箱顶150mm。

水池壁厚的选取（我建议选取在150~300），因为太厚对温度应力不利，太薄，会对施工造成难度。

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第二章 室内消火栓系统的设计

2.1方案确定

室内消防给水系统包括常高压、临时高压和低压消防给水系统。

1.常高压消火栓给水系统，水压和流量任何时间和地点都能满足灭火时的所需的水压和流量，系统中不需要设消防泵的消防给水系统。

2.临时高压给水系统，水压和流量平时不完全满灭火时的需要，在灭火时启动消防泵。当稳压泵稳压时，可满足压力，但不满足水量；当屋顶消防水箱稳压时，建筑物的下部可满足压力和流量，建筑物的上部不满足压力和流量。临时高压消防给水系统，多层建筑管道的压力应保证用水总量达到最大且水枪在任何建筑物的最高处时，水枪的充实水柱不小于10m；高层建筑应满足室内最不利点灭火设施的水量和水压要求。

3.低压消火栓给水系统，管道的应力应保证灭火时最不利点消火栓的水压不小于0.1Mpa。满足或部分满足消防水压和水量要求，消防时可由消防车或由消防泵提升压力，或作为消防水池的水源水，由消防泵提升压力。

综上所述，此次消防工程设计采用临时高压给水系统。

2.2 消火栓系统的组成

本设计中,消火栓系统的组成如下:

消火栓系统:消火栓用泵、消火栓、消防管道、水泵接合器组成。

2.3 室内消火栓的选用

1室内消火栓给水管网布置为环状，与临时高压给水系统相连，当其中一条进水管发生故障时，另一条仍能供给系统所需用水量；

2．据《建筑防火设计规范》，确定室内消火栓消防用水量为20L/s，每根竖管最小流量为15L/s；室内消火栓的布置间距最大不超过30m；

3．室内消火栓水枪的充实水拄不应小于10m，消火栓口径应为65mm，水枪口径应为19mm，保护半径不应超过25m。同层相邻室内消火栓的间距不应小于

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50ｍ，但高层汽车库和地下汽车库的室内消火栓的间距不应大于30ｍ。

4． 室内消火栓应设在明显易于取用的地点，栓口离地面高度宜为1.1ｍ，其出水方向宜与设置消火栓的墙面相垂直。

2.4 消火栓管网的布置与安装

1．室内消防管网应布置成环状，向其供水的输水干管不应小于2条，其中1条发生故障时，其他输水干管仍然满足消防给水系统设计流量；在室内消防管不能形成环状网时，可利用室外给水管网与进水管形成环状网。

2．室内消火栓给水管网布置为环状，与临时高压给水系统相连，当其中一条进水管发生故障时，另一条仍能供给系统所需用水量；。

3．设有两台或两台以上消防泵的泵站，应有两条或两条以上的消防泵出水管与室内的消防管网连接。

4．当建筑物内同时设有消火栓给水系统和自动喷水消防系统时，可共用一个消防水泵房。但应将自动喷水设备管网与消火栓给水管网分开设置。

5. 室内消火栓的布置，应保证有两支水枪的充实水柱同时到达室内任何部位。

6. 室内消火栓的布置间距根据两支水枪同时到达室内任何部位为原则，经计算确定。

7. 水枪的充实水柱长度应由计算确定，一般不小于7 m，但超过6层的层用建筑、库房，人防工程，车库和建筑高度不超过100 m的高层建筑，不应小于10 m。

2.5 管材、阀门的选择

1．消火栓管道安装

本设计中,消火栓管道安装要求与生活给水管基本相同,管材采用热浸镀锌钢管。

2．消火栓立管管径为DN100mm，消火栓口径为65 mm,水枪喷嘴直径为 19mm，水龙带为麻织内衬胶，直径65 mm，长25 m；

3．消火栓口离地面高度为1.1 m。

4.消火栓管径DN≤80采用丝接，DN>80沟槽连接。

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5.在消火栓系统中，阀门均采用具有明显启闭标识的蝶阀。

6.防腐要求：对于明装管道可刷两道油漆进行防腐，暗装管道不做防腐要求。

2.6 设计计算

2.6.1 室内消火栓系统设计说明

消火栓给水系统水力计算的主要任务是根据规范规定的消防用水量及要求使用的水枪数量和水压确定管网的管径，系统所需的水压，水池、水箱的容积和水泵的型号等。

该建筑总长32.84 m ,宽29.87 m.,高度28.8m.。按《建筑设计防火规范》（GB 50016-2006）要求，消火栓间距应保证统称任何部位有两个消火栓的水枪充实水柱同时到达。

