建筑防火性能化设计与评估及其科学与技术基础

1、会计学1建筑防火性能化设计与评估及其科学与建筑防火性能化设计与评估及其科学与技术基础技术基础第1页/共98页2一、性能化防火设计的时代背景一、性能化防火设计的时代背景3 3 建筑与科技发展对防火设计的新要求建筑与科技发展对防火设计的新要求2 2 处方式建筑防火设计处方式建筑防火设计4 4 性能化防火设计的兴起性能化防火设计的兴起1 1 建筑防火的目的与措施建筑防火的目的与措施5 5 性能化设计和处方式设计的关系性能化设计和处方式设计的关系第2页/共98页3建筑防火目的：建筑防火目的：(1) (1) 保护建筑物内及其周围人员生命安全和健康；保护建筑物内及其周围人员生命安全和健康；(2) (2)

2、保护建筑物内及其周围财产并限制火灾损失；保护建筑物内及其周围财产并限制火灾损失；(3) (3) 保护消防人员的安全并能够开展有效的灭火工保护消防人员的安全并能够开展有效的灭火工作；作；(4) (4) 保护环境（大气、水和土壤）。保护环境（大气、水和土壤）。1. 1. 建筑防火的目的与措施建筑防火的目的与措施第3页/共98页4保护人员安全措施：保护人员安全措施：预防火灾预防火灾疏散通道疏散通道限制火灾蔓延限制火灾蔓延尽早发现火灾并进行有效灭火尽早发现火灾并进行有效灭火避免发生轰燃避免发生轰燃通过限制疏散通道的长度、防烟、排烟、排热通过限制疏散通道的长度、防烟、排烟、排热以及防止建筑物倒塌等措施减

3、少人员的危险性以及防止建筑物倒塌等措施减少人员的危险性实现防火的技术措施实现防火的技术措施第4页/共98页5保护财产安全的措施：保护财产安全的措施：预防火灾预防火灾减少财产密度减少财产密度尽早发现火灾并进行有效灭火尽早发现火灾并进行有效灭火限制火灾蔓延限制火灾蔓延避免发生轰燃避免发生轰燃通过排烟、排热、避免水造成的损失以及防止通过排烟、排热、避免水造成的损失以及防止建筑物倒塌等措施减少财产的损失建筑物倒塌等措施减少财产的损失实现火灾防护目的的技术措施实现火灾防护目的的技术措施第5页/共98页62 2 处方式建筑防火设计处方式建筑防火设计定义：定义：处方式建筑防火设计：按照传统建筑防火设计规处方

4、式建筑防火设计：按照传统建筑防火设计规范对建筑物防火分类及其对防火设计的明确要求范对建筑物防火分类及其对防火设计的明确要求，对建筑防火系统进行设计的工程。，对建筑防火系统进行设计的工程。处方式防火设计评估：按照传统建筑防火设计规处方式防火设计评估：按照传统建筑防火设计规范对建筑物防火分类及其对防火设计的明确要求范对建筑物防火分类及其对防火设计的明确要求，对建筑防火系统设计进行评估。，对建筑防火系统设计进行评估。第6页/共98页7特点：特点：一般是指根据火灾事故的发生、发展和扑救等经验教训和火灾科学研究试一般是指根据火灾事故的发生、发展和扑救等经验教训和火灾科学研究试验等消防实践总结出来的，并经

5、不断修改完善的一套有明确防火设计措验等消防实践总结出来的，并经不断修改完善的一套有明确防火设计措施和各种具体的设计参数要求的规定。施和各种具体的设计参数要求的规定。优点是清楚明了、简单易行，对设计和验收评估人员的要求不高，能够满优点是清楚明了、简单易行，对设计和验收评估人员的要求不高，能够满足大多数规模或功能等要求较简单建筑的设计与设计监督需要。足大多数规模或功能等要求较简单建筑的设计与设计监督需要。缺点是它使建筑设计千篇一律，不利于新消防技术和产品的采用、很难满缺点是它使建筑设计千篇一律，不利于新消防技术和产品的采用、很难满足技术进步的要求，并且无法确切地知道人们认为安全的具体指标到底足技术

