某高层建筑条形走廊排烟口布置方式的研究

火灾中烟气具有很高的温度和毒性,是人员安全的最大威胁.高层建筑发生火灾时,走廊是烟气扩散的重要途径,同时也是人员逃生的必经之路.通过建立高层建筑内烟气流动的数学模型,采用κ-ε双方程三维紊流模型,利用Fluent软件对高层建筑火灾时不同排烟口布置方式下的机械排烟进行模拟.对比分析了高层建筑条形走廊内单排烟口置于走廊顶部、侧壁和采用双排烟口时的机械排烟效率以及走廊内的烟气扩散状况.结果表明,排烟口置于顶棚时比排烟口置于侧壁时排烟效率高近10%,采用双排烟口比单排烟口排烟效率高约7%.在前室门附近设置排烟口,一方面减少了新鲜空气向火场的输送,提高了排烟效率;另一方面,可以在前室门附近的走廊内形成一段危险性较小的区域,有利于人员安全疏散.     

长走廊内烟气组合控制的数值模拟与试验研究

为研究适用于高层建筑火灾中烟气控制的组合控制模型,提出通过设置防烟缓冲区来改善传统前室正压送风系统,并且与其他烟气控制方式相结合建立组合模型。设计并实施狭长走廊建筑的火灾烟气全尺寸风洞试验;在试验基础上,采用Fire Dynamic Simulation(FDS)软件模拟该风洞在相同试验条件下的火灾现象,对模拟结果和全尺寸试验的数据进行比较分析,发现2者规律吻合,且平均温度误差率为4.08%,验证所建模型的合理性。研究结果还表明在与防烟缓冲区组合中,30 m内走廊段只需设置一个排烟口,且排烟口位置以靠近火源为宜,其排烟效率为72.1%;此外还需要在排烟口后增设挡烟垂壁,来加强排烟效果,从而达到组合模型的最佳烟气控制效果。     

高层建筑火灾中安全疏散的评价分析

由于高层建筑的迅猛发展,高层建筑的火灾防范和安全疏散成为一个重要的研究课题。笔者阐述高层建筑的火灾特点,以及人员安全疏散的安全评价在消防中的重要作用;综述火灾危险分析的方法;介绍几种可以用于安全疏散的评价方法,并结合各种评价方法的优缺点进行了比较。根据实际情况,选择了模糊综合评价法对某一高层建筑作了简单的算例,从其结果中可以看出:疏散楼梯、防排烟和通风空调系统及事故疏散标志、通信设备存在一些问题,需要整改,以确保人员疏散的安全性;制定相应的应急预案,调整人员疏散策略,确保火灾中人员安全、及时、迅速撤离火灾现场,至安全区域。     

火灾时烟气溢流的控制条件分析

火灾时,烟气的外溢可对外部环境及人的生命产生威胁,着火房间开口处中性面高度是衡量高层建筑火灾蔓延扩大的主要依据。在前人研究的基础上,结合流体力学与传热学相关知识,通过质量守恒和能量守恒方程等对着火房间内部的烟气流动情况进行分析,建立双开口房间内部开口处的中性面高度预测模型,并得到以下规律:随着开口宽度的增加,窗口处的中性面逐渐抬升;随着火源功率的增加,中性面高度逐渐降低;随着机械排烟的增加,中性面高度逐渐抬升。用FDS建立模型对该预测模型进行验证,并进行系数修正,最后得到中性面高度预测模型,将模拟数据和前人的实验数据、理论计算数据进行对比分析后发现数据符合较好。该预测模型可为窗口处烟溢流行为特性的研究提供参考。     

室外风对高层建筑着火楼层机械排烟效果的影响

以南京市某15层长廊型高层建筑办公楼为研究对象,采用FDS(fire dynamic simulation)对室外风影响下的着火层长廊内不同防排烟模式以及不同高度着火楼层的火灾烟气运动情况进行分析。当室外风风速为0 m/s时,长廊内ρ(CO_2)为6 160 mg/m~3,自然排烟可以满足人员逃生的需求;当室外风风速为2.4 m/s时,长廊内ρ(CO_2)为10 084 mg/m~3,仅通过自然排烟不能满足人员逃生需求,需加设机械排烟降低长廊内CO_2浓度。由于室外风随着高度呈指数型增加,不同高度相同物理模型的着火楼层在相同的排烟模式下,长廊内CO_2浓度随着着火楼层高度的增大而增加,且着火楼层为12层及12层以上时,传统的机械排烟模式不能满足长廊内人员的逃生需求。而应根据长廊内CO_2的浓度相应地增加机械排烟量。     

