性能化火灾安全评估应用个案研究

性能化火灾安全评估屉当前火灾科学及其应用研究的热点之一。该方法利用火灾动力学、热化学、安全评估原理学等确定性工程方法，针对各类建筑的结构特点和实际状况，对建筑物的火灾危险进行定性的预测和评估。以某高层建筑的维修工程为例，评估了其维修期间的火灾安全水平。通过对其维修前（满足规范要求）和维修期间（不满足规范要求）两种情况下人员疏散过程的比较，并辅以烟气运动规律的预测，得出了该建筑在施工期间的安全水平。     

建筑火灾烟气运动数值模拟方法的回顾与评价

系统地介绍了建筑火灾烟气运动的各种数值模拟方法。将收集到的59种建筑火灾模型分为4大类，包括9种网络模型、32种区域模型、15种场模型及3种复合模型；从理论角度阐述了各类模型的计算方法，着重介绍了其中有代表性的几个模型；提出复合模型是未来模型的发展方向。为初涉建筑火灾烟气运动数值模拟的研究人员提供了思路。     

火灾烟场能见度的计算机可视化研究

火灾情况下,室内烟场的能见度不但与烟气浓度有关,还与观察者所处的位置和视觉路径有关。传统火灾烟场的能见度分析仅依据当地烟气浓度,采用简化公式计算,忽略了观察者位置和视觉路径这2个参量对能见度的影响。本文在火灾烟气特性分析的基础上,提出了基于视觉路径的火灾烟气能见度的概念,及其在计算机可视化的实现方法。通过算例应用与分析,指出基于视觉路径的能见度可视化技术更真实地反映了实际烟场环境,该方法克服了简化计算方法的不足。     

大空间建筑内火灾烟气充填的研究

对烟气在大空间建筑内的充填规律作了分析，并在中国科技大学与香港理工大学合建的大空 间火灾实验厅内进行了若干轮试验。结果表明，在着火的初期阶段，大厅上部的烟气流动比较紊 乱，但在以后的大部分时间，烟气的充填过程仍可用火灾区域模拟方法计算。     

大空间建筑火灾中烟气温度计算模型的比较

基于区域模型和场模型的计算方法，分别计算了大空间建筑火灾的热烟气温度与时间的关系曲线（T-t曲线）。通过比较计算结果可得出：区域模型计算方法对大空间建筑火灾热烟气的填充规律及填充过程中的温度预测具有足够的精度；但随着热烟气层的下降，当下层冷空气逐渐减少至80％被热烟气所取代时，该计算方法对烟气温度预测的准确性不太高。建议对大空间建筑火灾中结构反应全过程分析的T-t曲线，采用基于场模型的计算方法，或者，对基于区域模型的T-t曲线进行修正。     

真实大空间建筑物火灾场模拟研究

根据一真实火灾调查报告设定了真实大空间建筑物开口情况和材料燃烧性能参数,建立了FDS(Fire Dy-namics Simulator)物理模型。计算了火灾释热速率以及着火大空间烟气的温度场和一氧化碳浓度场的变化。研究结果表明:火灾短时间发生轰燃,随后发生回燃。轰燃是导致大量人员死亡的1个重要原因;回燃没有引起各点烟气的温度和一氧化碳浓度显著的提高,但对各点烟气的温度和一氧化碳浓度的保持起到较大作用。     

可移动充气式应急救护装置的研究

可移动充气式应急救护装置是一种重点针对地铁火灾的新型消防抢险救援装备,主要由风机、风管、救护站及其他辅助设备组成,其工作原理是采用机械通风的方式在救护站内建立正压,阻止外界烟气进入,从而在充满烟气的事故现场建立一个没有烟气的临时安全场所。可用于救助受困人员,方便消防员更换装备和休息调整,以及便于消防部队建立前沿临时指挥点等,为消防部队处置地铁火灾提供了解决问题的新思路和新方法,对提高消防部队在地铁火灾中的抢险救援能力有着重要的作用。除此之外,还可用于其它类型的地下建筑、大空间建筑(如商场)等场所的消防抢险救援。     

地铁内楼梯口处全尺寸火灾实验与数值模拟

建立了地铁实体模型，开展了地铁火灾实验研究，测量了站台与站厅之间的楼梯处的速度和温度等火灾参数。同时利用火灾动力学模拟程序软件对地铁站台火灾进行了数值模拟，研究了地铁站台和站厅连接楼梯处温度和烟气速度的变化趋势，并与实验结果作了对比分析，验证了数值模拟结果的有效性。研究结果可为有效控制烟气在地铁中的蔓延和组织人员疏散提供技术支持。     

高层住宅建筑火灾应急疏散模拟与策略研究

为探索高层住宅建筑火灾疏散安全性及提升其疏散效率的策略,将某一栋26层装配式住宅为研究对象,采用Revit建立其物理实体模型,结合火灾模拟软件(Pyrosim)和疏散仿真软件(Pathfinder)对高层住宅建筑火灾疏散进行数值模拟,研究不同工况下火灾烟气蔓延特性对安全疏散的影响,并探讨电梯协同楼梯疏散策略的可行性与科学性。结果表明：考虑火灾烟气蔓延影响下,晚上高层住宅内人员将在8 min完成疏散,超过了安全疏散允许时间6 min;电梯协同楼梯疏散时,电梯的最佳停靠层为23层,使用电梯人员比例最佳为80%,疏散总时间约为6 min,相较于仅使用楼梯疏散时,疏散效率提升了约15%,表明电梯协同疏散效果提升显著,可为高层住宅应急疏散提供理论参考。     

