凹型建筑外立面火灾烟气蔓延特性研究

为了研究凹型建筑外立面火灾烟气蔓延特性，对高层建筑凹槽内火灾烟气“三场”数值模拟。研究表明:结构因子α（进深与槽宽之比）的变化导致凹型建筑结构内呈现不同的火灾烟气蔓延规律；当α为0~0.4时，建筑凹槽内的火灾烟气无烟囱效应；当α为0.6~1.2时，建筑凹槽内的火灾烟气呈现一定的烟囱效应，其火灾烟气温度场、CO浓度场、扩散速度场变化显著；当α>1.2的，建筑凹槽内的火灾烟气烟囱效应显著。     

热浮力及室外风压耦合驱动下高层建筑疏散走廊烟气运动网络模拟分析

火灾发生后,火灾烟气主要通过疏散走廊向建筑的其他部位蔓延.有效控制疏散走廊中的烟气,可以阻止其进一步蔓延到楼梯间.了解火灾烟气在疏散走廊中的运动规律,是控制其蔓延扩散的前提.热浮力和室外风压是烟气在走廊中运动的主要驱动力,研究二者耦合作用对走廊中烟气运动的影响,对进一步弄清火灾烟气的流动规律具有较大的意义.采用网络模拟软件CONTAM 3.0模拟疏散走廊中火灾烟气在上述两种驱动力作用下的运动情况.结果表明,随室外风速增大,疏散走廊中火灾烟气的运动速度增大,远大于单纯热浮力作用时烟气的运动速度;当热浮力和室外风压耦合驱动时,室外风压对烟气运动的影响起主要作用.     

环境风-烟囱效应对高层建筑竖向通道火灾烟气行为耦合影响

为探究高层建筑竖向通道火灾烟气在环境风与烟囱效应耦合下的输运行为，以赣州市某高层建筑的竖向通道为研究对象，采用Pyrosim建立4种火灾场景的物理仿真模型，并运用火灾动力学模拟软件(Fire Dynamics Simulator, FDS)模拟分析环境风与烟囱效应耦合作用下竖向通道火灾烟气蔓延行为。结果显示：在环境风或烟囱效应单因素作用下，竖向通道中的烟气蔓延速度与CO体积分数均上升；环境风速越大，对竖向通道内火灾烟气温升的抑制效果越强。在环境风与烟囱效应双因素耦合作用下，竖向通道中火灾烟气的相关行为特征更加显著，烟气到达竖向通道顶部时长最大缩减了44.5 s,同高度CO体积分数最大涨幅达到0.13百分点，竖向通道内温升则出现明显削弱现象。研究结果可为高层建筑竖向通道防火及排烟设计提供理论依据。     

烟囱效应作用下火灾烟气蔓延规律模拟

为研究高层建筑火灾烟囱效应产生后的烟气蔓延规律，基于FDS火灾模拟软件，以某高层建筑为例，对比分析了4种不同横截面尺寸竖井烟气蔓延特性，引入竖井无量纲长径比判断烟囱效应明显与否，研究了烟囱效应的产生特征及其烟气蔓延规律，分析了建筑中性面之上楼层的温度、CO体积分数和能见度变化。结果表明：无量纲长径比在8左右时竖井内烟气流速发生突变，竖井内大部分区域烟气流速达到6 m/s,产生明显的烟囱效应；中性面以上的楼层受烟气危害远大于中性面以下，且烟气在中性面以上的水平蔓延速度随层高增加而不断加快；随着火势发展，中性面之上疏散走道温度均超过了安全疏散的临界温度60℃,距离火源越远的楼层CO体积分数达到临界值的速度越快。研究为高层建筑火灾的防排烟设计和人员疏散条件的确定提供了理论依据。     

高层建筑室外火灾的数值模拟与分析

为了探究高层建筑室外火灾蔓延规律以及温度和烟气在超高层建筑火灾中的分布状态,以上海静安区失火住宅楼火灾为背景,应用火灾动力学软件FDS,对火灾进行模拟与分析。实验得出:外部火灾一方面通过表面保温材料迅速蔓延至楼顶,再由表面向建筑内部蔓延,当玻璃破碎后火势由着火点向建筑内部蔓延,由于烟囱效应再通过电梯井、楼梯向楼顶部蔓延。火灾中空气温度随离着火面距离的增加而降低,烟气浓度随时间而变化。同时引入热辐射对人的伤害模型。     

室外风作用下竖井结构内火灾烟气运动规律研究

室外风是影响高层（超高层）建筑火灾蔓延的主要因素。通过数值模拟六个不同火灾场景温度场、能见度及CO浓度场变化过程,定量总结了不同风向、风速条件下侧向全开竖井结构内烟气运动规律。模拟结果发现,迎面风作用下,竖井内会产生较高滞止压力,中性面位置上升,上部烟气加速向竖井下部蔓延,下部烟气通过开口排出;背面风作用下,中性面位置...     

