在建多层建筑火灾数值模拟分析

摘要

随着中国建筑业的不断发展，城市化不断加快，各地新建、改建和扩建的建筑工程项目不断增多，在建筑施工过程中，人们大多重视施工设计和质量，却忽视了在建工程现场的消防安全管理。为实现对在建建筑火灾的动态管理，降低在建建筑火灾发生的概率。本文以在建多层建筑火灾为研究对象，从在建多层建筑火灾风险的角度出发，对典型的在建建筑火灾事故案例进行分析，总结火灾风险因素及在建建筑火灾发生的特征。并对在建多层建筑火灾进行动态模拟仿真及人员安全疏散研究，建立在建建筑火灾各类应对模式，为施工单位实施自救和消防单位灭火提供理论依据和技术支持。基于此，本文做了如下几方面工作：
　　（1）通过对建筑工地施工现场的调研、对相关参考文献的查阅以及网络搜索的方式，对火灾消防年鉴中典型的在建建筑火灾事故案例进行分析，主要从致灾原因、引燃源、起火时工程进度阶段三个方面总结出火灾风险因素以及在建建筑火灾发生的特征。
　　（2）从火灾发展的阶段、火灾场景设计考虑的内容、火灾场景设计的数学模型、火灾烟气性能参数等方面对火灾场景设置方法进行研究，确定了火灾设计中的热释放速率曲线、火灾增长因子及最大热释放速率的数学计算方法。
　　（3）通过PyroSim对在建多层建筑构建了不同的火灾场景。在EPS外墙火灾数值模拟中总结了外立面火势蔓延规律和EPS保温材料竖向燃烧火焰前锋高度及速度随时间的变化公式。并利用探测点得到的数据分析了建筑室内外温度及可见度的变化情况。
　　（4）在建多层建筑不同施工阶段的火灾数值模拟中，对比分析主体结构阶段和装修装饰阶段不同的火灾情况，根据Smokeview动态观察，建立了火灾烟气蔓延模拟过程，得出了室内、走廊、楼梯处温度、可见度、CO浓度的变化规律。在不同火源点位置的火灾场景模拟对比中，通过不同的烟气蔓延过程的对比，分析了不同火源点会对楼梯，大门等重要的疏散点造成的影响。
　　（5）结合人员安全疏散理论研究，利用Pathfinder构建了安全疏散模型，验证了Pathfinder对人员疏散模拟的可操作性，对比分析了SFPE模式和Steering模式，认为Steering模式更能真实准确地反映疏散的情况，并提出了在Steering模式下人员疏散撤离的合理逃生路径和逃生时间，为安全疏散和救援提供了参考依据。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容、研究目标及解决的关键问题

1.4 采取的技术路线、研究方法、试验方案及其可行性分析

2 在建建筑火灾风险分析

2.1 在建建筑火灾风险因素分析

2.2 在建建筑典型案例火灾特点分析

2.3 本章小结

3 火灾场景的设置方法

3.1 火灾发展主要阶段分析

3.2 火灾场景

3.3 火灾设计

3.4 烟气特性及流动蔓延分析

3.5 火灾过程的计算机模拟模型

3.6 本章小结

4 在建多层建筑火灾场景设计及对比分析

4.1 实体模型的基本情况

4.2 网格划分及模型的初始设定

4.3 EPS外墙保温材料火灾数值模拟

4.4 在建多层建筑室内火灾数值模拟

4.5 本章小结

5 人员安全疏散模型的构建

5.1 人员安全疏散的基本条件

5.2 危险状态的确定

5.3 REST的计算方法

5.4 Pathfinder软件分析

5.5 疏散计算参数

5.6 疏散模型的建立

5.7 两种行为模式对比

5.8 Steering模式下模拟结果

5.9 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

在读期间研究成果