fds的风速对高层建筑火灾烟气扩散规律的影响研究【字数：10842】
摘 要高层建筑在外风场风速上不同于一般建筑，其外部风场的风速随楼层高度增加呈幂数增长，火灾发生时其外部风场的风速会对建筑内的火灾状态产生复杂影响。本文以单元式高层住宅建筑为研究对象，使用FDS软件建立多种风速条件下的火灾场景模型。再进行数值模拟运算，得到不同风速条件下单元式高层住宅建筑火灾烟气扩散规律、火场温度等火灾烟气特性变化数据。其数值模拟结果可为高层建筑防火设计和疏散提供理论依据。
目 录
1. 引言1
1.1研究背景1
1.2 研究目的与方法1
2. 高层建筑火灾风险分析2
2.1高层建筑火灾特点2
2.2烟气3
2.3风速4
2.4 风和火灾烟气的联系6
3. FDS软件说明6
3.1 FDS介绍6
3.2 FDS软件特点7
3.3 FDS使用步骤7
4. 火灾场景模型8
4.1 建立模型8
4.2 分析模拟结果12
5. 结论24
参考文献25
致谢26
1.引言
1.1 研究背景
近数十年来，社会经济的高速发展和人民生活需求的多元化，让高层建筑在现代城市化建设的进程中扮演着至关重要的角色。随着高层建筑数量、规模、高度的不断增长，功能服务日益丰富，已成为居民日常生活、消费、娱乐、办公的重要场所。高层建筑的广泛应用，在很大程度上缓解了我国土地资源紧张的局面，最大程度地节约使用土地，因而受到广大城市规划者的青睐。但是因高层建筑楼层多且高、人口密度大、系统情况复杂等特质，在给人们带来便利的同时也暗藏着巨大的火灾消防隐患。若有火情发生，火势扩散迅速，建筑内部的热量会在短时间内达到一个惊人的数值，进而导致惨痛的财产损失和人员伤亡。从燃烧三要素的角度上看，现代化的高层建筑使用了大量可燃、易燃的有机合成装饰材料，且外部的风速会源源不断的通过通风口吹进氧气，使火灾愈加严重与失控。使用的合成材料在燃烧时会产生大量有毒有害烟气，火灾烟气也会降低高层建筑的能见度，放出的巨大能量通过高温灼烤降低人员的行动能力，烟气因素对室内人员逃生和室外救援工作带来很大麻烦，所以往往在高层 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
建筑火灾事故中死亡率极高和生还率极低。
1.2 研究目的与方法
高层建筑不同于一般的低层建筑，其结构和功能的特质使高层建筑火灾成了更加危险的场景，给消防救援工作带来极大困难。目前，许多研究主要探讨室内装饰材料对火灾现场的影响，而忽略了室外环境因素对火灾的影响。本文认为，在高层建筑研究中，应该把几十米或几百米的高空室外和室内看成一个有机系统整体来探讨，抓住每一个能对火灾产生影响的因子，能让研究变得全面严谨。众所周知，不同高度楼层外部环境风场是不尽相同的，研究不同风速条件下的高层建筑火灾动态变化，对研究实际情况里火灾热量、烟气的蔓延很有价值，对高层火灾排烟设计与安全疏散极具指导意义。
本论文理论部分结合了火灾科学研究的一些基础性知识，借鉴前辈学者门对于火灾烟气蔓延扩散的理论和研究结果。然后在实践过程中使用火灾动态模拟仿真软件FDS进行了仿真模拟实验，以附近某高层住宅建筑为研究对象，建立了不同外界风速的开敞门窗下的多种火灾场景工况再对各工况模型进行运算。最后，利用可视化软件 Smoke view，分析了不同风速下模拟区域内的烟气蔓延、温度分布情况，然后对运算得到的数据进行归纳比较，总结风速对火灾烟气动态变化影响规律，旨在对高层住宅建筑火灾的安全疏散和消防设计提供一定参考。
2.高层建筑火灾危险分析
2.1高层建筑火灾特点
2.1.1建筑材料耐火性不足
