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高层建筑火灾烟气蔓延规律及控制措施的研究

汪侃  
【摘要】:高层建筑已经成为当下城市化发展必然选择,然而由于其具有楼层多、结构复杂、人员密集等特点,一旦发生火灾,火势蔓延将极其迅速,对人员生命安全造成严重威胁。因此,开展对高层建筑火灾烟气蔓延规律及其控制措施的研究具有重要意义。 本文运用火灾动力学软件FDS建立高层建筑火灾模型,对高层建筑室内和室外两类火灾进行数值模拟。针对两类火灾下产生的烟气,分别采用前室正压送风和水喷淋系统对其加以控制。通过对比室内一氧化碳浓度、温度等相关参数的变化,分析高层建筑火灾烟气的蔓延规律及相应控制措施的控烟效果,以寻求对高层建筑火灾烟气控制的最佳方式。 本文首先针对2.5MW、5MW和7.5MW三种大小室内火源所产生的火灾烟气,在疏散楼梯间前室内设置了风口中心距地高度为250mm、750mm、1250mm、1750mm和2250mm的五种正压送风口分别对其进行控制。通过对比分析前室内一氧化碳浓度、温度等特性参数的变化趋势后发现:不同安装高度的疏散楼梯间前室正压送风口对高层建筑室内火灾烟气的控制效果存在差异,并且随着火源的增大会发生变化。综合比较来看,风口中心距地高度为750mm的前室正压送风口对火灾烟气的控制效果最佳,建议在实际工程设计中予以采用。 其次,本文研究了外墙保温材料起火后引起的高层建筑室外火灾,比较室内外温差、室外风场等因素对高层建筑室外火灾烟气的影响后发现:随着高层建筑室内外温差的增大,室外火灾烟气蔓延的程度加剧;当室外火灾发生在迎风面时,火灾烟气的蔓延程度随着室外风速的增大而增大,当室外火灾发生在背风面时,火源受到空气动力阴影区产生的局部负压影响,火势蔓延将减弱,进入着火层室内的烟气量将减少。 最后,本文比较分析了室内窗上方、房间顶部、房间侧面等不同安装位置的水喷淋喷头对高层建筑室外火灾烟气的控制效果,并进一步探究了室外安装水喷淋系统的可行性。通过对比着火层室内一氧化碳浓度、温度等特性参数的变化情况,研究认为:水喷淋系统喷洒出的水滴能有效地沉降火灾烟气颗粒,安装在房间内窗上方的喷头阻隔室外火灾烟气和保证室内温度的效果最理想,建议在实际工程中予以采用。另外,安装在高层建筑室外的水喷淋喷头能有效抑制火源的发展,在降低室内烟气浓度和温度方面的效果比室内水喷淋更好,同时该系统弥补了现有消防装备工作高度不足的困难,当下具有一定的实用性,对提高高层建筑室外火灾的防治和扑救具有十分重要的意义。


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