【正文】 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）某綜合辦公樓進行安全疏散設計及對該樓的消防系統(tǒng)畢業(yè)設計目錄摘要 IAbstract II第一章 緒論 1 1 1 1 2 3 6 6 7 8 8 8 8 9 9第二章 設計說明 13 13 13 13 13第三章 安全疏散設計 14 14 14 14 14 14 允許疏散時間的確定 15 16 16（或住宅戶門）到最近安全出口的距離 17 20 20 21 21 23 23 23 25 26 26 26 26 27 27 27 27 27 27 29 30第四章 消火栓系統(tǒng)可靠性分析 42 42 42 42 42 43 45 46第五章 自動噴水系統(tǒng)可靠性分析 48 48 48 48 48 48 51第六章 火災自動報警系統(tǒng)可靠性分析 53 53 53 53 54 54 54 55 56 56 56 56 58 60 61參考文獻 62附錄 63致謝 7474第一章 緒論火災是一種違反人們意志，在時間或空間上失去控制，并給人類帶來災害的燃燒現(xiàn)象。根據(jù)可燃物的燃燒特性，通常將火災分為四類[1]：A類火災：是指固體物質(zhì)火災。這種物質(zhì)往往具有有機物的性質(zhì)，一般在燃燒時能產(chǎn)生灼熱的余燼，如木材、棉、毛、麻、紙張等引起的火災。B類火災：是指液體火災和可熔化的固體物質(zhì)火災，如汽油、原油、甲醇、乙醇、瀝青、石蠟等引起的火災。C類火災：是指氣體火災，如煤氣、天然氣、甲烷、氫等引起的火災。D類火災：是指金屬火災，如鉀、鈉、鋁鎂合金等引起的火災等。此外，隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)代科技學技術被廣泛應用，帶電火災越來越普遍，這引起人們的普遍重視，目前我國部分消防技術規(guī)范對此類火災的控制和撲滅也作了相應的要求。起火的原因是多種多樣的，在生產(chǎn)和生活中，有因為使用明火不慎引起的，有因為化學或生物化學的作用造成的，有因為用電電線短路引起的，也有因為人為縱火引起的。生產(chǎn)和生活中，因使用明火不慎而引起的火災是很多的。例如在廠房內(nèi)，不顧周圍環(huán)境隨意動火的、烘烤物品過熱的；在居住建筑內(nèi)因打翻油燈、燭火、蚊帳的，爐火點燃旁邊的柴草，小孩玩火等；在公共場所內(nèi)亂扔煙頭、亂放鞭炮、亂扔火柴而使火種混進廢紙堆等，這些都是因為違反操作規(guī)程、缺乏防火意識、思想麻痹大意等造成的。除明火外，暗火引起火災的情況也很多。其中有的是因火源，如灶爐、煙囪的表面過熱而烤著臨近的木制材料；也有的是沒有火源的，如大量堆積在庫房里的物質(zhì)，因為通風不好，內(nèi)部發(fā)熱，以致積熱不散而發(fā)生自燃；把化學物質(zhì)相互抵觸的物品混在一起，發(fā)生化學反應起火或爆炸；化工生產(chǎn)設備失修，出現(xiàn)可燃氣體，易燃、可燃液體跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，一遇到明火便燃燒或爆炸；機械設備磨擦發(fā)熱，使接觸到的可燃物自燃起火等等。用電引起火災的原因，主要是因為用電設備超負荷，導線接頭接觸不良，電阻過大發(fā)熱，使導線的絕緣物或沉積在電氣設備上的粉塵自燃；導線因老化引起短路的電弧能使充油的設備爆炸；保險絲和開關的火花能使易燃、可燃的液體蒸汽與空氣的混合物爆炸；易燃液體、可燃氣體在管道內(nèi)流動太快，摩擦產(chǎn)生靜電，由于管線接地不良，在管道出口處出現(xiàn)放電火花，使管道內(nèi)的液體或氣體燃燒，發(fā)生爆炸。