选用DN65消火栓，水枪口径19 mm，衬胶水龙带长L=25 m。

2.6.2 详细计算

根据规范要求，消火栓的布置间距应保证同一层任何部位有2支消火栓的水枪充实水柱同时到达。

1.水枪充实水柱长度

取水枪的上倾角α= 45°，则充实水柱长度按下式计算：

SkH1H2sin451.41(H1H2)

其中，H1 —— 室内最高着火点离地面的高度，m； 取3 .6m。

H2 —— 水枪喷嘴离地面的高度，m； 一般取1m。

由此可得出水枪充实水柱长度约为3.67.

2.消火栓保护半径

RCLdh

其中，C —— 水带展开时的弯曲折减系数， 取0.85.

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Ld —— 水带长度，Ld＝25 m

—— 水枪充实水柱倾斜45°时的水平距离。

h水枪的上倾角一般按45°计算，则

Ls0.71Sk

消火栓布置保护半径计算： R=0.85×25+0.71×3.67=23.86m

在消火栓平面布置时，结合建筑平面图，以23.86m为消火栓保护半径，室内消火栓应设在明显易于取用的地点.

栓口离地面高度宜为1.1m，其出水方向宜与设置消火栓的墙面相垂直。消火栓口径DN65mm，配备水龙带长度为25m，水枪喷嘴口径19mm。 2.水枪喷嘴处所需的水压：

本设计中，经查表，水枪喷口直径选19mm，水枪系数值为=0.0097，充实水柱Hm取12(mH2O)，，水枪实验系数f值为1.21。因此，水枪喷嘴处所需水压为：

Hq 1ffHmHm=

1.21121-0.0971.211216.9mH2O

式中：Hq—水枪喷嘴处水压，(mH2O)；

f—水枪实验系数，取1.21; Hm—水枪充实水柱，取12(mH2O)；

 —与水枪喷嘴口径有关的阻力系数，查表得=0.0097。 3.水枪喷嘴的射流量

喷嘴口径19mm的水枪水流特征系数B为1.577。 qxhBHq＝1.57716.95.2L/S

式中：qxh—水枪的射流量，L/s;

Hq—水枪喷嘴处水压，(mH2O)；

B —水枪水流特性系数，与水枪喷嘴口径有关，查表得B=1.577。

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4.水带阻力损失：

本设计中，19mm的水枪配65mm的水带，衬胶水带阻力较小，室内消火栓水带多为衬胶的。因此，本设计中亦选择衬胶水带，查《建筑消防工程学》表7.8可知65mm的水带阻力系数Ad值为0.00172、qxh5.2、Hq17因此，水带阻力损失为：

HdAdLdqxh0.00172255.21.16 mH2O 式中：Hd—水带阻力损失，(mH2O)；

Ad—水带阻力系数，查表得AdLd22=0.00172；

—水带有效长度，m；

qxh—水枪喷嘴出流量， L/s

5.消火栓口所需水压HXh：

HxhHdHqHskAdLdq2xhqxhB2Hsk1.165.221.577220.31 mH2O

式中：Hxh—消火栓口的水压，(mH2O)；

Hq—水枪喷嘴处水压，(mH2O)；

hd—水带的水头损失，(mH2O)

