高层建筑火灾

本文格式为Word版，下载可任意编辑——高层建筑火灾

高层建筑火灾数值仿真

高层建筑火灾数值仿真1火灾曼延数值分析的实现FDS中的固体物质可以由多层材料组成，每一层材料都可包含多种物质成分。每种固体物质可以举行多个回响，这几个回响可能发生在不同的温度下，消耗不同量的热量。热解回响需要确定每个回响的产物，FDS中热解产物可以是固体残留物、水蒸汽、燃料气体等。回响物可通过参数：

NU_RESIDUE（固体残留物），NU_WATER（水蒸气），和NU_FUEL（燃料）来设定。热解模型务必指定回响温度和回响。在温度Ts下，第i类材料的第j个热解回响的回响速度由式（1）给定：ρs,i是特定层中的第i类材料的密度，ρs0是层的初始密度。若某层材料仅由一种材料组成，且回响不产生固体剩余物，那么ρs,iρs0为1。ns,ij是回响因子，默认值是1。

Ai,j是一指数因子，单位是s-1；

Ei,j是活化能，单位是kJ/kmol。对于大多数材料，很难确定Ai,j和Ei,j。此时，可以通过指定参数referencerate(s-1)和referencetemperature(℃)来举行计算。FDS会利用这两个参数来完成计算。referencerate的默认值是0.1s-1。数值分析时，一般取referencerate为默认值，只指定referencetemperature。

2火灾曼延数值分析及曼延规律研究2.1模拟场景设置经分析，共设置3个火源位置，火源位置A位于建筑东侧中部位置，火源位置B位于建筑南侧中部位置，火源位置C位于建筑东南侧，如图1。根据需要共设位置4个计算场景，场景设置，见表1。2.2模拟参数设置2.2.1建模建模过程中对实际模型举行了局部简化，将外墙材料统一简化为挤塑聚苯板，另外由于实际建筑体量巨大(长45m，宽30m，高90m)，举行火焰曼延需要网格尺寸微小，举行整体模拟，计算系统难以承受，因此在考虑计算经济性的处境下，对实际建筑举行了1/3比例的缩尺建模，网格尺寸最小0.04m，最大0.08m。2.2.2输入参数设置环境初始温度24℃，初始风速0m/s；

湍流模型采用大涡模拟模型，燃烧模型采用混合分数模型，热解模型采用固体材料热分解模型；

初始火源为1MW恒定火源，引燃外墙材料后，自行熄灭，外墙材料统一为模塑聚苯板，热解温度320℃，内墙为混凝土。2.2.3测点布置在模型各墙面上分上、中、下位置各布置3个热电偶测点，位置分别距离地面5m、15m和25m，其中THCPB位于墙角，其余热电偶位于各面墙的中部位置。各热电偶概括位置和编号，如图2。2.2.4模拟结果图3为火灾场景B的火焰曼延过程图，由于未考虑室外风的影响，火灾在建筑外立面根本成对称形式向上部和两侧曼延，向上曼延速度远高于向两侧曼延速度，从着火侧立面向相邻立面的曼延首先发生在建筑上部，除着火侧外，其他立面呈现火焰自上而下曼延的现象，该场景火焰曼延依次为南侧、东侧、西侧、北侧。图4为测点THCPC和测点THCPD的温度曲线，可以看到最高温度可以达成1000℃以上。其他场景模拟结果，见表2。3结论和建议通过模拟分析，可得如下结论：（1）利用FDS软件的热解模型和燃烧模型可以较好地实现火灾的曼延仿真，但对超大体量建筑采用并行算法举行分析时，在网格尺寸较小的情况下，数值计算的稳定性较差，极易展现数值发散的处境；

（2）在单点点火的处境下，火灾首先从着火点沿着火面外墙向上及向两侧曼延，火焰垂直曼延速度远远高于水平曼延速度，火灾从单侧向相邻侧曼延一般首先会展现在建筑顶部区域，然后相邻侧火灾会呈现自上而下的曼延过程，最终会进展为整个建筑外外观全部参与燃烧的情形；

（3）有风情况下，火灾的曼延速度会明显加快，尤其是火焰在下风向的水平曼延速度会明显加快，但风力会阻拦火焰向上风向曼延。

通过研究分析，对高层建筑的外立面防火提出如下建议：（1）建议相关模范尽快完善对铝塑板幕墙的防火要求。如可以对不同高度的高层建筑，规定可采用的铝塑板材料的防火性能；

（2）建议相关模范尽快完善对外墙外保温材料的防火要求。如规定防火隔离带的做法，防火隔离带不应只考虑水平隔离，还应考虑垂直隔离带。从数值分析看，对于