室内消火栓保护半径计算公式的选择*

傅 斌

(重庆大学 城市建设与环境工程学院，重庆 400045)

城市管理水平体现着一个国家管理的先进程度，而消防作为城市公共安全和公众服务在各个时期都是城市管理的重中之重，从我国国情来看更是这样[1]。在建筑消防灭火系统中，室内消火栓系统是目前建筑主要的消防设备。对于室内消火栓系统设计，国家现行有关消防规范作了若干规定，但在实际工程设计中尚存在较多定性、不定量的问题，给工程设计与审查带来较多不确定因素。在工程设计中，消火栓的设置需要根据建筑物的实际情况，既要满足有效灭火的要求，又要减少消防立管，节省安装投资。因此，有必要对室内消火栓保护半径计算公式的选择进行分析探讨，以便更好地在工程实际中应用。

1 计算原理

1.1 基本概念

(1) 水枪充实水柱长度。水枪射流在直径为26～38 mm圆断面内、包含全部水量75%～90%的密实水柱长度称为水枪充实水柱长度[2]。

(2) 水枪充实水柱长度几乎与倾角无关，在计算时水枪充实水柱长度与充实水柱高度可视为相等[3]。

(3) 水枪充实水柱所及之处均为有效灭火点。水枪充实水柱见图1。

图1 水枪充实水柱

1.2 消防规范相关规定

(1) 《建筑设计防火规范》GB 50016-2006 第8.4.3条第7款规定：室内消火栓的布置应保证每一个防火分区同层有两支水枪的充实水柱同时到达任何部位。建筑高度小于等于24.0 m且体积小于等于5 000 m3的多层仓库，可采用1支水枪充实水柱到达室内任何部位。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10.0 m；高层厂房(仓库)、高架仓库和体积大于25 000 m3的商店、体育馆、影剧院、会堂、展览建筑，车站、码头、机场建筑等，不应小于13.0 m；其它建筑，不宜小于7.0 m[4]；

(2) 《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045-95 第7.4.6.2条规定：消火栓的水枪充实水柱应通过水力计算确定，且建筑高度不超过100 m的高层建筑不应小于10.0 m；建筑高度超过100 m的高层建筑不应小于13.0 m[5]。

1.3 两种消火栓保护半径的计算公式

1.3.1 推荐的水枪上倾角为45°的消火栓保护半径计算公式

R=Ld+Ls=Ld+0.71Sk

(1)

式(1)中R为消火栓保护半径(m)；Ld为水龙带敷设长度(m)，一般取20 m，考虑到水龙带的转弯曲折应为水龙带长度乘以折减系数0.8～0.9；Ls为水枪充实水柱在平面上的投影长度(m)；Sk为水枪充实水柱的长度(m)。

1.3.2 合理的消火栓保护半径公式

(2)

式(2)中H1为室内最高着火点离地面的高度或被保护建筑物的层高(m)；H2为水枪喷嘴离地面的高度(m)，一般取1 m。

1.3.3 水枪充实水柱计算公式

Sk=(H1-H2)/sinα

(3)

式(3)中α为水枪上倾角(°)，α一般取45°。

由式(3)看出：水枪充实水柱、层高、上倾角三者密切关联。对于给定的某一建筑物来说，层高一定，上倾角和充实水柱为一一对应关系，其大小可根据建筑物内部布置情况灵活选定，上倾角45°只是其中一种情况。所有设计中上倾角皆取45°是不合理的。角度过大会加大消防人员消防时操作难度，因此需加以限制，一般规定不大于45°[6]。

2 案例分析

一般情况下，充实水柱长度要求不小于10 m者居多，取Sk=10 m，α=45°，则：H1=Sk·sin 45°+H2=10×sin 45°+1=8 m。

由上可知，如要在水枪仰角为45°的情况下充分发挥水枪的充实水柱，建筑物的层高要达到8 m，这在实际情况中是很少的。一般常见的建筑物如住宅，层高一般不超过3 m，办公楼、宾馆、医院、学校等公用建筑，层高一般在3.6 m左右[7]。按水枪仰角为45°计算，则：

前者所需充实水柱长度：Sk=(H1-H2)/sin 45°= (3-1)/sin 45°=2.8 m

后者所需充实水柱长度：Sk=(H1-H2)/sin 45°=(3.6-1)/sin 45°=3.7 m

假设一公用建筑层高为4 m，规范规定其最小充实水柱长度为10 m，水龙带长度为20 m，则：

按式(3)计算，所需充实水柱长度为：Sk=(H1-H2)/sinα=(4-1)/sin 45°=4.2 m<10 m

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

R1

由此可见，当建筑物所需的充实水柱小于规范所规定的最小充实水柱时，按水枪仰角45°计算消火栓保护半径，除了不能充分发挥消火栓充实水柱的作用、浪费能量、提高泵的造价外，同时又增加了消火栓的数量，同样提高了工程造价，致使消防设计不能做到经济、合理[7]。

再假设一公用建筑层高为9m，规范规定其最小充实水柱长度为10m，水龙带长度为20m，则：

按式(3)计算，所需充实水柱长度为：Sk=(H1-H2)/sinα=(9-1)/sin45°=11.3m>10m

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

R1>R2，为了充分发挥消火栓充实水柱的作用，取R1为宜。

由此可见，当建筑物所需的充实水柱大于规范所规定的最小充实水柱时，按水枪仰角45°计算消火栓保护半径，能充分发挥消火栓充实水柱的作用，减少消火栓的数量，降低工程造价，使消防设计做到既经济又合理。

3 结 语

参考文献：

[1] 杨艺，青宏虹. 城市消防预警系统的系统构成[J]. 重庆工商大学学报：自然科学版，2005(4)：368-372

[2] 王增长. 建筑给水排水工程[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2005

[3] 给水排水设计手册：第2册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2001

[4] GB 50016-2006 建筑设计防火规范[S]. 北京：中国计划出版社，2006

[5] GB 50045-95高层民用建筑设计防火规范[S]. 北京：中国计划出版社，2005

[6] 孟相民. 室内消火栓保护半径的设计计算[J]. 工业用水与废水， 2000，31(6)：51-52

[7] 杨印胜，吕海娥. 关于消火栓保护半径的计算[J]. 中国给水排水, 1999，15(10)：24-25