高层建筑火灾场景设置研究

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导师姓名
刘方
学科专业
供热  供燃气  通风及空调工程
文献出处
重庆大学   2014年
关键词
高层建筑论文  火灾场景论文  热释放速率论文  实体实验论文  数值模拟论文
论文摘要

随着经济的飞速发展,城市人口持续增多,高层建筑逐渐成为现代建筑发展的主流。由于高层建筑结构、使用功能等方面的特殊性,致使其发生火灾时具有不同于其他火灾形式的特点,完全采用传统的防火设计方法已经不能满足此类建筑的防火需求,性能化防火方法得到了快速发展和应用。设置火灾场景是开展性能化防火设计的基础环节,也是分析火灾烟气流动规律的基础。设置的火灾场景能否真实反映建筑火灾的危险性,直接影响到性能化防火设计的可靠性。因此,深入研究高层建筑火灾场景设置中的相关问题具有一定的理论意义和实用价值。课题来源于公安部重点研究计划项目“高层建筑火灾场景设计与灭火救援技战术研究”,采用理论分析、实体实验、FDS数值模拟三种研究方法相结合,分别对高层办公建筑、高层宾馆建筑、大型商场等三种典型建筑的火灾场景设置的相关问题进行了深入探讨。主要工作及研究成果如下:①分析了火灾场景设置的相关理论,指出设置火灾场景的核心问题是设计火灾曲线;系统地阐述了热释放速率的确定方法及其特点;针对火灾蔓延问题,提出了可行的研究方法;基于火灾场景与人员疏散仿真一体化的思想,构建了建筑火灾仿真程序框架,并初步完成了程序整体框架的开发,实现了部分计算功能。②基于高层建筑火灾荷载的实地调研,分析了高层办公建筑、高层宾馆建筑、大型商场等三种典型建筑的火灾场景设置,确定了不同功能房间的火灾增长类型,最大热释放速率,以及火灾持续时间等相关参数,并以最不利情况为原则,确定了最危险的火灾场景,得出了合理的热释放速率变化曲线。③根据调研及理论分析结果,设计并开展了办公房间、宾馆客房以及服装商铺的全尺寸实体火灾实验,实验观测了火灾的发展蔓延过程,得到了一系列时间、温度数据以及火灾图像,录像等资料,完整地描述了三种实验条件下的火灾蔓延过程,为后续的研究提供了宝贵的基础资料。利用FDS软件分别对三种实验环境的火灾蔓延过程进行了模拟研究,结果表明,FDS模拟的火灾蔓延方向、温度变化趋势以及最高温度与实验结果基本一致,从而验证了在正确设置边界条件的基础上,可用FDS软件模拟这三种场合的火灾蔓延问题。

论文目录
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摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.2.3 存在的问题

1.3 研究目的及意义

1.4 主要研究内容

1.5 技术路线

2 火灾场景设置的理论研究

2.1 火灾场景基本理论

2.1.1 火灾发展特征

2.1.2 火灾场景设置的内容

2.2 火灾场景设置方法

2.2.1 热释放速率的确定方法

2.2.2 常用的火灾增长模型

2.2.3 最大热释放速率的确定

2.2.4 火灾持续时间的确定

2.2.5 火灾蔓延分析方法

2.3 仿真程序开发

2.3.1 开发工具

2.3.2 模块设计

2.3.3 软件简介

2.4 小结

3 高层办公建筑火灾场景设置

3.1 设计火灾

3.1.1 设定火灾类型

3.1.2 火灾初期增长阶段

3.1.3 最大热释放速率

3.1.4 火灾持续时间

3.2 办公房间火灾实验

3.2.1 实验设计

3.2.2 实验结果分析

3.3 数值模拟

3.3.1 模型建立

3.3.2 模拟结果分析

3.4 小结

4 高层宾馆建筑火灾场景设置

4.1 设计火灾

4.1.1 设定火灾类型

4.1.2 火灾初期增长阶段

4.1.3 最大热释放速率

4.1.4 火灾持续时间

4.2 宾馆房间火灾实验

4.2.1 实验设计

4.2.2 实验结果分析

4.3 数值模拟

4.3.1 模型建立

4.3.2 模拟结果分析

4.4 小结

5 大型商场建筑火灾场景设置

5.1 设计火灾

5.1.1 起火点位置的确定

5.1.2 热释放速率的确定

5.2 服装商铺火灾实验

5.2.1 实验设计

5.2.2 实验结果分析

5.3 数值模拟

5.3.1 模型建立

5.3.2 模拟结果分析

5.4 小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

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