6、进步的要求，并且无法确切地知道人们认为安全的具体指标到底是多少、为满足这种安全的建设投入与所能达到的安全性能水平之间具是多少、为满足这种安全的建设投入与所能达到的安全性能水平之间具有多高的投资效益比。有多高的投资效益比。第7页/共98页83 3 建筑和科技发展对防火设计的新要求建筑和科技发展对防火设计的新要求现代建筑的特点：攀高比阔，争奇斗艳，彰显时尚，各领风骚现代建筑的特点：攀高比阔，争奇斗艳，彰显时尚，各领风骚第8页/共98页9火灾科学方兴未艾：火灾科学方兴未艾：1. 火灾机理日见清晰火灾机理日见清晰2. 现象描述逐渐量化现象描述逐渐量化3. 数值模拟日臻完善数值模拟日臻完善4. 研究群体

7、日益强大研究群体日益强大火灾科学和消防技术的发展为火灾科学和消防技术的发展为消防工程的变革提供了可能消防工程的变革提供了可能第9页/共98页10消防技术层出不穷：消防技术层出不穷：1.火灾探测智能化火灾探测智能化2.火灾扑救自动化火灾扑救自动化3.成套设备系列化成套设备系列化4.消防管理信息化消防管理信息化火灾科学和消防技术的发展为火灾科学和消防技术的发展为消防工程的变革提供了可能消防工程的变革提供了可能细水雾灭火细水雾灭火遥控水炮遥控水炮第10页/共98页114 4 性能化防火设计的兴起性能化防火设计的兴起第11页/共98页12特点：特点：只确定建筑要达到的总体目标要求或设计性能只确定建筑要

8、达到的总体目标要求或设计性能水平，规定一系列性能目标和可以量化的性能准水平，规定一系列性能目标和可以量化的性能准则和设计准则，一般附有一个指导设计的技术文则和设计准则，一般附有一个指导设计的技术文件。设计人员或其他规范执行者根据设计对象特件。设计人员或其他规范执行者根据设计对象特点，按规范要求，采用点，按规范要求，采用“处方式处方式”规范或以性能规范或以性能为基础的设计和评估方法来完成认为可以接受或为基础的设计和评估方法来完成认为可以接受或能够取得最低规定安全水平的设计。在大多数情能够取得最低规定安全水平的设计。在大多数情况下，规范不明确规定某项解决方案，而是确定况下，规范不明确规定某项解决方

9、案，而是确定能达到规范要求的可接受的方法。能达到规范要求的可接受的方法。第12页/共98页13可以针对不同的建筑物确定不同的安全水平，可以针对不同的建筑物确定不同的安全水平，能使设计者或监督者具有自由发挥的较大余地，能使设计者或监督者具有自由发挥的较大余地，解决解决“处方式处方式”规范中存在的大部分问题，但对规范中存在的大部分问题，但对于规范使用者而言则要求经过专门的严格训练，于规范使用者而言则要求经过专门的严格训练，并要有不同建筑物的火灾大小数据以及大量建筑并要有不同建筑物的火灾大小数据以及大量建筑材料的燃烧特性数据、专门的设计和评估工具等材料的燃烧特性数据、专门的设计和评估工具等作为支撑。

10、作为支撑。第13页/共98页14第14页/共98页15（一）基本概念（一）基本概念1. 总体目标：保护生命、保护财产、保护使用功总体目标：保护生命、保护财产、保护使用功能、保护环境能、保护环境2. 功能目标：对如何达到总体目标说明功能目标：对如何达到总体目标说明3. 性能要求：材料、构件、系统、组件以及建筑性能要求：材料、构件、系统、组件以及建筑方法满足性能水平要求，从而达到安全总体目方法满足性能水平要求，从而达到安全总体目标和功能目标标和功能目标4. 性能指标性能指标5. 设计指标设计指标第15页/共98页16总体目标：建筑物在火灾条件下不垮塌功能目标：保护钢构件不烧毁性能目标：钢构件有1小

11、时耐火时间性能指标：在1小时内，温度不高于530C设计指标：保护层厚度不小于3mm总体目标：保护人员安全功能目标：远离起火点的人员有足够的疏散时间性能目标：限制火灾蔓延和控制烟气聚积与流动。性能指标：燃烧速率小于10MW，40分钟内烟气层高度3米以上。设计指标：水喷淋1套（水压2个大气压）、机械通风300m3/min。第16页/共98页17第17页/共98页18第18页/共98页19第19页/共98页20第20页/共98页21第21页/共98页22第22页/共98页23性能化设计步骤示意图性能化设计步骤示意图第23页/共98页24Steps in the Performance-Based A

