超高层住宅楼内天井自然排烟特性的数值模拟研究

发布时间：2020-06-23 14:50

【摘要】：随着科技的进步和经济的发展,世界各国都涌现出大量的超高层建筑,在满足人们对建筑使用功能需求的同时,也缓解了人口密度增加所带来的土地压力。为了解决高层建筑通风、采光的问题,越来越多的建筑设置了贯通建筑底部至顶部的内天井,但是火灾时内天井会引发“烟囱效应”,烟气可能通过面向内天井的开启窗户进入四周住宅。本文利用理论分析与FDS数值模拟相结合的方法研究超高层住宅楼内天井火灾时的烟气运动特点及自然排烟特性。首先在前人研究的基础上建立了内天井中性面位置的连续模型,并通过FDS数值模拟的方法验证,对比得出内天井中性面位置的连续模型与FDS模拟结果误差在4.3%,且中性面位置位于内天井中间位置靠下。其次用FDS数值模拟的方法,综合考虑到达危险时间、烟气运动速度、质量流率、温度等因素,研究超高层住宅楼的外窗开闭状态、内天井的尺寸、火源位置、火源功率及环境风对内天井自然排烟特性的影响,模拟结果表明:1.内天井底部火灾时,四周住宅面向内天井的窗户都保持开启的前提下,住宅外窗全部保持开启状态时,内天井的自然排烟效果好,四周住宅不会达到危险状态;外窗全部关闭时,四周住宅可能达到危险状态。2.内天井四周住宅到达危险状态的时间与内天井高度成二次增长函数,且到达危险时间随内天井高度的增加趋于稳定。3.内天井长度d存在安全临界值,d≤10m时到达危险时间与内天井长度满足二次增长函数;d10m时到达危险时间接近稳定值。4.火源位于内天井四周住宅时,若住宅内喷淋系统有效,内天井四周其它住宅不会达到危险状态;若喷淋系统失效,内天井四周其它住宅可能会达到危险状态。火源位于内天井底部时,若火源功率低于1.5MW,内天井四周住宅均不会达到危险状态;若火源功率达到4.0MW,内天井四周住宅可能会达到危险状态。5.内天井底部发生火灾时,背风侧住宅受烟气影响较大,可能达到危险状态,四周住宅发生火灾时,环境风的作用下,着火住宅上方相邻的住宅、避难层上下的住宅可能达到危险状态,其余住宅受火灾烟气的影响较小。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU834;TU972.4
【图文】：

图１．１住宅楼内天井示意图逡逑

其进行了邋ＦＤＳ模拟验证；用ＦＤＳ数值模拟的方法研宄了外窗开闭状态、内天逡逑井的尺寸、火源位置、火源功率及环境风对内天井自然排烟特性的影响。本文逡逑的技术路线如下图１．２所示。逡逑第一章首先介绍了内天井及超高层建筑的定义、超高层建筑火灾的经典案逡逑例和火灾特点，其次分析了超高层建筑内天井火灾时的烟气流动特点，最后介逡逑绍了前人对内天井火灾及与内天井作用相似的竖井、中庭火灾时烟气运动特点逡逑的研究。逡逑第二章介绍了邋“烟囱效应”的特点和前人的中性面模型，在前人研究的基逡逑础上，构建了适用于超高层住宅楼内天井的中性面模型，并在对ＦＤＳ模型网格逡逑独立性验证的基础上用ＦＤＳ数值模拟的方法验证了邋“烟囱效应”现象和内天井逡逑的中性面模型。逡逑第「（章通过数值模拟的方法，从可见度、温度、质量流率、竖直流速四个逡逑方面研究超高层住宅楼外窗开闭状态对内天井自然排烟特性的影响，得出当外逡逑窗保持关闭状态时内天井四周住宅才有可能达到危险状态，为下文研究作铺逡逑垫。逡逑Ｓ逡逑

【参考文献】

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本文编号：2727492