高层建筑火灾温度场分布及失稳特性数值模拟研究

摘要

高层建筑火灾已经成为威胁城市公众安全和社会发展的主要灾害之一,且随着楼龄的增加,高层建筑发生火灾坍塌的风险在逐年增加。为了探究高层建筑火灾发生后的温度场的分布及失稳坍塌情况,文章综合利用FDS软件和PFC^(3D)软件模拟不同楼层着火后,楼梯间、火源楼层等重要位置纵向和横向温度变化以及高层建筑整体失稳坍塌过程,为高层建筑防火设防和消防救援提供理论依据和数据支撑。研究结果表明,在水平方向上,高温区域首先出现在着火房间,随后稳定在楼梯间附近;并在楼梯间竖向方向上形成高温场。当火灾发生在低楼层,温度达到800℃后,钢筋混凝土的强度基本为零,着火房间承重柱上方部分首先被破坏,着火房间及其上方的所有楼层迅速开始坍塌,承重柱严重倾斜;当火灾发生在中间楼层,温度达到800℃后,着火房间承重柱上、下部分同时发生破坏,上方楼层迅速坍塌,下方楼层也因上方构件坠落而被压塌,建筑发生火灾一侧的外墙产生明显倾斜;当火灾发生在高楼层,温度达到800℃后,火灾对着火层上方楼层破坏较大,对下方楼层的影响相对较小。