随着高层建筑的功能需求日益丰富，高层建筑内部使用了大量的建筑材料。即使建筑技术快速发展，新型建筑材料推陈出新，节能、环保、高效的生产要求不断提高，但是仍然存在部分建筑材料的耐火性能[1]没有满足国家相关的标准和规范，高层建筑风光的表象下隐藏着不小的隐患。
2.1.2火灾蔓延途径多、速度快
不论是高层商用建筑还是高层住宅建筑，其内部都含有大量的可燃物(家具、纺织品、生活用品、装饰材料等)。这就导致了在火灾发生后，这些物品都能成为燃烧的介质，为火势蔓延提供多种途径，类似衣物、木制家具等易燃且燃烧值极大的可燃物更是令火灾愈加失控难以扑灭。高层建筑内部空间开阔，各种楼梯口、走廊错综复杂，加上管道井和电梯井等纵向井道数量多的特点，假如该建筑内部排烟设计不合理，火灾时特别容易发生“烟囱效应”。有资料表明，当建筑物不高于100m时，仅需30秒烟气就能通过纵向井道扩散至顶层位置。此外，因为高层建筑的高度较高，其当外界的自然风吹进火室内时，即使是很微弱的火势也能以极快的速度向其他位置蔓延。
2.1.3人口密度大、疏散不易
无论是高层商用建筑还是高层住宅建筑，都有极高的人口流量和密度。而楼层多、垂直距离大、复杂的平面结构也增加了逃生疏散的难度，加上人们对火灾事故的恐慌情绪，以及高温对皮肤的灼烤和烟气对可见度的削弱、口鼻的刺激。可以预见到，高层建筑一旦发生火灾，人群根本不能在短时间逃离火灾现场，而现场大概率会变得极度混乱、无序，极易形成踩踏事件给人们带来二次伤害。在这种情况下，每个人都惊慌失措失去理性，有组织有秩序的安全疏散成为空谈，进而造成惨重的人员伤亡。据统计，近年来80%恶性高层建筑火灾事故中与消防安全疏散工作不力有直接关系。
2..1.4设备多、火灾隐患大
当下是电子化的科技时代，众多的公司和工作室入驻高层商用建筑，因此内部使用了大量电子设备。电子设备和电线路的大幅度增长，会引起用电负荷的升高。每栋大楼的电路在设计之初都是有负载标准的，而有一些公司违反相关标准私自进行线路改造和过度接入电子设备，导致出现过载的情况进而产生电火花引起火灾。线路的增加亦会使线路老化等问题更加频繁的出现，电线的表层一般是橡胶且极易燃烧，有着极大的火灾隐患。
目 录
1. 引言1
1.1研究背景1
1.2 研究目的与方法1
2. 高层建筑火灾风险分析2
2.1高层建筑火灾特点2
2.2烟气3
2.3风速4
2.4 风和火灾烟气的联系6
3. FDS软件说明6
3.1 FDS介绍6
3.2 FDS软件特点7
3.3 FDS使用步骤7
4. 火灾场景模型8
4.1 建立模型8
4.2 分析模拟结果12
5. 结论24
参考文献25
致谢26
1.引言
1.1 研究背景
近数十年来，社会经济的高速发展和人民生活需求的多元化，让高层建筑在现代城市化建设的进程中扮演着至关重要的角色。随着高层建筑数量、规模、高度的不断增长，功能服务日益丰富，已成为居民日常生活、消费、娱乐、办公的重要场所。高层建筑的广泛应用，在很大程度上缓解了我国土地资源紧张的局面，最大程度地节约使用土地，因而受到广大城市规划者的青睐。但是因高层建筑楼层多且高、人口密度大、系统情况复杂等特质，在给人们带来便利的同时也暗藏着巨大的火灾消防隐患。若有火情发生，火势扩散迅速，建筑内部的热量会在短时间内达到一个惊人的数值，进而导致惨痛的财产损失和人员伤亡。从燃烧三要素的角度上看，现代化的高层建筑使用了大量可燃、易燃的有机合成装饰材料，且外部的风速会源源不断的通过通风口吹进氧气，使火灾愈加严重与失控。使用的合成材料在燃烧时会产生大量有毒有害烟气，火灾烟气也会降低高层建筑的能见度，放出的巨大能量通过高温灼烤降低人员的行动能力，烟气因素对室内人员逃生和室外救援工作带来很大麻烦，所以往往在高层 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