此外，突然的地震和戰(zhàn)時的空襲，都會因為人們急于疏散而來不及斷電、熄滅爐火以及處理易燃易爆生產(chǎn)裝置和危險物品，待房屋受震，極易起火，便出現(xiàn)了地震火災或戰(zhàn)時火災的不幸。因此迫使我們要有平戰(zhàn)結(jié)合的觀念，在防火設計中考慮地震和戰(zhàn)時火災的特點，采取防范措施，避免大的火災損失。不論是民用建筑，還是工礦企業(yè)室內(nèi)火災，一般都具有以下特點，即：火災發(fā)生的突發(fā)性，火情發(fā)展的多變性，人員處理火情的瞬時性。(1)突發(fā)性火災的發(fā)生大多是隨機和難以預料的，造成的危害給人的打擊是突然襲擊式的、多方面的，人們要保護自身安全，就必須要在沒有任何精神準備的條件下，對眼前所發(fā)生的火災做出相應的反應。一旦反應遲緩或判斷失誤，生命財產(chǎn)就會遭受重大損失?；馂牡耐话l(fā)性是火災中引起驚慌的重要原因。千變?nèi)f化的災害給遇難者的刺激是非常強烈的。(2)多變性火災的多變性特點包含兩個方面:一是指火災之間的千差萬別，引起火災的原因多種多樣，每次火災的形成和發(fā)展過程都各不相同；二是指火災在發(fā)展過程中瞬息萬變，不易掌握?；馂牡穆影l(fā)展受到各種外界條件的影響和制約，與可燃物的種類、數(shù)量、起火單位的布局、通風狀況、初期火災的處置措施等有關。火災的多變性，既有人們撲救的因素，也有火場可燃物的因素，同時與天氣條件有著密切的聯(lián)系?；馂牡亩嘧冃蕴攸c，要求人們更多地學習和了解消防常識，懂得火災發(fā)展過程和燃燒特點，掌握自救逃生知識。一旦發(fā)生火災，能運用所學知識，做到臨危不亂，處險不驚，根據(jù)火災的發(fā)展變化采取正確的逃生措施。(3)瞬時性大火來勢迅猛，這是盡人皆知的淺顯道理，由此，可以聯(lián)想到火災瞬時性特點。實踐證明，火災中受害者所表現(xiàn)出的行為多屬于被動的反應性行為，這是因為火災的突發(fā)刺激，迫使受災者瞬時做出反應。瞬時性的行為反應，包括逃生手段與個體的應變能力，與每個人的知識素養(yǎng)是分不開的。往往瞬間的錯誤反應會鑄成大錯，造成終生的遺憾。在火災中“時間就是生命”，無論是滅火、救人還是自救逃生，都必須爭分奪秒，準確把握稍縱即逝的滅火戰(zhàn)機，選擇逃生時機，盡最大努力，爭取把火災撲滅于初期階段。當被大火圍困時，要沉著冷靜，盡快地判明情況，采取安全有效的逃生方法，撤至安全地區(qū)。無數(shù)事實證明，不掌握逃生知識，錯過了逃生時機，就可能葬身火海。(4)嚴重性火災事故一旦發(fā)生就會造成巨大的經(jīng)濟損失，造成人員的嚴重傷亡，打亂了企業(yè)的正常生產(chǎn)秩序，其損失是令人吃驚的。（1）燃燒條件任何物質(zhì)的燃燒并不是隨便發(fā)生的，必須具備以下三個必要條件，即可燃物、氧化劑和溫度[2]。人們通常以燃燒三角形[3]。①可燃物凡是能與空氣中的氧或其他氧化劑起化學反應的固體、液體、氣體物質(zhì)都稱為可燃物。常見的可燃物有木材、紙張、汽油、酒精、氫氣、乙炔氣、鉀等。②氧化劑能幫助和支持可燃物燃燒的物質(zhì)，即能與可燃物發(fā)生氧化反應的物質(zhì)稱為氧化劑，如氧、氟、氯等。③溫度溫度即為引火源，是指供給可燃物和氧化劑發(fā)生燃燒反應的能量來源。常見的是熱能，其他還有由化學能、電能、機械能等轉(zhuǎn)變而來的熱能。燃燒反應可以通過用明火點燃處于空氣（或氧氣）中的可燃物或加熱處于空氣（或氧氣）中的可燃物來實現(xiàn)。在無外界引火源時，只有將可燃物加熱到其著火點以上才能使燃燒反應進行。因此，物質(zhì)的燃燒除了其可燃性和氧化性之外，還需要溫度。由于各種可燃物的化學組成和化學性質(zhì)各不相同，其發(fā)生燃燒的溫度也不同。 