开口位置对楼梯井内烟气运动影响的研究

通过在1/3尺寸的高层建筑楼梯井实验台内开展火灾烟气运动试验,对不同开口位置情况下,楼梯井内烟气的竖向温度分布、进出风口速度以及烟气前锋上升时间进行了研究.结果表明,烟气温度沿楼梯井竖直方向衰减较快,并且开口位置对井内的竖向温度分布有较大影响,随着开口高度的减小,其上方楼层的烟气温度降低.开口的存在也会减缓烟气向楼梯井上部蔓延,且开口位置越低,烟气的蔓延速度越慢;反之,升高开口位置,楼梯井上下贯通的竖向结构与外界环境间的对流加强,烟气在楼梯井内的竖向蔓延速度也会加快.     

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。     

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。     

高楼消防最大难题——烟囱效应

建设迅速的多幢高楼让城市一天天“长高”,而防火专家们认为,目前高层建筑火灾扑救工作是全世界消防界面临的最大难题,一旦发生火灾,极易造成惨重的人员伤亡。有很多隐患确实需要有关部门及市民自身高度关注。首先,高层建筑的火灾隐患与少数高楼存在先天设计缺陷、消防布局不合理密切相关。比如有的高层建筑的消防设施设计没按国家消防规范要求设计防火分区、自动消防系统、疏散通道。而造成高层建筑火灾扑救难的另一重要因素是高楼大厦的装修材料质量参差不齐,柱子、顶梁、装修材料的耐火等级     

楼梯结构对烟气蔓延及安全疏散的影响研究

为研究高层建筑火灾中楼梯结构对烟气蔓延的影响,运用PyroSim软件建立不同结构楼梯间的数值模型,使用FDS软件进行火灾烟气蔓延数值模拟,观测记录不同工况下烟气宏观高度随时间的变化,通过SPSS软件对观测值进行拟合分析,再结合烟气蔓延过程中楼梯间的温度、能见度及CO体积分数的变化情况,对人员安全疏散条件进行分析。结果表明：不同楼梯结构对烟气蔓延的阻碍作用差异明显,并且烟气在不同结构楼梯间内蔓延的宏观高度与时间均呈二次函数关系,其中具有中部隔墙结构的楼梯间防烟效果最佳,无梯井结构的楼梯间次之,存在梯井结构的楼梯间防烟效果最差,但综合各因素考虑,无梯井结构的楼梯间更有利于人员安全疏散。     

高层建筑电梯楼梯协同人员疏散的优化模式研究

高层建筑利用电梯楼梯协同疏散有利于提高人员疏散效率。通过数学建模研究了多种因素影响下的协同人员疏散优化模式,结果表明:当电梯仅在某直达层停靠,电梯停靠层及以上楼层采用电梯疏散而以下楼层采用楼梯疏散时,存在最优的电梯停靠层;在每层疏散人数均匀分布的条件下,该最优层数不受疏散人数影响,随建筑高度增加呈线性增长,随电梯最大承载量增加呈阶梯式下降,随电梯平均运行速度增加呈阶梯式下降。     

多驱动力作用下高层建筑火灾烟气输运规律研究现状

高层建筑发生火灾后,火灾烟气会在多种驱动力的作用下从着火房间迅速蔓延扩散至整栋建筑,严重威胁建筑内人员的生命安全。因此,控制建筑内烟气蔓延是建筑消防安全的一项重要内容。该文对热浮力、烟囱效应和室外风作用下建筑内火灾烟气输运规律进行分析,较系统地总结了这三种驱动力作用下火灾烟气输运的国内外研究成果,指出了以往研究的一些不足之处。根据国内外相关工作的研究进展及当前需要,对今后高层建筑火灾烟气输运规律的主要研究内容提出了几点展望。     

盾构铁路隧道坡度对火灾烟气蔓延的影响研究

为研究坡度隧道内列车阻滞后的火灾烟气蔓延行为,利用火灾动力学模拟软件(FDS)建立盾构铁路隧道火灾模型和CRH6高速列车阻滞模型,隧道坡度分别为0％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％和4.0％,通过分析隧道内烟气、温度、能见度等特征参数的变化规律,研究坡度隧道内高温烟气的受力情况,探讨坡度变化...     