建筑火灾事故中死亡率极高和生还率极低。
1.2 研究目的与方法
高层建筑不同于一般的低层建筑，其结构和功能的特质使高层建筑火灾成了更加危险的场景，给消防救援工作带来极大困难。目前，许多研究主要探讨室内装饰材料对火灾现场的影响，而忽略了室外环境因素对火灾的影响。本文认为，在高层建筑研究中，应该把几十米或几百米的高空室外和室内看成一个有机系统整体来探讨，抓住每一个能对火灾产生影响的因子，能让研究变得全面严谨。众所周知，不同高度楼层外部环境风场是不尽相同的，研究不同风速条件下的高层建筑火灾动态变化，对研究实际情况里火灾热量、烟气的蔓延很有价值，对高层火灾排烟设计与安全疏散极具指导意义。
本论文理论部分结合了火灾科学研究的一些基础性知识，借鉴前辈学者门对于火灾烟气蔓延扩散的理论和研究结果。然后在实践过程中使用火灾动态模拟仿真软件FDS进行了仿真模拟实验，以附近某高层住宅建筑为研究对象，建立了不同外界风速的开敞门窗下的多种火灾场景工况再对各工况模型进行运算。最后，利用可视化软件 Smoke view，分析了不同风速下模拟区域内的烟气蔓延、温度分布情况，然后对运算得到的数据进行归纳比较，总结风速对火灾烟气动态变化影响规律，旨在对高层住宅建筑火灾的安全疏散和消防设计提供一定参考。
2.高层建筑火灾危险分析
2.1高层建筑火灾特点
2.1.1建筑材料耐火性不足
随着高层建筑的功能需求日益丰富，高层建筑内部使用了大量的建筑材料。即使建筑技术快速发展，新型建筑材料推陈出新，节能、环保、高效的生产要求不断提高，但是仍然存在部分建筑材料的耐火性能[1]没有满足国家相关的标准和规范，高层建筑风光的表象下隐藏着不小的隐患。
2.1.2火灾蔓延途径多、速度快
不论是高层商用建筑还是高层住宅建筑，其内部都含有大量的可燃物(家具、纺织品、生活用品、装饰材料等)。这就导致了在火灾发生后，这些物品都能成为燃烧的介质，为火势蔓延提供多种途径，类似衣物、木制家具等易燃且燃烧值极大的可燃物更是令火灾愈加失控难以扑灭。高层建筑内部空间开阔，各种楼梯口、走廊错综复杂，加上管道井和电梯井等纵向井道数量多的特点，假如该建筑内部排烟设计不合理，火灾时特别容易发生“烟囱效应”。有资料表明，当建筑物不高于100m时，仅需30秒烟气就能通过纵向井道扩散至顶层位置。此外，因为高层建筑的高度较高，其当外界的自然风吹进火室内时，即使是很微弱的火势也能以极快的速度向其他位置蔓延。
2.1.3人口密度大、疏散不易
无论是高层商用建筑还是高层住宅建筑，都有极高的人口流量和密度。而楼层多、垂直距离大、复杂的平面结构也增加了逃生疏散的难度，加上人们对火灾事故的恐慌情绪，以及高温对皮肤的灼烤和烟气对可见度的削弱、口鼻的刺激。可以预见到，高层建筑一旦发生火灾，人群根本不能在短时间逃离火灾现场，而现场大概率会变得极度混乱、无序，极易形成踩踏事件给人们带来二次伤害。在这种情况下，每个人都惊慌失措失去理性，有组织有秩序的安全疏散成为空谈，进而造成惨重的人员伤亡。据统计，近年来80%恶性高层建筑火灾事故中与消防安全疏散工作不力有直接关系。
2..1.4设备多、火灾隐患大
当下是电子化的科技时代，众多的公司和工作室入驻高层商用建筑，因此内部使用了大量电子设备。电子设备和电线路的大幅度增长，会引起用电负荷的升高。每栋大楼的电路在设计之初都是有负载标准的，而有一些公司违反相关标准私自进行线路改造和过度接入电子设备，导致出现过载的情况进而产生电火花引起火灾。线路的增加亦会使线路老化等问题更加频繁的出现，电线的表层一般是橡胶且极易燃烧，有着极大的火灾隐患。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/yyhx/301.html