12、nalysis and the Conceptual Design Procedure for Fire Protection Design确定工程具体内容建立性能判据确定安全总体目标、功能目标、性能目标设计目标：性能指标和设计指标选择最终设计建立火灾场景试设计试设计评估准备设计文件修改设计或目标性能化设计报告说明、图纸操作与维护手册Developing a Fire Protection Engineering Design Brief 试设计是否满足性能标准否是PSGDSODPCDFSTDFSM ?第24页/共98页25第25页/共98页26第26页/共98页27第27页/共98页28第2

13、8页/共98页29第29页/共98页30第30页/共98页31第31页/共98页32时间时间 (s)热热释释放放速速率率稳定阶段稳定阶段增长阶段增长阶段减弱阶段减弱阶段设定火灾曲线示意图设定火灾曲线示意图第32页/共98页33第33页/共98页34第34页/共98页35三、性能化防火设计的科学与技术基础三、性能化防火设计的科学与技术基础2 2 热释放速率模型及其实验测试方法热释放速率模型及其实验测试方法3 3 羽流模型羽流模型1 1 火灾过程模拟火灾过程模拟4 4 人员疏散模型人员疏散模型5 5 自动报警与灭火系统自动报警与灭火系统6 6 烟气流动与控制系统烟气流动与控制系统7 7 建筑构件耐

14、火保护建筑构件耐火保护第35页/共98页361 1 火灾过程（烟气流动）模拟火灾过程（烟气流动）模拟方法分类方法分类火灾防护的工程火灾防护的工程方法方法分析方法分析方法模拟方法模拟方法区域模拟方法区域模拟方法场模拟方法场模拟方法第36页/共98页37火灾模拟方法及其对比火灾模拟方法及其对比分析方法与模拟方法对比分析方法与模拟方法对比性质分析方法模拟方法时间过程否是错误评价简单复杂消耗小中等，较大论述单一系统分析方法：运用工程基本原理、经验和规范给出具体工程问题的解决方案。模拟方法：建立火灾过程数学模型，真实近似地再现火灾过程，并根据具体工程问题的给出解决方案。第37页/共98页38火灾模拟方法

15、及其对比火灾模拟方法及其对比区域模拟与场模拟方法区域模拟与场模拟方法区域模拟方法：通常将火灾房间分为上下两个区域，即上部的热烟气区和下部的冷空气区，并且假设两个区域内的参数是均匀的。针对两个区域分别列出质量守恒和能量守恒方程，区域之间的质量交换主要由羽流和通风口的掺混作用造成，能量交换除了由质量交换带来的能量传递外，还考虑辐射和导热损失场模拟方法：根据质量守恒、动量守恒（N-S方程）、能量守恒和化学反应定律建立描述火灾过程的控制方程组。为了能够从整体上求解火灾过程必须建立火灾各主要分过程的理论模型，如受浮力影响的湍流模型、湍流燃烧模型、辐射换热模型和碳黑模型，从而使场模拟的方程组封闭。第38页

16、/共98页39火灾模拟方法及其对比火灾模拟方法及其对比区域模拟与场模拟方法对比区域模拟与场模拟方法对比性质区域模型场模型几何描述近视准确通风描述准确准确火源近视近视模拟投入小很大描述（论述）粗细校验工作量大高质量很大无量纲关系不能给出很高局部描述的准确性给出准确的分析结果区域划分大时结果近视费用投入小很大第39页/共98页40火灾模拟方法及其对比火灾模拟方法及其对比区域模拟与场模拟方法对比区域模拟与场模拟方法对比问题区域模型场模型羽流范围内的局部温度能能，一般火灾范围内的局部温度只在羽流、顶棚射流和建筑构件能，一般烟气层的温度能能，费时排烟问题能能，费时局部流场在羽流范围和开口部位能，一般多房