Hk—消火栓口水头损失，(mH2O)；本设计取2 (mH2O)。

6.管径的确定

根据给水管道中设计流量，按下列公式，即可确定管径：

QDπD44Qπv2v3.140.065440.0053.14421.40.005m/s3

0.067m7.沿程损失

i0.0000107vdi21.3=0.07

v—管内水的平均流速，消火栓给水管道的设计流速不宜大于2.5m/s。

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dj—管道的计算内径，取值应按管内径减1mm计算,m。

沿程水头损失按下试计算 hyiL=0.07×25=1.75kpa

式中：hy—管段的沿程水头损失，mH2O L—计算管段的长度，m i—管道单位长度的水头损失 局部水头损失按沿程的10%计算 8.最不利管段消火栓压力

H=H1H2H3 = 3.6+ (1.75+0.175)+ 20.31=25.835 mH2O

H1——高差，m

H2——沿程加局部阻力，m H4——消火栓口所需水压HXh，m。

按照最不利点消防竖管和消火栓的流量分配要求，

最不利点的水枪喷嘴出流量满足要求，则其他均满足要求。进行消火栓给水系统水力计算，管段1-2水流量q=5L/S，管长L=3.6m，查《高层建筑给水排水设计手册》67页，管径DN=100mm，v=0.58m/s时，i=0.0.00749，则此管段的沿程水力损失为：i*L=0.027kpa。

按附录图1.1管路计算，配管水力计算见表。

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表1-1 消火栓给水系统配管水力计算表

计算管段 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 设计秒流量q(L/S) 5 10 15 5 20 20 20 20 管长L(m) 3.6 3.6 13.6 2.6 57 11 1.8 13.2 管径DN(mm) 100 100 100 100 125 125 125 125 流速i(kpa/m) i×L(kpa) V(m/s) 0.58 1.15 1.73 0.58 1.51 1.51 1.51 1.51 0.00749 0.0269 0.0602 0.00749 0.0345 0.0345 0.0345 0．0345 0.027 0.097 0.819 0.019 1.97 0.3795 0.0621 0.455 3.829 h'3.829 管路总的水头损失为1.1h=1.1x3.829=4.21kpa(mH2O)

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2.6.3 消防泵的计算和选择

消防水泵的扬程按下式计算

HbHXhHgHX

式中：Hb—消防水泵的压力，mH2O；

HXh—最不利点消火栓所需压力，mH2OHg；

—管网的水头损失，mH2O；

—消防水池最低水位于最不利点的压力差，mH2O。

HZ由前计算可知，消防水量为20L/S;最不利消火栓所需压力为20.31mH2O，消防水池与最不利点消火栓之间的高度为22.5m。

Hb=20.31+22.5+4.21=50.335mH2O

根据QX=20L/S，Hb=50.335mH2O选泵，选用消防泵型号为：ISL—65—250B型泵 ，泵的性能：QX=24 L/S，Hb=59mH2O，轴功率为 19.2KW。

第三章 自动喷洒灭火系统设计

3.1方案确定

室内消防给水系统包括常高压、临时高压和低压消防给水系统。

此次消防工程设计采用临时高压给水系统。选取原则详见本设计说明2.1节。

《高层民用设计防火规范》（GB50067-95）的规定：建筑高度不超过100m的一类高层建筑及其裙房，除游泳池、溜冰场、建筑面积小于5.0m2的卫生间、普通住宅、设集中空调的住宅的户内用房和不宜用水扑救的部位外，均应设自动喷水灭火系统。

自动喷水灭火系统包括湿式自动喷水灭火系统、干式自动喷水系统、预作用

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式自动喷水灭火系统和雨淋系统及其他灭火系统。

1.湿式自动喷水灭火系统是充满水的管道系统上安装有自动喷水闭式喷头，并且至少与一个自动给水装置相连，当喷头受到来自火灾释放的热量驱动打开后，立即喷水灭火。

2.干式自动喷水系统是干式报警阀后充满有压空气或氮气的管道系统上安装有自动喷水闭式喷头，当喷头受到来自火灾释放的热量作用后，喷头首先喷射管道中的气体，排出气体后，有压水通过管道到达喷头喷水灭火。

3.预作用式自动喷水灭火系统在准工作状态时预作用报警阀后配水管道不充水，配套设置的火灾自动报警系统自动联锁或远程控制、手动启动预作用报警阀后，配水管道充水转换为湿式自动喷水灭火系统。

4.雨淋系统是由火灾自动报警系统或传动管控制，自动开启雨淋报警阀和启动供水泵后，向开式洒水喷头供水的自动喷水灭火系统，亦称为开式系统。

综上所述，本次消防工程设计采用湿式自动喷水灭火系统。

3.2 自动喷洒系统的组成

自动喷水灭火系统特指由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置（水流指示

器或压力开关）等组件，以及管道、供水设施组成的自动灭火系统。自动喷水灭火系统是一种在发生火灾时，能自动打开喷头喷水灭火并同时发出火警信号的消防灭火设施，系统在火灾发生后能通过各种方式自动启动，并能同时通过加压设备将水送入管网维持喷头洒水灭火一定时间。

