大空间建筑顶部火灾空气升温的参数分析

大空间建筑火灾空气升温与小室火灾空气升温相差较大 ,用基于场模型的 FDS计算程序模拟多系列火灾场景 ,对影响大空间建筑火灾空气升温参数作定性的分析 ,得出 :(1)火源功率增长系数不影响升温幅度 ,但影响升温速度 ;(2 )火源功率与空气升温具有强相关性 ;(3)当建筑面积≤ 30 0 0 m2 ,建筑面积与空气升温有强相关性 ,当建筑面积 >30 0 0 m2 ,建筑面积对空气升温影响很小 ;(4)建筑空间高度与空气升温有强相关性     

大空间建筑火灾空气升温的简化计算方法

准确地预测火灾中空气升温过程,是进行大空间建筑抗火分析的基础.系统地分析了大空间建筑火灾空气温度场的主要计算方法,并在对高大空间空气升温实用公式各影响参数分析的基础上,拟合出大空间建筑空气升温简化计算公式.经算例验证,该简化计算方法误差小,精度高,易于工程技术人员使用.     

大空间建筑火灾火源位置对温度场的影响

为了进一步完善大空间建筑火灾烟气升温计算公式的适用范围,采用FDS模拟在不同平面长宽比、火源功率和建筑高度的火灾场景中,火源移动时烟气温度分布的变化规律。结果得出,公式对于建筑面积和火源功率较大、平面长宽比大于3的建筑空间不适用;当火源在一个几何临界范围内移动时,大空间建筑升温计算公式是适用的;这个几何临界范围会受到建筑高度的影响。     

实用大空间建筑火灾空气升温经验公式

建立了大空间建筑火灾空气升温过程中温度非定场的简化模型，提出了大空间建筑火灾的空气升温数学模型，在大量数值实验基础上，回归出数学模型中的待定常数，建立了既满足建筑结构有限元分析中对升温的精度要求，又易于被工程技术人员使用的大空间建筑火灾空气升温经验公式。     

局部火灾中构件表面受火焰辐射范围实用计算方法

采用火灾动力学数值模拟(FDS)软件建立火灾场景模型空间,对火灾热量传递进行数值模拟,得到多参数影响下的烟气温度及火焰辐射温度。基于绝缘表面温度(AST)原理,以及火焰辐射半球模型和火焰辐射范围的判别原则,对参数分析得到的温度数据进行曲面拟合,得到顶棚面升温受火焰辐射影响的辐射半径和顶棚升温不受火焰辐射影响的临界高度的经验计算公式。同时也提出了垂直构件迎火面升温受火焰辐射的临界高度的计算方法。提出的计算方法可偏于安全地预测火焰辐射对大空间建筑顶棚及垂直构件迎火面升温影响的范围,为进一步预测大空间建筑火灾中构件升温边界条件提供理论依据。     

活动火灾荷载作用下住宅卧室升温曲线模拟研究——以中原地区住宅建筑为背景

对中原地区880户住宅进行调查统计,得到1770组卧室信息有效数据,在荷载统计的基础上,进一步抽取样本,利用FDS软件模拟得到了活动火灾荷载下样本卧室的空气升温曲线。结果表明:火灾作用下室内环境温度受火灾荷载密度、通风条件、建筑形式等多种因素的制约。ISO834标准升温曲线与环境实际升温有较大差别,采用卧室火灾模拟升温曲线可以较真实地反映活动火灾荷载作用下卧室的空气温度变化情况,这为住宅建筑的高温分析和进一步抗火设计提供了参考依据。     

火灾下大跨空间结构升温模型的比较分析

为验证火灾下大跨空间结构采用的传统升温模型——标准升温曲线是否合理,经理论分析该升温模型与大空间空气升温模型对结构的性能和耐火极限的结论有着很大的不同。以2008奥运羽毛球场馆实际工程为背景,采用两种模型模拟火灾,对火灾下的结构进行性能分析。标准升温曲线得出在22 min左右结构坍塌。大空间空气升温模型则得出结构在90 min时仍没有坍塌,但个别构件内力、位移变化幅度较大。研究表明:大空间升温模型可以更贴切地体现大空间结构火灾下的实际响应。     