基于CFD模拟的不同尺度竖井模型内烟气温度分布相似性的研究

通过小尺寸实验来研究实际建筑结构的火蔓延和烟气控制是一种已经被验证的十分有效的方法。经典方法中尺寸缩放只需要保证Froude数不变即可。采用CFD模拟的方法研究由火灾引起的烟气羽流在高层建筑竖井内的温度分布情况,建立三种不同尺寸高层建筑竖井的相似模型,并对比模拟结果,得出了尺寸缩放的规律:在保证Froude数不变的前提下,还需保证竖井结构内的流动为湍流;同时得到了着火房间通风口无量纲面积大小和火源位置变化对不同尺寸模型内流动相似性效果的影响规律。     

基于FLUENT的电梯井火灾烟气蔓延模拟分析

电梯作为高层建筑内输送乘客的重要交通设备,具有输送高速、高效的特点,在高层建筑火灾发生时,烟气蔓延快、疏散线路长,因此研究火灾发生时能否将电梯用于人员疏散,对保障火灾情况下高层建筑人员安全疏散,避免危险自救导致次生灾害有重要意义。本文通过FLUENT软件模拟火灾时烟气蔓延情况,研究外部火灾时井道内的烟气情况。结论表明,井道内无附加排烟设备的电梯,不适用于火灾疏散,研究还表明,利用FLUENT软件对电梯火灾进行模拟,其模拟结果具有实际参考价值。     

风速对高层全开口楼梯间烟气蔓延的影响

采用BIM和Pyrosim火灾模拟软件，建立火灾模型，针对不同火灾场景烟气蔓延特性及温度、CO质量分数分布规律进行研究，剖析不同风速对全开口楼梯间烟气蔓延特性的影响。结果表明：火灾发生时，风速一定的情况下，随着楼梯间开口数量的增多，烟气蔓延高度增加，但温度和CO质量分数逐渐降低，有效降低了人员疏散的危险性；当开口数量一定时，风速的存在会提高楼梯间烟气温度，改变楼梯间内烟气运动轨迹，使烟气在底层及楼梯间出口处大量聚集，增大人员疏散难度。研究结果可为高层建筑预防火灾蔓延、合理设计人员疏散路径、保证人员疏散安全提供参考。     

铁路隧道火灾烟气温度场分布规律的试验研究

以我国某铁路水下盾构隧道为背景,针对不同纵向通风风速、火灾规模等因素进行了18组缩尺寸火灾模型试验,对火灾时隧道内烟气温度场的纵向变化规律、高温烟气的蔓延规律进行研究,获得了不同工况下拱顶下方烟气温度纵向分布规律、火区内和火区下游烟气最高温度分布规律,以及火灾蔓延范围等.并根据火区内烟气最高温度的试验数据,得到关于烟气最高温度与纵向通风风速及火灾规模的理论公式.拟合结果表明,该理论公式与试验数据能够较好地吻合,相关性为0.92左右.     

高层建筑火灾安全疏散研究述评

火灾条件下的高层建筑安全疏散研究已成为国内外研究的热点。介绍了高层建筑安全疏散设计及高层建筑人员疏散模拟两种主要研究方法在高层建筑安全疏散研究上的应用。首先说明了高层建筑安全疏散设计经历了一个从处方式安全疏散设计到性能化安全疏散设计的转变,分析了国内外在高层建筑性能化安全疏散设计上的发展,并列出了性能化安全疏散设计在实施中存在的问题;其次介绍了应用于高层建筑人员疏散的仿真模型,设想了高层建筑计算机模型的发展趋势;最后结合高层建筑火灾安全疏散目前存在的问题和不足,对高层建筑火灾安全疏散做出展望。     

竖井排烟口对L型高层建筑烟气流动特性影响的模拟研究

为了研究竖井排烟口对L型高层建筑烟气流动特性的影响,建立L型高层建筑火灾的数值模拟模型,以温度、CO浓度和窗口气流速度为指标,探讨在不同排烟面积下高层建筑内部结构的烟气流动特性。研究结果表明:6层为建筑的中性层位置,随着排烟口面积增大,烟气蔓延到竖井顶部的时间缩短,对中性层以下走廊的烟气控制效果增强;火灾发生在中性层以下时,中性层以上窗口气流速度为负,烟气溢出;320 s为温差变化的分界点,在320 s之前,排烟口面积与温差绝对值成正相关,320 s之后则成负相关。     