3.3 喷头的选用与布置

1喷头的选择和应用应根据保护场所的火灾危险性、保护空间的建筑构造、自动喷水灭火系统本身的特点，以及喷头的流量系数、热敏指数RTI和最大保护面积来确定。在实际工程设计中应考虑下列问题：

在无吊顶的场所应采用直立型喷头，在有吊顶的场所喷头应采用下垂型喷头或吊顶型喷头；轻危险等级、中危险I级居住（住宅和宾馆）和办公场所可采用边墙型喷头。

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中、轻危险等级场所和保护生命场所宜采用快速反应喷头，如公共娱乐场所、住宅、中庭环廊、医院、疗养院的病房及治疗区域，老年、少儿、残疾人的集体活动场所等。严重危险场所发生火灾时，燃烧加速度快，快速释放大量的热量。由于快速反应喷头对热更敏感，有可能造成大面积的喷头开启，从而使开启喷头数量超过设计水平，导致喷水强度不足，即实际喷水强度小于所需喷水强度，而无法实现灭火，因此不适用。另外，对于设置在不宜捕捉热量之处的喷头，可采用快速反应喷头，与货架内置喷头等等。

2扩展覆盖面喷头仅用于天花板或吊顶平滑无障碍物的轻危险等级或中危险I级的场所，其喷水强度不应低于《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001）表5.1.1中的要求，且保护面积和间距应是经过特殊认证的。

3当保护场所的喷水强度不小于12 L/（min•m2）或者经计算喷头的工作压力大于0.15 MP a时，宜采用流量系数较大的标准喷头，目的是降低消防泵的供水压力，节省投资。所以自动喷灭火系统选用标准喷头,水流指示器采用ZSJZ型,安全信号阀采用AXD71-16型,报警装置采用ZSFZx100型湿式自动喷水报警阀成套安装。喷头安装高度平吊顶 ,其最大工作压力不超过1.2MPa。

3.4 管道的布置

自动喷水灭火系统报警阀后的管道布置应合理，一般布置成枝状管网，以减少管径节约投资，同时方便施工与维修。但每根配水支管或配水管的直径不宜小于25毫米。而且每根配水支管设置的喷头数，轻、中危险级建筑物不应多于8个，严重危险级建筑物不应多于6个。管道上的控制阀应设置在不会结冰和维护方便的房间里。

3.5 管材、阀门、喷头选择

1．管道均采用热浸镀锌钢管，应采用沟槽式连接件或丝扣、法兰连接。 2.湿式报警阀和流量指示计处采用电信号阀，其他处均使用具有明显启闭标识的电信号阀。

3．设置吊架和支架位置以不妨碍喷头喷水为原则，吊架距喷头的距离应大于0.3 m，距末端喷头的距离小于0.7 m。

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4．配水管道的工作压力不大于1.2 MPa，并不设置其它用水设施。配水管入口处压力不大于0.4 MPa

5．供水干管在便于维修的地方设分割阀门，阀门经常处于开启状态。5水平管道上法兰间的管道长度不宜大于20m，立管上法兰间的距离不应跨越3 个及以上楼层。配水管两侧配水支管控制的标准喷头数不超过8 个。水平安装的管道宜有坡度，并坡向泄水阀，坡度设计为0.003，以便排空。

3.6 设计计算

3.6.1 自动喷水灭火系统基本设计数据

该建筑物火灾危险等级为中危险I级。 设计喷水强度为 6L/(min×m2

), 设计作用面积 A=160 m2， 最不利喷头工作压力 0.1MPa, 喷头流量系数 K=80， 喷头最大保护面积 12.5 m2。

3.6.2 详细计算

采用作用面积保护法进行设计计算 1.每个喷头的喷水量为： qK10P 式中：q—喷头出水流量，L/s；

p—喷头工作压力，MPa,本设计取0.1 MPa； K—喷头流量系数，标准喷头K=80。

qK10P80100.180L/min1.33L/s

2.作用面积内的设计秒流量为：

Qsnq251.3333.25 L/s

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式中：Qs—系统设计流量，L/s；

q—喷头出水流量，L/s；

n—最不利点处作用面积内的喷头个数。 3.作用面积内的计算平均喷水强度为： q19801609.5 L/(minm)2

此值大于规定要求6L/(minm2) 4.喷头保护半径为 R32.82222.05m

5.作用面积内最不利点的4个喷头所组成的保护面积为

F4=（0.64+3+1.6）×（1.4+2.8+1.8）=31.44 每个喷头的保护面积为：F1=F4/4=7.86 L/(minm2)