基于场模型的大空间建筑火灾钢构件升温的简化计算方法

高大空间建筑火灾中，热量主要通过热烟气的辐射传热和对流传热方式，向无防火保护层的钢构件表面或钢构件的防火保护层传递，防火保护层再以热传导方式向钢构件表面传递。假定钢构件截面温度均匀分布，将高大空间建筑火灾中的实用空气升温曲线作为构件升温边界条件，对集总热容法建立的热平衡方程求解，得出钢构件在火灾下的温度一时间曲线。为便于工程应用，在钢构件升温影响参数分析的基础上，通过曲线拟舍得出实用的钢构件升温计算公式，为研究大空间钢结构建筑在火灾下的结构全过程反应，提供钢构件升温条件。     

某空间网壳结构火灾过程数值模拟及损伤评估

针对某杂货仓库发生的实际火灾,采用FDS软件对火灾场景进行数值模拟,确定火灾过程中仓库内不同位置的空气升温曲线,与实用大空间火灾空气升温经验公式的比较表明,火源位置靠近墙体时,烟气的扩散受到限制而在墙体内侧汇聚,将增大该区域空气升温幅度。对火灾温度荷载作用下的仓库屋盖网壳结构进行有限元分析,所确定的网壳结构局部破坏的部位及模式与灾后现场情况完全一致,验证了火灾场景数值模拟及结构有限元分析的准确性。对火灾后网壳结构的损伤进行评估,为确定网壳结构的修复、加固方案提供依据。     

考虑火焰辐射的大空间建筑火灾中钢构件升温实用计算方法

对基于集总热容法建立的钢构件热平衡方程进行了参数分析,发现在火焰辐射下对钢构件升温有影响的参数有:大空间建筑火灾中烟气的升温历程和烟气最高升温、火焰面与其正上方钢构件表面微元间的角系数、受火焰辐射钢构件有效表面积系数以及钢构件的形状系数.建立了包含这些影响参数的火焰辐射下钢构件升温典型曲线的数学表达式,通过对精确结果进行拟合,得出了火焰辐射下钢构件升温计算式的待定系数,从而得出大空间建筑火灾中火焰辐射下钢构件升温的实用计算式,该实用计算式避免了直接利用钢构件热平衡方程计算火焰辐射下钢构件升温的繁琐,同时与精确计算的结果吻合程度较好,便于工程技术人员在大空间建筑钢结构抗火设计中应用.     

火灾下大跨度弦支穹顶结构的性能分析

基于实用大空间火灾空气升温经验公式及预应力钢结构材料高温力学模型,采用考虑时间积分效应的非线性有限元数值分析法,建立了用于大跨度弦支穹顶结构抗火性能分析的数值模型。通过对大跨度弦支穹顶结构的抗火分析,研究结构的温度场分布、位移和应力特征以及支座约束条件对结构抗火的影响。分析结果表明:在火灾作用下,大跨度弦支穹顶结构具有较好的抗火性能,结构的抗火薄弱区域位于上层网壳的中心区域;火灾下引起弦支穹顶结构产生较大变形的主要原因是环向约束作用、材料升温膨胀以及结构刚度的降低。     

机场航站楼钢结构防火保护范围研究

调研国内外规范及实际工程钢结构防火保护情况。以某机场航站楼大空间建筑为例,通过CFD计算火灾时屋顶钢结构温度,建议对8m高度以下的钢结构柱进行防火保护,耐火极限不应小于2.50h,8m以上高度可不进行防火保护。并用数值模拟分析钢结构力学性能,用经验公式计算火羽流温度,对该建议进行验证。     

火灾均匀温度场中正放四角锥网架结构临界温度研究

随着温度的升高,钢材的力学性能将会发生较大的变化。钢结构在均匀温度场达到承载能力极限状态时的临界温度是钢结构抗火性能的重要特征,而网架结构的临界温度主要受网架的几何特征、荷载比、构件稳定应力的影响。本文通过对不同参数条件下正放四角锥网架结构在均匀温度场中结构反应全过程分析,得到不同参数条件下正放四角锥网架结构的临界温度,为大空间建筑网架结构抗火设计实用方法提供理论依据。     