不同楼梯入口设置方式下人员疏散的模拟研究

针对高层建筑楼梯疏散过程中的汇流行为,采用数值模拟的方法研究了5种不同楼梯间入口设置方式下的人员疏散过程。结果表明:高层建筑的各楼层人员进入楼梯间的疏散时间与楼层符合线性关系;楼梯间入口临近平台上段楼梯比临近下段楼梯更有利于人员的安全疏散,楼梯间入口位于楼梯对面比位于楼梯两侧更有利于人员的安全疏散;楼梯间入口位于平台上段楼梯对面最有效地促进了人员在平台的汇流行为,减少建筑中人员的疏散时间。     

火源功率对竖井负压控烟效果影响的实验研究

基于竖井的烟囱效应原理,利用小尺寸实验台开展了一系列实验,通过改变油盘的尺寸,对竖井内的烟气温度、压力、速度以及通风口处的压力、气流速度进行测量,研究了火源功率对房间利用竖井进行负压控烟效果的影响。实验结果表明:一方面随着火源功率的增大,室内温度升高,热烟气形成的热压增大,使烟气向外膨胀;另一方面,竖井底部的烟气温度升高,竖井底部的负压值增大,烟囱效应增强,排烟速度增大,新鲜空气补入的速度增大,逐渐抑制住烟气从通风口向外溢出,达到了负压控烟的效果。     

纵向通风条件下隧道坡度对火灾烟气流动影响的实验研究

纵向通风是隧道烟气控制的常用手段之一,若风速足够大,烟气会保证向一个方向蔓延,达到纵向排烟的目的,但同时过大的风速可能会破坏烟气层结构,造成烟气层紊乱,危害到地面附近疏散的人群。因此隧道排烟的策略应是在保证烟气层维持一定时间分层的前提下合理排烟。在实际中,很多隧道都是存在坡度的,这就可能产生烟囱效应,导致倾斜隧道内烟气的扩散速度会与水平隧道不同,进而影响到纵向通风排烟策略。本文采用比例模型的实验方法,对不同坡度及纵向通风风速条件下隧道内火灾烟气流动规律进行了研究。结果表明,隧道坡度越大冷空气卷吸越强烈,烟气降温越快,烟气沉降速度也越快。同时初步得到了本实验条件下的烟气分层化临界风速,并与理论分析结果吻合得较好,为研究烟气的运动情况和人员疏散方案提供重要参考依据。     

植物油布的自燃火灾特性和抑制效果研究

为探究植物油布的自燃危险性,利用TG-DSC热重分析技术讨论其自燃火灾特性及防老剂对其的抑制效果.结果表明:油布混合样品的特征温度分别为171.7℃,380.7℃,466.7℃和555.0℃,根据特征温度将油布氧化过程划分为5个阶段:低温氧化阶段、前期燃烧阶段、混合燃烧阶段、后期燃烧阶段和燃尽阶段;植物油活化能大小顺序...     

热力耦合作用对桩及桩间土拱效应的影响研究*

为研究负温对桩侧应力及桩间土拱效应的影响,通过FLAC3D软件模拟热力耦合作用下新型排桩冻结法中桩间土拱效应的变化及温度效应下的桩间距,并根据巴霍尔金单排管冻结稳态温度场解析解,建立冻结壁平均温度区域解。研究结果表明:桩土接触面的应力分量τxy近似线性变化,应力分量σx近似均匀分布,温度降低对应力分量τxy的分布影响较小,但对应力分量σx的影响较大;负温使桩间距发生变化,且整体平均应力的分布也更加均匀化;通过与巴霍尔金解析解对比,证明单排管冻结温度场模型的可行性,在此基础上建立的单排管冻结壁平均温度区域解,其与数值模拟结果相差不超过1 ℃,计算误差满足工程要求;随着冻结时间的增加,单排管冻结壁温度场呈抛物线形式降低。     