17、间模型能有条件，费时建筑构件温度计算能能，部分是近视的参数研究容易很难第40页/共98页41室内火灾及热烟气发展过程室内火灾及热烟气发展过程可 燃 物烟 气 羽 流 区间 断 火 焰 区稳 定 火 焰 区热 烟 气 层第41页/共98页422 2 火源热释放速率模型火源热释放速率模型引言引言火灾过程中火源的热释放速率是评火灾过程中火源的热释放速率是评价火灾危险性的重要参数，也是进价火灾危险性的重要参数，也是进行火灾模拟研究的基础参数。在过行火灾模拟研究的基础参数。在过去的去的20多年时间里，火灾过程中热多年时间里，火灾过程中热释放速率的测试方法法较大的发展释放速率的测试方法法较大的发展，出现了

18、基于氧消耗原理的热释放，出现了基于氧消耗原理的热释放速率测试方法，如小尺寸热释放速速率测试方法，如小尺寸热释放速率实验的率实验的ISO5660标准、全尺寸墙标准、全尺寸墙角实验的角实验的ISO9705标准，一些火灾标准，一些火灾实验室还发展了基于氧消耗原理的实验室还发展了基于氧消耗原理的大型热释放速率测试方法。此外，大型热释放速率测试方法。此外，基于质量损失速率的热释放速率测基于质量损失速率的热释放速率测试方法可以作为基于氧消耗原理测试方法可以作为基于氧消耗原理测试方法的补充。试方法的补充。与此同时，基于区域模型（与此同时，基于区域模型（Zone Model）的火灾模拟方法也得到）的火灾模拟方

19、法也得到了长足发展，目前比较著名的火了长足发展，目前比较著名的火灾模拟软件有灾模拟软件有CFAST、MRFC、Jasmine、Sophie等，部分软件等，部分软件已经可以在已经可以在Windows9.x和和Windows2000界面下运行。上界面下运行。上述火灾模拟软件已经成为建筑火述火灾模拟软件已经成为建筑火灾研究和火灾危险性评价的重要灾研究和火灾危险性评价的重要工具，部分软件已被成功地运用工具，部分软件已被成功地运用于隧道火灾的研究和评价。但区于隧道火灾的研究和评价。但区域模型的核心是如何构造接近于域模型的核心是如何构造接近于实际情况的火源热释放速率模型实际情况的火源热释放速率模型。第42

20、页/共98页43几种常用的热释放速率模型几种常用的热释放速率模型t2模型CFAST软件中应用的模型2tbQ200/tQb 火焰水平蔓延速度参数值可燃材料火焰蔓延分级b /kJ/s310QMW 时的时间/s没有注明缓慢0.0029584无棉制品聚酯床垫中等0.0117292塑料泡沫堆积的木板装满邮件的邮袋快速0.0469146甲醇快速燃烧的软垫座椅极快0.187673第43页/共98页44几种常用的热释放速率模型几种常用的热释放速率模型t2模型CFAST软件中应用的模型0200040006000800010000060120180240300360420480540600时间/ s热释放速率/

21、k W极快快速中等缓慢第44页/共98页45几种常用的热释放速率模型几种常用的热释放速率模型t2模型CFAST软件中应用的模型 322321max12.)(.0.tttttbQtttQQtttbQ232max)/(ttQb第45页/共98页46几种常用的热释放速率模型几种常用的热释放速率模型t2模型CFAST软件中应用的模型第46页/共98页47几种常用的热释放速率模型几种常用的热释放速率模型MRFC软件中应用的模型fuspAHrQYXAftvaXX0tvbYY02RAftvRRX0第47页/共98页48几种常用的热释放速率模型几种常用的热释放速率模型MRFC软件中应用的模型020004000

22、6000800010000060120 180 240 300 360 420 480 540 600时间/ s热释放速率/kW甲醇板材原木纸卷第48页/共98页49几种常用的热释放速率模型几种常用的热释放速率模型 可燃物燃烧参数表可燃材料热值 /MJ/kg单位面积上的质量损失速率 /kg/(m2.min)蔓延速度/mm/s纸卷13.680.454.5原木15.480.908板材15.480.9016甲醇27.000.9340火灾蔓延速度 /mm/s模型缓慢中等快速极快轰燃时t2模型1012.515MRFC模型5812-2030-5080-120第49页/共98页50几种常用的热释放速率模型几