地铁火灾场景设计探讨

近年来，地铁火灾是火灾科学界研究的热点。火灾场景设计是开展地铁火灾研究的基础环节，它对地铁内的烟气运动和人员疏散有重要的影响。通过对国内外文献的调研发现，地铁火灾场景的设计并无统一明确的表述。在综合前人研究的基础上，对地铁火灾场景中需要确定的火灾荷载和起火点位置进行了初步探讨，并给出了分析结果。     

基于虚拟现实的建筑火灾模拟系统

提出了将虚拟现实技术应用于建筑火灾模拟的方法,在交互式虚拟环境中实现了基于火灾数值模拟的火灾场景模拟。根据火灾场模拟软件FDS的计算结果,控制虚拟火灾场景中火焰和烟雾的蔓延,使得虚拟场景中火灾的发展接近实际火灾的情况。模拟系统中通过纹理贴图和粒子系统等技术实现了逼真的火灾场景可视化。还介绍了实现灭火作战模拟和训员疏散模拟的技术细节。在以上方法的基础上研制了建筑火灾模拟原型系统,该系统可应用于电子消防预案制作、灭火作战演练、人员疏散演练、建筑性能化防火设计与评估,以及灾害条件下人的疏散行为研究等各个方面。     

不同开口状况下多层建筑火灾烟气运动的数值模拟

建筑物发生火灾时,因火灾而伤亡者中大多数为烟害所致。高层建筑中由于存在“烟囱效应”的作用,烟气更容易向上迅速蔓延,而不同的开口状况将影响这种蔓延速度。本文阐述了多层建筑火灾烟气运动的数学模型及数值方法,应用PHOEN ICS3.5对多层建筑火灾产生的烟气运动进行了模拟,分析比较了不同开口状况下火灾烟气的运动状况;同时,初步论述了PHOEN ICS用在建筑火灾烟气运动的数值模拟上的优点和可行性,以及用它来模拟不同开口状况下多层建筑火灾烟气运动的实用性。     

高层建筑火灾最佳疏散路线的确定

高层建筑发生火灾后，在现场情况比较复杂的情况下，尽快地选择一条既安全、疏散时间又短的疏散路线，是室内人员快速、安全撤离火场的重要保障。在应用高层建筑火灾全风网网络模拟软件HRBFS模拟火灾时建筑物内烟流体积分数的基础上，结合当时人员的分布情况，提出了最佳疏散路线的算法。     

大空间建筑火灾中热烟气层发展规律的理论分析

对几类典型的大空间建筑火灾中热烟气层的发展规律进行了理论分析,并和文献中的实验结果进行了对比。理论分析表明热烟气层的发展速率除了与火源的功率和大空间的几何尺寸有关外,还取决于火羽流的种类。给出了轴对称火羽流、二维线性溢流和沿墙壁的二维线性火羽流情况下的热烟气层发展速率的表达式,对大空间建筑的火灾安全设计与灾害预测具有指导意义。     

室内火灾烟气运动及机械排烟的大涡模拟

采用机械排烟是控制建筑火灾烟气扩散与蔓延的一种有效手段。利用大涡模拟方法,对建筑物室内火灾烟气运动及机械排烟进行了数值模拟。在室内后侧墙处有机械排烟口的条件下,模拟得到的烟气瞬时温度随时间的变化与实验相符合,计算出的烟气层高度也与实验相符合。通过数值模拟对室内机械排烟口的位置进行了优化选取,表明机械排烟口的不同位置对室内烟气运动有较大的影响。当火源位于房间地面中心时,在顶棚中心或左端中心实施机械排烟比在后侧墙处实施机械排烟可取得较好的排烟效果。这说明将排烟口布置在沿烟气运动趋势较强的路径且远离进风口处,可有效地控制室内烟气层的高度。     

排烟方式对大空间建筑火灾空气升温的影响

为了考察烟气排放对大空间建筑火灾温度场的影响,利用FDS程序仿真模拟了火灾场景,系统分析了不同排烟系统对温度场的影响。结果表明:烟气排放对温度的影响较大,最大降温幅度可达原最高温度的50%左右;降温幅度与建筑高度有密切联系;当建筑高度小于12m时,按规范设计的自然排烟系统下的火场温度低于机械排烟的火场温度;当建筑高度达到或超过12m时,自然排烟系统下的火场温度将接近或高于机械排烟的火场温度。     

钢结构建筑的消防安全性能化设计——系统方法探析

根据钢结构建筑构件耐火性能的特点，应用建筑防火安全性能化设计系统方法对钢结构建筑发生火灾时热、烟对建筑结构和建筑内人员的影响进行了分析研究，确定了火灾下人员与建筑结构的安全准则。运用FDS4．0对一建筑实例建模，通过模型与建筑实际火灾相似性的计算机数值模拟研究，得出了火灾情况下建筑内的热、烟蔓延情况，同时采用ANSYS8．0分析技术对火灾下钢结构的结构反应进行了研究。以性能化设计系统方法对钢结构建筑发生火灾进行了耐火分析研究，在此基础上给出了定量的分析方法，为钢结构建筑的火灾安全工程设计和应用提供了一种新的技术。     

实际烟气生成量计算方法的商榷

火灾烟气是火灾时所产生的气体和悬浮在其中的烟粒子的总称，是燃烧和热解产物的混合物。烟气量的大小取决于可燃物本身的燃烧性能、空气供给量等。火灾烟气具有缺氧、毒害、尘害、高温的特点，加上火场火灾烟气的减光性和恐怖性，使火灾烟气成为火灾人员伤亡的最主要原因，为此防排烟工程的设计对建筑消防安全非常重要，实际烟气生成量计算是防排烟工程设计的理论基础，就目前一些文献对实际烟气量计算方法存在的不足进行了探讨，并提出了一个新的计算方法，对两种方法的计算结果进行了对比，得出结论认为，计算实际烟气量应从实际空气供给量是否过剩或不足两种情况分别进行考虑计算。