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地铁车站敞开楼梯空气幕防火防烟分隔技术研究

吴振坤  
【摘要】:改革开放之后我国的城镇化水平不断提高,城市区域不断扩大,城市交通压力也随之加剧。地铁作为一种先进的城市轨道交通,可以为城市交通快速运行提供充足的保障,所以现地铁建设许多城市都得以兴起,但是地铁本身存在许多安全隐患,作为一种营运线路庞大线路复杂的下交通工具,运行环境不同于一般的地上交通,具有的人流量大、疏散通道单一等特点,一旦发生火灾,及其容易造成群死群伤的事故。为了保证地铁火灾发生时人员的安全疏散、减小财产损失,地铁的排烟系统和疏散管理系统进行合理的设置就显得十分必要。因而,针对地铁车站防火防烟分隔技术研究就显得非常迫切。在火灾防治方面,为了让地铁的消防设计更加具有科学性,要对不同类型的防火防烟分隔技术的挡烟效果进行研究。空气幕是在当今建筑物中,尤其在地铁车站中使用较为广泛的一种防火防烟分隔技术,其挡烟效果的有效性主要受空气幕风速和倾角影响。因此,本文通过理论分析、数值模拟以及全尺寸实验三个方面研究了不同空气幕风速和不同倾角对其挡烟效果的影响,并得出作为合理选取依据的结论。首先依据理论基础进行分析,然后利用计算机模拟展开了更为全面得到全尺寸实验。最后,基于合肥水阳江路地铁站开展了全尺寸的实地实验研究。本项目主要目标是通过理论分析、模拟计算和实验研究,给出地铁车站敞开楼梯间空气幕挡烟的效果,建立空气幕挡烟效果与火源功率、烟气层厚度之间的关系,并考虑机械排烟、喷淋系统对烟气流动的影响,确定空气幕挡烟的临界速度、风向要求,为地铁车站空气幕挡烟的应用提供技术支持。研究内容包括:1)研究空气幕在地铁车站敞开楼梯应用时时的最佳挡烟速度与角度等设计参数要求。2)研究站台排烟和补风对空气幕的影响,确定排烟速率、挡烟垂壁对空气幕挡烟效果的影响。3)研究水喷淋作用导致烟气浮力减小情况下,空气幕对低温烟气的掺混效果,确定水喷淋对挡烟效果的影响。利用FDS模型,针对实际的地铁车站开展空气幕挡烟的数值模拟计算,对空气幕挡烟流场进行分析,与理论研究结果进行对比,确定空气幕挡烟的设计要求。最后,在地铁车站内开展全尺寸实验,得到典型火源功率下的实验数据;测试典型火源功率下,空气幕挡烟效果的有效性;同时验证数值模拟的有效性。根据文中的数值模拟和全尺寸实验得出的结果,建议空气幕在地铁车站敞开楼梯应用时,设置喷气速率为5-7m/s,角度为15~30度。在火灾发生后,风幕挡烟技术可以作为在火灾发生初期的一种有效的工具,而在烟气蔓延过程中风幕在不影响排烟系统排烟的情况下可以有效地阻止烟气的蔓延,因此风幕挡烟技术是一种行之有效的烟气阻挡技术,应该适当加强空气幕在地铁车站楼扶梯口处应用推广和普及。


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