23、种常用的热释放速率模型FFB应用的模型tQQe00055. 0第50页/共98页51几种常用的热释放速率模型几种常用的热释放速率模型FFB应用的模型0200040006000800010000060120180240300360420480540600时间/ s热释放速率/ M WQ0=2.0MWQ0=1.0MWQ0=0.5MW第51页/共98页523 3 热释放速率的实验测试方法热释放速率的实验测试方法基于氧消耗原理的测试方法氧消耗原理是指大多数氧消耗原理是指大多数固固体材料完全燃烧每消耗一体材料完全燃烧每消耗一单位质量的氧气所释放的单位质量的氧气所释放的热量基本相同热量基本相同（13.10

24、.05 MJ/kg O2）eeTpCm222OO0O5.1105.110.1XXXmEQe第52页/共98页53热释放速率的实验测试方法热释放速率的实验测试方法锥形量热计第53页/共98页54热释放速率的实验测试方法热释放速率的实验测试方法锥形量热计实验原理锥形加热器打印机计算机排气流量计激光测烟系统烟灰测量系统排气扇气体取样系统CO/CO2 分析仪集气罩氧分析仪网络电打火器试样电子秤数据控制、采集和输出系统垂直方向第54页/共98页55热释放速率的实验测试方法热释放速率的实验测试方法大型基于氧消耗原理的测试装置第55页/共98页56热释放速率的实验测试方法热释放速率的实验测试方法小汽车火灾热

25、释放速率测试结果0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5051015202530354045505560时间/ m in热释放速率/ k W0.000.030.060.090.120.150.180.210.240.27质量损失速率/ k g / s热释放速率质量损失速率第56页/共98页57热释放速率的实验测试方法热释放速率的实验测试方法家具火灾热释放速率测试结果010002000300040005000020040060080010001200时间/ s热释放速率/ k W双人沙发三人沙发双层木床床垫( 中间 点火)第57页/共98页58热释放速率的实验测试方法热释放速

26、率的实验测试方法基于质量损失速率原理的测试方法uHmQniiiniiniiiuHPPHPH111第58页/共98页59热释放速率的实验测试方法热释放速率的实验测试方法房间木垛火灾热释放速率测试结果012345678048121620时间/ m in热释放速率/ M W0.00.10.20.30.40.50.60.70.8质量损失速率/ k g / s热释放速率质量损失速率第59页/共98页60主要结论主要结论 火灾过程中火源的热释放速火灾过程中火源的热释放速率是评价火灾危险性的重要参率是评价火灾危险性的重要参数，也是进行火灾模拟研究的数，也是进行火灾模拟研究的基础参数。在实际建筑（包括基础参数

27、。在实际建筑（包括工业建筑）火灾中，可燃物种工业建筑）火灾中，可燃物种类繁多如木材、塑料、纺织品类繁多如木材、塑料、纺织品、橡胶、油品等，多数火灾往、橡胶、油品等，多数火灾往往是上述多种可燃物的混合。往是上述多种可燃物的混合。 运用实验的方法研究单一可运用实验的方法研究单一可燃物和混合可燃物的燃烧过程燃物和混合可燃物的燃烧过程，获得这些材料在火灾过程中，获得这些材料在火灾过程中的热释放速率，建立相关数据的热释放速率，建立相关数据库，用于实际火灾的评价和模库，用于实际火灾的评价和模拟研究工作是十分必要的。拟研究工作是十分必要的。 火灾实验是一种破坏性试火灾实验是一种破坏性试验，大型火灾实验耗费往

28、往很验，大型火灾实验耗费往往很大。运用目前较为成熟的数学大。运用目前较为成熟的数学模型用于火灾模拟研究工作是模型用于火灾模拟研究工作是切实可行的，如切实可行的，如CFAST和和MRFC软件中应用的模型，软件中应用的模型，但但要求使用者应具有丰富的经验要求使用者应具有丰富的经验。 模型化的方法虽然处理问模型化的方法虽然处理问题较粗糙，但如果相关参数选题较粗糙，但如果相关参数选用合理，也可满足相关火灾研用合理，也可满足相关火灾研究工作的需要。究工作的需要。第60页/共98页614 4 几种常用的羽流模型几种常用的羽流模型Zukoski模型（模型（1）3/53/1zQCmPee071. 0eC044