其平均喷水强度为：q=80÷7.86=10.2 L/(minm2)〉6L/(minm2) 从系统最不利点开始编号，管段的流量仅计算在作用面积范围内的喷头，作用面积以外的喷头不计，管段1-2设计秒流量1.33L/s、管长3.2m、管径25mm、流速2.5m/s、比磨阻i查阅《高层建筑给水排水设计手册》67页得出i=0.738Kpa/m，ixL=0.738x3.2=2.36kpa。其他管段水力计算见表。

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自动喷洒灭火系统水力计算表

计算管设计秒喷头个管段 流量数 长管径流速i(Kpa/m) i×L(kpa) L(m) DN(mm) V(m/s) q(L/S) 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 1.33 3.99 5.32 14.63 29.26 33.25 33.25 33.25 33.25 33.25 1 3 4 11 22 25 25 25 25 25 3 6 3 2.6 2.6 2.6 7 40.93 15.06 12.87 25 32 40 65 80 80 100 125 150 100 2.50 2.79 1.84 2.5 2.71 1.30 1.73 1.23 0.9 1.26 0.738 0.605 0.169 0.311 0.049 0.270 1.57 0.0298 0.0129 0.019 2.214 1.815 0.507 0.8086 0.1274 0.702 10.99 1.22 0.19 0.244 18.817 h'18.817 6.则管段总损失h12h101.218.8171032.6kpa 7.消防泵的供水压力按下式计算

HbH0Hzh （3-9）

式中：Hb—消防泵的供水压力，kpa；

H0—最不利点喷头的工作压力，kpa；

Hz—最不利点与消防水池最低水位之间的高度压力差，kpa； h—计算管路沿程水头损失与局部水头损失之和，kpa； 喷水泵的扬程Hb=24.2+32.6+10+2=68.8mH2O

根据QS25.27/S，Hb=68.8 mH2O，选ISL型100—65—250泵， 泵的性能为QS25.8L/S，Hb70mH2O,轴功率为24.9KW

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第四章 消防水箱水池设计

4.1消防水箱计算

水箱供水工况的计算主要是为了确定水箱的安装高度是否满足最不利点消火栓的压力的依据，消火栓的用水量为3515V，又因自动喷水系统作用面积内的喷头数为25，每个喷头的流量为1.33L/s,则自动喷水的用水量为33.25L/s。

VXqXTX601000

式中：VX—消防水箱容积，m3；

qXTX—室内消防用水总量，L/S； —火灾初期时间，按10min计。

该建筑物室内消火栓用水量为5 L/S，自动喷水灭火系统用水量为33.25L/S，室内消防用水总量为20.0L/S，按公式计算消防水箱贮水量为：

Vx33.252001060100032m 取水箱的容积为36m

3

3该水箱放于建筑区的最高点，底标高为22.6m。 水箱尺寸：Ah433

4.2消防水池的计算

供消防车取水的消防水池应设置取水口或取水井，且吸水高度不应大于6.0m。该楼消防水池时间为3h，消火栓系统用水量q=20L/S，则消防水池体积为：

V1=q*t=20*3*60*60/1000=216m³。

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参考文献

（1）《建筑给水排水设计手册》（第五版），王增长主编 中国建筑工业出版社（2005）

（2）《自动喷水灭火设计规范》GB50084-2001，［S］中国计划出版社（2005年版）

（3）《自动喷水灭火系统设计手册》，（自动喷水灭火系统设计手册）编委会编——北京中国建筑工业出版社（2002）

（4）《建筑给水排水》（第五版），王增长主编 中国建筑工业出版社（2005）

（5）《建筑消防工程学》李钰、王春青主编，中国矿业大学出版社。 （6）《高层建筑给排水设计手册》第二版，陈方肃主编，湖南科学技术出版社。

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