走廊-前室缓冲区在建筑火灾中的可行性分析

高层建筑火灾中,随着机械加压送风研究的深入,发现其存在着一些缺陷。于是提出在走廊段设置“走廊一前室缓冲区”的方式来改善传统正压送风模式。其完整设想是在前室前设置一段无烟区,通过防烟空气幕作为柔性隔断划分缓冲段和走廊段,并且在空气幕前设置排烟口,排出多余的新鲜空气,从而避免影响火场的机械排烟效率。采用FireDynamicSimulation（FDS）场模拟软件模拟高层建筑不同走廊模型。针对条形走廊、L形走廊、环形走廊建筑是否设置缓冲区进行模拟,比较其温度场,浓度场,以及各自排烟效果。结果显示,“走廊一前室缓冲区”的设置能较好的适用于不同的走廊模型,改善传统正压送风模式,便于火灾时人员疏散,而且其机械效率都有显著提高,保证走廊内烟气的及时排出。     

排烟口布置方式对高层建筑火灾排烟效果的影响

高层建筑发生火灾时，烟气对人员的生命安全有着非常大的威胁，因此有效地控制烟气在建筑物内的扩散对于人员的逃生是非常重要的。通过高层建筑内烟气流动的数学模型，采用k-ε两方程三维紊流模型对高层建筑火灾时排烟口布置于走廊顶棚和走廊侧壁时的机械排烟进行模拟。结果表明，排烟口的布置方式不同对排烟效果的影响很大。排烟口置于顶棚时比排烟口置于侧壁时排烟效率高近10％，走廊内危险性低。在进行排烟设计时应优先考虑将排烟口设置在走廊顶部。     

建筑火灾中“走廊-前室缓冲区”影响因素的试验研究

通过在走廊与前室之间设置“走廊-前室缓冲区”来改善高层建筑传统前室正压送风系统.其完整设想是在前室前设置一段无烟区,通过防烟空气幕作为柔性隔断划分缓冲段和走廊段,并且在气幕前设置排烟口,排出多余的新鲜空气,从而避免影响火场机械排烟效率.利用全尺寸风洞试验台模拟高层建筑内的长廊型空间,重点考察缓冲区内空气幕倾角、射流速度及排气口排气量对缓冲区效果的影响.结果表明:0～60°范围内,空气幕倾角越大越好;在风量不超过总送风量规定下,空气幕射流速度越大越利于防烟,射流速度约为16m/s时,机械排烟效率较高;缓冲区排气口排烟量介于1708-2563m3/h时,缓冲区的设置的效果最佳.当缓冲区内各因素的值满足以上设置时,能够提供较高的排烟效率,达到72.8％.既能保证走廊内烟气的及时排出,更有利于火灾时人员的安全疏散.     

高层建筑火灾安全疏散二级灰关联评估

高层建筑内人员集中,垂直疏散距离长,烟气垂直方向扩散快,火灾情况比一般建筑内的复杂,因此需要对其火灾时的安全疏散进行评估.通过比较几种安全评估模型,根据高层建筑火灾的特点,用灰关联评估方法建立了高层建筑火灾安全疏散二级灰关联评估模型,对评估模型标准参考矩阵进行了分析并提出了因素权重的选取方法.该模型通过比较样本矩阵和标准参考矩阵的关联度,划分安全等级,并在评估对象中找出影响安全疏散的关键因素,指出薄弱环节,量化改进方案,然后在改进的基础上评估样本的安全疏散等级,再找出改进措施,直到目标系统样本的安全疏散评估等级达到安全等级.通过实例,验证了该模型的可行性.     

地铁站火灾烟气三维动态场模拟

由于城市地铁的建设在我国迅速发展,地铁站的火灾防范和安全疏散成为一个重要的研究课题。为了探讨地铁站火灾烟气的发展流动规律,笔者根据我国大多数现有地铁站的建筑结构模式建立了双层地铁车站的物理模型,并采用CFD的方法完成了火灾烟流三维动态的场模拟。在模拟中采用Rosseland辐射模型,将火源设定为放热量随时间变化的热源。计算结果表明在没有机械通风的情况下,烟气6分钟就将充满整个地铁站,人员难以在规范要求的时间内安全疏散。该研究成果可以为地铁站火灾发生时人员的安全疏散及烟气的控制提供一定的理论基础。