水分对堆积状态褐煤自燃特性影响研究

为研究水分对低阶煤在堆积状态下自然发火特性的影响,基于Frank-Kamenetskii理论,采用开放式恒温加热试验法,分析不同水分含量(4%～23%)白音华褐煤的升温过程及临界自燃着火温度。进一步研究不同煤样粒径(0.5～5 mm)和煤堆体积(1.25～10×10⁵ mm³)条件下,水分对堆积褐煤自燃特性的影响。结果表明,不同水分含量煤堆升温规律基本一致,根据中心点升温速率,可将煤样升温过程划分为4个动态阶段。相同粒径及体积条件下,水分含量越高,煤样临界自燃着火温度越高,抑制升温时间越长,表征内在水分蒸发强度的k值越大;相同水分及体积条件下,k值随粒径的增加呈现先增大后减小的趋势;相同水分及粒径条件下,煤堆体积越大,其临界自燃着火温度越低,水分的蒸发对不同体积煤堆自燃均表现出抑制作用。     

体力疲劳对建筑工人不安全行为的影响效应研究

为降低建筑安全事故发生的概率,从建筑工人的不安全行为入手,构建体力疲劳与不安全行为理论影响模型,通过结构方程模型(structural equation model, SEM)与层次回归法实证检验二者间的影响关系。研究结果表明：体力疲劳直接正向影响建筑工人不安全行为,且通过工作倦怠作为中介因素间接影响建筑工人不安全行为;而心理资本反向调节体力疲劳与工作倦怠的关系。研究结果揭示体力疲劳与不安全行为的中介调节机制,丰富和完善二者的间接及整体关系,有助于管理者有效防控建筑工人的不安全行为。     

旅客行李对高速客车车厢火源热释放速率的影响研究

为了得到考虑旅客行李影响情况下的高速客车车厢火源热释放速率的合理取值范围,以CRH1型动车组二等座车厢为例,以锥型量热仪和大型量热仪测定的高速客车车体内材料和行李的燃烧性能为输入参数,运用FDS软件模拟9种火灾场景下车厢的火源热释放速率随时间的变化规律,分析行李重量对车厢火源热释放速率的影响。研究结果表明:旅客行李对高速客车车厢火源热释放速率的影响是与通风条件协同作用的结果;在车门与车窗关闭条件下,旅客行李对于火源热释放速率的贡献值基本可忽略;在车门开启与车窗关闭条件下,旅客人均携带10kg和20kg行李时,行李对车厢火源热释放速率的贡献值为0.24MW和0.6MW,贡献率为5%和11%;在车门与逃生车窗开启条件下,旅客人均携带10kg和20kg行李时,行李对车厢火源热释放速率的贡献值分别为1.3MW和3.8MW,贡献率分别为7%和21%。     

氧浓度对煤低温氧化热效应影响规律研究

为了准确掌握氧浓度对煤低温氧化热效应的影响,采用C80微量量热仪研究低温阶段煤氧化的自热过程,根据单升温速率的非等温动力学分析方法,得到不同氧浓度下煤样的活化能。研究结果表明:氧浓度对实验初始阶段的热流曲线和放热量的影响较小,随着温度的升高,氧浓度对热流曲线和放热量影响逐渐变得明显,放热趋势随着氧浓度的增大而增强;煤样的初始放热温度随着氧浓度的增大而降低;活化能随着氧气浓度的降低呈阶梯式上升;总放热量和氧浓度服从线性方程y=ax+b;与21%（空气气氛）氧浓度相比,15%,10%和5%氧浓度下煤的放热量分别降低了约19%,33%和46%,表明降低氧浓度对煤样的氧化放热具有明显的减缓作用。因此可以加强采空区的密闭性检测、注入惰性气体,使采空区的氧浓度尽可能地低,对采空区煤自热升温的防治有着理论指导意义。     

供风量对褐煤自燃极限参数的影响研究

为研究不同供风量对褐煤自燃特性的影响规律,选取平庄瑞安煤矿褐煤作为试验煤样,利用程序升温试验和气相色谱仪,研究低温氧化阶段不同供风量条件下褐煤自燃极限参数与温度、供风量之间的变化规律。结果表明:温度在40~120℃时,随着供风量增大,褐煤的最小浮煤厚度和下限氧浓度降低,上限漏风强度增加;温度在120~200℃,供风量为40~80 mL/min和160~200 mL/min时,随着供风量的增加,其最小浮煤厚度和下限氧浓度增加,上限漏风强度减少;供风量为80~160 mL/min时,在供风量增大的情况下,褐煤的最小浮煤厚度和下限氧浓度降低,上限漏风强度增加;随着供风量减小,煤样临界点温度降低。