29、. 0eC028. 0eCDz10flzz 5/2235. 002. 1PflQDz第61页/共98页62几种常用的羽流模型几种常用的羽流模型Zukoski模型（模型（2）Dz10flzz 3/503/1)(zzQCmPee5/ 20083. 002. 1PQDz第62页/共98页63几种常用的羽流模型几种常用的羽流模型Thomas-Hinkley模型模型UzCmee2/319. 0eC21. 0eC34. 0eCDz10750200 q 第63页/共98页64几种常用的羽流模型几种常用的羽流模型McCaffrey模型模型566. 05/2011. 0PPeQzQm909. 05/2026.

30、0PPeQzQm895. 15/2124. 0PPeQzQm08. 000. 05/2PQz20. 008. 05/2PQz5/220. 0PQz第64页/共98页65几种常用的羽流模型几种常用的羽流模型NFPA模型模型PPeQzQkm0018. 0071. 03/ 53/ 13/21k75. 0k25. 0k50. 0k第65页/共98页66羽流模型对比羽流模型对比羽流温度近似计算羽流温度近似计算0TcmQTPePg2/51212)(HHQQ 3/53/23/2)/(zQgTATconvo对两个火源上方温度相同的点，由温度分布对两个火源上方温度相同的点，由温度分布方程方程得到：得到：利用该方

31、程可以进行模拟实验。利用该方程可以进行模拟实验。羽流温度模拟实验测定羽流温度模拟实验测定第66页/共98页67羽流模型对比羽流模型对比热烟气层的体积变化率热烟气层的体积变化率ventgeVTTmV00第67页/共98页68羽流模型对比羽流模型对比计算示例计算示例算例算例1：单位面积上的热释：单位面积上的热释放速率为放速率为800 kW/m2，火源，火源面积为面积为0.5 m2，火源直径为，火源直径为0.8 m，火源的热释放速率，火源的热释放速率为为400 kW，对流热流量为，对流热流量为火源热释放速率的火源热释放速率的80%，可，可燃物高度为燃物高度为0 m。火焰高度。火焰高度为为1.42 m

32、，虚拟点火源距可，虚拟点火源距可燃物表面高度为燃物表面高度为-0.025 m。算例算例2：选用德国热与烟气：选用德国热与烟气排放标准第五部分（排放标准第五部分（DIN 18232-5）中的第三组火源）中的第三组火源描述，火源面积为描述，火源面积为20 m2，火源直径为火源直径为5.05 m，火源，火源的热释放速率为的热释放速率为12 000 kW，对流热流量为火源热释，对流热流量为火源热释放速率的放速率的80%，可燃物高，可燃物高度为度为0 m。第68页/共98页690510152025302345678z /mme /kg/sZukoski(1)Zukoski(2)McCaffreyNFPA

33、火灾羽流模型对比火灾羽流模型对比羽 流 质 量 流 量第69页/共98页70火灾羽流模型对比火灾羽流模型对比0501001502002502345678z /mTg /Zukoski(1)Zukoski(2)McCaffreyNFPA羽 流 温 度 变 化第70页/共98页71火灾羽流模型对比火灾羽流模型对比05101520252345678z /mVvent /m3/sZukoski(1)Zukoski(2)McCaffreyNFPA羽 流 体 积 流 量第71页/共98页72火灾羽流模型对比火灾羽流模型对比羽 流 质 量 流 量03060901202345678z /mme /kg/sTh

34、omas-H.McCaffrey第72页/共98页73火灾羽流模型对比火灾羽流模型对比羽 流 温 度 变 化0300600900120015002345678z /mTg / Thomas-H.McCaffrey第73页/共98页74火灾羽流模型对比火灾羽流模型对比羽 流 体 积 流 量03060901202345678z /mVvent /m3/sThomas-H.McCaffrey第74页/共98页75火灾羽流模型对比火灾羽流模型对比主要结论主要结论火灾过程中的羽流模型是进行火灾过程中的羽流模型是进行火灾模拟、火灾及烟气发展评火灾模拟、火灾及烟气发展评价和防排烟设计的基础。本文价和防排烟设