城市隧道混凝土墙火灾行为数值模拟研究

为探究火灾作用下城市隧道混凝土墙的火灾行为规律,用有限元软件ABAQUS 建立三维混凝土墙数值模型,对其结构温度场分布进行数值模拟,分析得到墙体厚度、保护层厚度、火灾荷载比等因素对墙体变形的影响规律。结果表明：在火灾高温作用下,城市隧道混凝土墙受火面温度迅速升高,且由于混凝土的热惰性,内部会形成较大的温度梯度;混凝土墙体单面受火时的挠度变化规律可分为三个阶段,且火灾高温作用引起材料性能急剧劣化造成的截面中和轴偏移是影响墙体挠度变化的主要原因;混凝土墙体厚度、保护层厚度及火灾荷载比等因素对混凝土墙的火灾行为及其耐火性能均有一定影响,同时墙体挠度随火灾持续时间的增加而增大。     

Fire simulation in road tunnels

The catastrophic tunnel fires since the year 1999 and a series of accidents in some tunnels in the summer of 2001 triggered extensive discussions and proposals relating to tunnel safety. When a fire occurs in a tunnel, and in absence of sufficient air supply, large quantities of smoke are generated, filling the vehicles and any space available around them. Unless a strong flow is created and maintained, hot gases and smoke migrate in all directions. With a weak airflow, smoke forms a layer along the tunnel ceiling and can flow against the direction of forced ventilation, interfering with personal evacuation. This paper shows the results of a computer fire simulation in a tunnel and the results of this simulation: air velocity, air temperature and wall temperature in the case of fire. The simulation started before the emergency ventilation system is activated and continued with the fans activated to control the smoke.     

火灾对机舱舱壁温度影响研究

采用FDS对舰船动力机舱进行火灾模拟。分不同热释放速率、进风口位置及火源位置设5种情况模拟,分析对机舱舱壁温度分布的影响规律。火源正上方顶部温度升高迅速,应注意结构强度。进风口设置在下部易于为火源提供氧气,不建议采用。进风口设置在顶部时高温烟气不易聚集,有助于降低壁面温度。     

高大空间火灾空气升温条件下整体网架抗火性能分析

为了研究网架在高大空间火灾空气升温条件下的抗火性能,结合某正放四角锥网架,采用有限元方法对网架在高大空间温度场下的抗火性能进行模拟分析。火源中心分别选择了3种不同位置对结构进行温度场划分和抗火分析。确定网架结构的耐火极限准则,得到不同工况下结构的极限抗火时间;研究不同工况下结构的内力、位移等响应变化过程及分布规律;同时对比分析各工况下网架结构抗火性能的差异。     

CFD技术在卷烟制丝车间空调节能设计中的应用

对卷烟厂制丝车间大空间空调送风情况进行模拟分析。使用CFD模拟软件对风口进行建模,计算不同送风状态下的速度场,并采用实验数据对计算结果进行验证。根据制丝车间的空调要求,对原设计方案进行了参数和送风口形式的优化,通过模拟径向可调旋流风口结合局部区域喷射风口的送风方式,以及对车间在计算工况下的温度场和速度场的分析,验证了优化方案的可行性,体现了气流组织模拟在此类高大空间的空调节能方案的优化设计中起到的重要作用。     

Numerical simulation of fire-induced flow through a stairwell

Smoke movement and ambient airflow in a stairwell under fire scenarios are studied numerically using large eddy simulation. Numerical investigation is performed on a typical two-storey confined stairwell, with an open door on the top floor and a fire source on the ground floor. Results show the existence of fairly distinct layers of hot smoke and ambient air under different fire scenarios. It is found that heat release rate has a remarkable effect on distributions of smoke temperature, velocity and oxygen concentration. This paper indicates that detailed patterns of velocity, temperature and species concentration and their evolutions can be predicted by numerical simulation of a stairwell during a fire.     

大空间火灾下铝合金构件温升计算方法

性能化抗火设计过程中,火灾下结构构件的温升计算方法对设计结果具有重大影响.为研究大空间火灾下铝合金构件的温升计算方法及火焰辐射对构件温升的影响,对2种常见的铝合金构件截面试件进行了火灾温升试验.试验结果表明,由于火焰辐射的作用,构件温度与周围空气温度较为接近.基于铝合金构件的导热微分方程,提出了一般室内火灾和大空间火灾...