蔓延火灾下钢框架结构抗火性能试验研究

为研究蔓延火灾下钢框架结构建筑室内火灾温度场、钢构件温度分布和位移的发展规律,对1个足尺的两层钢框架结构进行蔓延火灾试验,测量试验区域内关键位置的空气温度、钢构件温度和位移。试验结果表明：试验中火源房间内的火灾过程呈现4个明显的发展阶段,受火70min时室内火灾达到全盛,测得火灾烟气层最高温度730℃;受火82min时火灾从火源房间蔓延至邻近房间,导致了邻近房间内各受火钢构件温度峰值出现在不同时刻,同时,各构件历经扩散热烟气加热、直接受火加热和冷却降温3个阶段,呈现反复升降温的受火过程;受火过程中,钢构件温度变化显著滞后于火场温度,受火钢柱先后升温产生向上的轴向变形。与传统室内火灾相比,蔓延火灾扩大了火场范围和钢结构受火范围,对结构安全和人员安全造成更大威胁,因此在进行结构抗火设计时应得到充分考虑。     

Research on fire resistance test of a steel frame building under spreading fire

为研究蔓延火灾下钢框架结构建筑室内火灾温度场、钢构件温度分布和位移的发展规律，对1个足尺的两层钢框架结构进行蔓延火灾试验，测量试验区域内关键位置的空气温度、钢构件温度和位移。试验结果表明：试验中火源房间内的火灾过程呈现4个明显的发展阶段，受火70min时室内火灾达到全盛，测得火灾烟气层最高温度730℃；受火82min时火灾从火源房间蔓延至邻近房间，导致了邻近房间内各受火钢构件温度峰值出现在不同时刻，同时，各构件历经扩散热烟气加热、直接受火加热和冷却降温3个阶段，呈现反复升降温的受火过程；受火过程中，钢构件温度变化显著滞后于火场温度，受火钢柱先后升温产生向上的轴向变形。与传统室内火灾相比，蔓延火灾扩大了火场范围和钢结构受火范围，对结构安全和人员安全造成更大威胁，因此在进行结构抗火设计时应得到充分考虑。     

烟热训练设施参数的计算机模拟

消防烟热训练设施通过模拟火场烟雾、温度、声响、火光和建筑中的各种障碍物,使受训人员在模拟系统中体验到火场的场面。目前烟热训练设施建设标准不统一,大多数烟热训练室闲置,没有真正发挥提高基层消防部队战斗力的作用。在对现有的消防烟热训练设施调查研究的基础上,利用CFAST火灾模拟软件确定训练设施的参数,并对模拟出的参数进行实验检验,结合理论和实验指导基层消防部队烟热室的建设和使用。     

建筑火灾中壁面痕迹与火源位置的关联性试验研究

对通风控制房间发生火灾后壁面痕迹与火源位置的关联性进行了试验研究,分析了火源位置不同时壁面材料燃烧痕迹的异同,并给出了不同火源位置时的热释放速率,壁面温度及辐射热分布情况。实验结果与理论分析是相吻合的,墙角火源引起的火灾比中心火源壁面位置的各项火灾参数偏大,墙角火的热释放速率是中心火的4倍,壁面受损更严重,痕迹更明显,可用于指导火灾调查工作。试验测得的各项参数也可为火灾模拟提供较为可靠的基础数据。     

正压通风在建筑火灾扑救中的应用

基于五层单元式住宅楼建立物理模型,利用火灾动力学模拟软件FDS模拟研究火灾发生后采取不同通风措施条件下烟气蔓延流动特点,通过考察火场能见度、温度和CO气体体积分数等参数对比不同措施的排烟效果差异,研究正压通风应用于多层住宅建筑火场排烟的可行性,分析其影响因素。结果发现,建筑结构形式决定了合适的风机布置方式,风机风速大小对于排烟效果影响显著。对于所研究多层单元式住宅楼楼梯间建筑空间形式,利用两台风机分别对起火住户和楼梯间进行正压通风的效果优于仅利用一台风机对楼梯间进行正压通风的效果。     

事故排烟量对核电厂火灾影响研究

为研究事故排烟量对核电厂火灾的影响,应用FDS软件模拟特定火源功率下,排烟量分别为0、0.5、0.8m3/s时,核电厂配电间内的火场温度及烟气浓度变化情况。研究结果表明,火灾最先对配电间上部的电缆桥架造成危害;无排烟设施时,450s时火灾烟气已扩散至整个房间;机械排烟设施可有效降低火场温度及烟气浓度造成的危害;排烟量越大,火场温度和烟气浓度降低速率越大。     

单室火灾烟气流动规律的数值模拟

本文利用商业计算流体软件PHOENICS,分别对自然通风、空调送风、自然排烟、机械排烟等四种常见的建筑通风状态下的客房进行烟气流动规律的模拟研究,得出:火灾后,自然排烟和机械排烟在一定程度上都能将着火房间的烟气、热量排出室外,降低着火房间的烟气浓度和温度,但机械排烟的效果较自然排烟稳定.本文计算机场模拟的结果证明了使用CFD技术对火灾现象进行数值模拟是可行的,可用于指导室内火灾的扑救和火场人员的安全疏散.     

更正说明

室内火灾具有较高的危险性,是建筑火灾造成人员伤亡和财产重大损失的灾害之首。利用计算流体动力学(CFD)的方法,建立了室内火灾时期烟气流动的三维大涡数值模型,目的是通过对火灾烟气流动的数值模拟,为多室火灾的控制和人员救助提供理论基础。模拟结果认为,火灾及附近地区温度较高,烟流浓度较大,高温引燃其他易燃物品的可能性加大。通风与火灾的发展状态存在密切关系,通风既能降低室内温度,加快烟流及有毒有害气体的扩散速度,同时也为火灾的进一步发展提供条件。从模拟结果与实验验证可得出结论:火源功率大小及房屋的几何尺寸影响着火灾程度、温度及烟流浓度的分布和变化,数值计算的结果总体上与实测结果存在较好的一致性。     

移动式正压排烟机送风距离定量分析及模拟研究

移动式正压排烟机常被用于建筑火灾时的临时排烟以及火场的人员搜救,为室内提供新鲜空气,提高室内人员的疏散效率以及保证消防员的安全救援。本文通过对气体淹没紊流射流的理论推导,得出了移动式正压排烟机送风距离与通道口高度,风机直径以及风机出口紊流系数的关系式。通过计算机模拟进一步验证了该理论计算方法的合理性。可为消防员在火场中利用正压送风进行排烟操作提供一定的理论依据及技术指导。     

某建筑火灾场景数值重建及烟气危害性评价

应用数值模拟技术重现了国内某建筑火灾发展的过程,并得到了火灾场景中烟气体积分数、温度、能见度等随时间空间变化的各种重要数据.使用生命伤害模型(LHM)和模拟得到的烟气数据分析了烟气对人造成的危害.模拟结果和分析揭示:在火灾中处在不同位置的房间,其室内的烟气体积分数变化可以分为不同的类型.在远离着火点的房间中,空气温度变化不大,但CO气体的体积分数很高,甚至比距离火源近的房间CO体积分数更高,烟气更容易在那里聚集,并且在很短的时间里,烟气对人构成致命的威胁.这与许多火灾中很多遇难者死于远离火源位置的结果是一致的.