35、计的基础。本文总结了几种常见的羽流模型和总结了几种常见的羽流模型和适用条件，运用算例对几种常适用条件，运用算例对几种常见的羽流模型进行了对比分析见的羽流模型进行了对比分析。结果表明，对同一问题各模。结果表明，对同一问题各模型得出的羽流质量流量存在着型得出的羽流质量流量存在着差异，而这些差异必然对差异，而这些差异必然对烟气烟气流量和温度的计算产生流量和温度的计算产生影响影响，这给火灾的评价造成困难。虽这给火灾的评价造成困难。虽然不同的羽流模型有着不同的然不同的羽流模型有着不同的适用条件，但这些条件的界限适用条件，但这些条件的界限并不十分清楚，使用者很难把并不十分清楚，使用者很难把握。握。此外，大

36、部分羽流模型是基于此外，大部分羽流模型是基于早期实验的研究成果，如早期实验的研究成果，如Thomas-HinkleyThomas-Hinkley模型是模型是19631963年发表的，由于受当时实验条年发表的，由于受当时实验条件、测试仪器水平以及人们对件、测试仪器水平以及人们对火灾问题的科学认识程度的限火灾问题的科学认识程度的限制，这些成果的适用性需要重制，这些成果的适用性需要重新进行实验和理论评价，以促新进行实验和理论评价，以促进火灾研究及应用技术的发展进火灾研究及应用技术的发展。第75页/共98页76q项目概述q危险源辩识q火灾危害性评估q钢结构保护第76页/共98页77n新航站楼建筑面积为

37、新航站楼建筑面积为8万平方米；万平方米；n在建筑形式上，用简单的几何大跨度结构创造出一个大空间体。在建筑形式上，用简单的几何大跨度结构创造出一个大空间体。第77页/共98页78n保证生命安全保证生命安全：发生设定的火灾时确保所有：发生设定的火灾时确保所有人员能够安全疏散；人员能够安全疏散；n保证财产安全保证财产安全：通过早期探测和高效扑救来：通过早期探测和高效扑救来降低火灾的直接和间接损失。降低火灾的直接和间接损失。第78页/共98页79n分析新航站楼内火灾危险源的分布、着火特性及热释放速率分析新航站楼内火灾危险源的分布、着火特性及热释放速率；n分析火灾动力学特性和建筑结构的火灾响应特性，分析

38、火灾动力学特性和建筑结构的火灾响应特性，对火灾达到危险状态的对火灾达到危险状态的时间进行评估时间进行评估；n分析人群疏散特性，分析人群疏散特性，计算出人员疏散完毕时间计算出人员疏散完毕时间，并结合到达危险状态时间，并结合到达危险状态时间对人员能否安全疏散进行评估；对人员能否安全疏散进行评估；n分析不同火灾探测报警方法，分析不同火灾探测报警方法，对不同火灾探测方法在航站楼大空间内的适对不同火灾探测方法在航站楼大空间内的适用性进行评估用性进行评估；n分析不同灭火系统的效能分析不同灭火系统的效能，对其延长达到火灾危险状态时间、降低火灾损，对其延长达到火灾危险状态时间、降低火灾损失、保护环境的作用进行

39、评估。失、保护环境的作用进行评估。研究内容第79页/共98页80n分析新航站楼内火灾危险源的分布、着火分析新航站楼内火灾危险源的分布、着火特性及热释放速率特性及热释放速率 分析设计图纸分析设计图纸按照功能区进行危险源辨识；按照功能区进行危险源辨识；确定可燃物着火特性和燃烧热值；确定可燃物着火特性和燃烧热值；计算火灾荷载及火灾增长因子；计算火灾荷载及火灾增长因子；按时间平方类型火灾计算热释放速率。按时间平方类型火灾计算热释放速率。第80页/共98页81n实际大空间中会存在一些可燃物聚集的区域，火灾荷载密度较大，需根据可燃物的空间分布特性对危险源进行进一步辨识，考虑其发生火灾后的热释放速率和火灾蔓延情况。 大空间火灾热释放速率第81页/共98页82n 比较大空间内烟气运动的全尺寸模拟实验与计算机模拟结果：提出和验证多空间区域模拟方法在计算大空间烟气运动特性方面的合理性。n 研究新航站楼内不同火灾场景下，烟气的运动特性和