含阶梯结构的高层楼梯井内烟气湍流及输运特征量的全局敏感性分析

高层建筑竖井火灾中影响因素众多,并且各因素对高层楼梯井火灾中重要现象、关键数值等的影响大小不一,使得此类火灾中的实验或理论研究成本较高。通过建立全局敏感性分析平台,定量考察了高层楼梯井结构所涉及因素的影响大小,并能够方便地筛选掉对所考察量影响较小的因素,以降低实验或计算成本。使用数值模拟方法,通过CFD软件对包含阶梯几何框架的高层楼梯井结构火灾进行了共计60次工况计算。并且根据计算结果,使用全局参数敏感性分析方法,得出建筑尺寸、热释放速率、环境参数对高层楼梯井内烟气湍流特性及输运特性的敏感性排序。结果表明,火源热释放速率对各输出参数的影响均占38%以上。     

高层住宅建筑火灾人员疏散仿真研究

基于高层建筑火灾的严重危害,本文在具体分析阐述我国目前高层住宅建筑的户型设计现状后,以长沙市某高层塔式住宅建筑为研究对象,利用人员疏散软件Building EXODUS(V4.06版)和烟气模拟软件CFAST对发生火灾后建筑物的人员疏散和烟气流动情况仿真模拟。研究表明,逃生楼梯的设计位置对高层塔式住宅的人员疏散效率影响较大;在发生紧急情况后,事前是否进行过疏散演习和事中的人工干预引导疏散对保障高层住宅建筑火灾居民的生命安全尤为重要;高层住宅建筑火灾,起火楼层越底,伤亡越大。     

“Z型”中庭烟气流动及自然排烟特性实验研究

"Z型"中庭自然排烟设计已经在部分高层建筑中实际运用。然而,现有规范对此类设计方法无具体指导性消防安全要求,同时缺乏相关研究。通过在海南某高层建筑中开展全尺寸火灾实验,选取中庭和办公室不同火灾区域和规模,在不同外界风向和风速下,通过监测有毒气体浓度、烟气温度和能见度以及烟气层厚度等参数,研究超过12m的"Z型"高大中庭烟气流动特性及自然排烟效果,并分析其对中庭和人员安全性的影响。研究结果表明:该建筑采用"Z型"中庭能够有效排出烟气,自然排烟设计合理。所得结论可为消防部门审核该项目提供参考,也为类似高大中庭自然排烟设计提供科学依据。     

高层建筑电梯活塞效应及烟气控制分析

在电梯运行活塞效应及其对火灾烟气影响理论分析基础上,分析电梯井和前室加压及压力波动情况;结合高层建筑烟控系统的原理,通过合理的压差设计,可保证电梯系统在最大容许压差和最小容许压差之间正常工作。通过对活塞效应及其对电梯与建筑空间之间压差影响的分析发现,极限状态下烟气可能卷入电梯井和前室,对人员的疏散造成威胁,提出了控制活塞效应影响的上限临界压差。研究表明,合理的排气泄压系统、气压式挡烟系统、可变送风系统及火灾层带通风排烟设施的系统等均能对火灾烟气进行有效控制,提高电梯疏散的安全性。研究所得的结论为火灾中利用电梯进行疏散提供了理论指导及一种烟气控制的方法。     

半横向排烟下公路隧道火灾烟气逆流长度规律研究*

为研究不同因素对半横向排烟模式下公路隧道火灾烟气逆流长度的影响规律,采用理论分析推导火灾烟气逆流长度与火源功率、排烟速度、排烟口面积和排烟口间距4个因素的无量纲关系式,运用数值模拟研究不同因素下火灾烟气的运动规律,最后拟合得到烟气逆流长度的无量纲关系式。结果表明:在半横向排烟模式下,烟气逆流长度随火源功率的增大而增大,呈正相关关系;随排烟速度的增大而减小,随排烟口面积增大而减小,随排烟口间距的增大而减小,呈负相关关系;对数值模拟的结果进行拟合,得到相应的烟气逆流长度无量纲关系式。研究结果有助于了解半横向排烟模式下烟气流动规律及控制原理。     

高层建筑火灾致因因素分析与防火安全对策

针对高层建筑物火灾起火因素多、蔓延途径多、疏散困难、扑救困难等特点,全面分析高层建筑火灾致因要素并得到以火灾事故直接损失为顶上事件构建的局部事件树,从"人-机-环境"即技术(硬件)和管理(软件)的系统思路入手,提出建立以管理为纲目、技术为手段,突出管理对技术的指导与协调原则的高层建筑防火安全体系和高层建筑防火安全对策即建立完善救火系统、加强"三同时"、加强相关人员安全管理及培养相关人员安全意识、健全火灾应急预案。该研究成果以有效的解决高层建筑防火为目的,并为高层建筑设计、防火安全评价和应急预案制定等方面提供有实用价值的技术支持。