具備了燃燒的必要條件，并不等于燃燒必然發(fā)生。在各種必要條件中，還有一個“量”的概念，這就是發(fā)生燃燒或持續(xù)燃燒的充分條件。①一定的可燃物濃度可燃氣體或蒸汽只有達到一定濃度才會發(fā)生燃燒。如車用汽油在380℃以下，燈用煤油在40℃以下，甲醇在70℃以下時均不能達到燃燒所需的濃度，在這種條件下，雖有足夠的氧氣和明火，仍不會發(fā)生燃燒。②一定的氧氣含量各種不同的可燃物發(fā)生燃燒，均有本身固定的最低含氧量要求，低于這一濃度，雖然燃燒的其他條件已具備，燃燒仍不會發(fā)生，%，煤油為15%。③一定的點火能量各種不同的可燃物發(fā)生燃燒，均有本身固定的最小點火能量要求，達到這一強度要求時才會引起燃燒反應，否則燃燒便不會發(fā)生。④不受抑制的鏈式反應對于無焰燃燒，以上三個條件同時存在，相互作用，燃燒即會發(fā)生。對于有焰燃燒，除了以上三個條件外，燃燒過程中存在不受抑制的游離基，形成鏈式反應，使燃燒能夠持續(xù)下去，也是燃燒的充分條件之一。隨著科學的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)用燃燒三角形表示無焰燃燒的基本條件是確切的；而對有焰燃燒，因燃燒過程中存在未受抑制的游離基作為中間體，即前面所說的鏈式反應理論，所以表示有焰燃燒應增加一個必要條件一一鏈式反應，這樣就形成了燃燒四面體[4]。（2）燃燒實質(zhì)在日常生活和生產(chǎn)過程中所看到的燃燒現(xiàn)象，大多是可燃物質(zhì)與空氣（氧）或其他氧化劑進行劇烈反應而發(fā)生的發(fā)光、發(fā)熱現(xiàn)象，其燃燒過程中的化學反應十分復雜，有化合反應，有分解反應，有些復雜物質(zhì)的燃燒先是物質(zhì)受熱分解，然后發(fā)生化合反應。固體液體溶化蒸發(fā)或分解著火氧化分解氣體蒸發(fā)燃燒燃燒通常伴有火焰、發(fā)光和（或）發(fā)煙現(xiàn)象。燃燒區(qū)的溫度較高，使其中的白熾固體粒子和某些不穩(wěn)定（或易受激發(fā)）的中間物質(zhì)分子內(nèi)的電子發(fā)生能級躍遷，從而發(fā)出各種波長的光，發(fā)光的氣相燃燒區(qū)就是火焰，它的存在是燃燒過程中最明顯的標志；由于燃燒不完全等原因，燃燒產(chǎn)物中會混有一些微小顆粒，這樣也就形成了煙。從本質(zhì)上講，燃燒是一種可燃物與氧化劑作用發(fā)生氧化反應，但這種氧化反應由于反應速度不同，或成為燃燒，或成為一般氧化反應。一般氧化反應，由于反應速度低，產(chǎn)生的熱量又隨時散失，因而沒有發(fā)光現(xiàn)象，而劇烈的氧化反應，瞬時放出大量的光和熱。故燃燒的基本特征表現(xiàn)為:放熱、發(fā)光、發(fā)煙、伴有火焰等。近代鏈式反應理論認為燃燒是一種游離基的鏈式反應。鏈式反應也稱為鏈鎖反應，即化合物或單分子中的共價鍵在外界因素（如光、熱）的影響下，裂解而成化學活性非常強的原子或原子團一一游離基（也稱自由基），在一般條件下這些原子團容易自行結(jié)合成分子或與其它物質(zhì)分子反應生成新的游離基。反應物產(chǎn)生少量新的游離基時，即可發(fā)生鏈式反應。反應開始后，許多鏈式步驟就自行發(fā)展下去，直至反應物裂解完為止。鏈式反應機理大致可以分為三個階段：①鏈引發(fā)，即生成游離基，使鏈式反應開始。生成方法有熱分解、光化、放射線照射、氧化還原、加人催化劑等。②鏈傳遞，游離基作用于其他參加反應的物質(zhì)分子，產(chǎn)生新的游離基。③鏈終止，即游離基消失，使鏈的反應終止。以氫在空氣中的燃燒為例：H2 + 能量 = 2H+H + O2 = O2 + OHOH + H2 = H2O + H+O2 + H2 = OH + H+從上述反應式可以看出，游離基有氫原子、氧原子及經(jīng)基，反應過程中每一步都取決于前一步生成的物質(zhì)，故稱這種反應為鏈式反應。高層建筑的樓梯間、電梯井、管道井、風道、電纜井、排氣道等豎向井道，如果防火分隔或防火處理不好，發(fā)生火災時好像一座座高聳的煙囪，成為火勢迅速蔓延的途徑。高級旅館、圖書館、檔案館、科研樓、辦公樓等高層建筑，一般室內(nèi)裝修家具等可燃物較多，一旦起火，發(fā)煙量大，燃燒猛烈，火災容易蔓延。煙氣擴散速度在火災初期，空氣對流。在高溫之下，熱對流，～。煙氣沿樓梯間和豎向管井擴散為3～4米/秒。一座高100米的建筑在無遮擋的情況下，煙氣僅在半分鐘內(nèi)就能到達頂層。日本在一個醫(yī)院里做過燃燒試驗，證明在幾分鐘內(nèi)就能把每層3500平方米的23層大樓都充滿煙氣[5]。北京消防總隊在1980年挑選了19～23歲的消防兵15人作攀登8～11層樓的試驗。他們的平均登樓速度（沿樓梯不受限制地跑行速度），用這個速度與煙的速度在樓梯上比賽，人的速度要比煙的速度約慢一半，即消防人員剛登到四樓，煙已到達八樓。建筑越高，風速越大。風速增大，火勢的蔓延擴大速度也相應增加。由參考文獻[5]據(jù)測定10米處風速是為5米/秒；；；90米處風速是為15米/秒。高層建筑層數(shù)多，垂直疏散距離長，疏散到地面或其他安全場所的時間長。據(jù)加拿大國家研究委員會提出的數(shù)據(jù)[5]。建筑層數(shù)疏散時間（分鐘）每層240人每層120人每層60人50131663340105522630783920205125131036199高層建筑人員集中，在很小的一塊土地上往往集中成千上萬的人，例如美國紐約世界貿(mào)易中心大樓就集中有4～5萬人，相當于一個小城鎮(zhèn)的人口，對于這樣大量集中的人口，疏散時必然容易出現(xiàn)擁擠情況，如果要在短時間內(nèi)從樓內(nèi)疏散出去是不可能的，疏散時間往往要以小時計。另外，發(fā)生火災時煙氣和火勢向上蔓延快，且易竄入樓梯間，增加了疏散的困難。而火災時普通電梯是不能作為安全疏散用的，因為先進的客運電梯，在大樓發(fā)生火災時，都自動降到首層，只能由消防員以專用的鑰匙才能啟動。一般的客梯往往會由于火災時切斷電源和操作人員不能見義勇為冒死救人等原因而停止運轉(zhuǎn)。即使電源不斷，操作人員敢于架駛，如電梯門不關，電梯也開不動。火災時人們往往爭先恐后，各不相讓，這就會造成電梯門關上而啟不動。此外普通電梯的設計只考慮在常溫下使用，遇高溫就會失靈。高層建筑發(fā)生火災時，消防隊使用的滅火及救護設施不能達到很大高度，因此，撲救高層建筑火災主要立足于室內(nèi)消防給水設施。由于受到各種條件的限制，撲救難度很大，例如：熱輻射強、煙霧濃、或是向上蔓延的速度快和途徑多，消防隊員難以堵截；又如當火勢擴大，形成大面積火災時，室內(nèi)消防水量顯然不足，需要利用消防車從室外進行補給，而消防水帶耐壓能力常常不能適應需要；此外，建筑物如果沒有安裝消防電梯，消防隊員則需“全副武裝”地通過樓梯沖上高層，不僅體力消耗過大和速度慢，還會與向下的疏散人流發(fā)生對撞而延誤時機，不能及時到達起火層進行撲救，消防器材也不能隨時得到補充，這些均嚴重地影響撲救。該系統(tǒng)在我國被作為最基本的滅火設備[6]，在每一個高層建筑中都設置消火栓系統(tǒng)。實施滅火需要有兩個基本要素：一是消火栓設備，二是消火栓的使用者——消防隊員，二者缺一不可。滅火時，趕到火場的消防員從墻上消火栓箱內(nèi)取下水槍及水龍帶，在距火焰約10m的范圍內(nèi)用水槍噴水滅火。在正常情況下，消防隊開始用水槍滅火是在失火后約15min左右，在這期間：現(xiàn)場人員發(fā)