高层建筑主体结构施工期火灾烟雾扩散规律及疏散研究

发布时间：2020-06-07 03:04

【摘要】：随着四十年中国改革开放以来国家经济的高速发展,近些年来我国各地区高层建筑的建设规模和数量日益增多,高层建筑一旦发生火灾,很有可能会造成严重的人员伤亡与巨大的财产损失。世界各国高层建筑火灾案例的逐年频发,国内外专家学者虽一直不断的对已建成的高层建筑火灾烟气及人员疏散做了很多的理论及实验研究,然而却对正在施工中的高层建筑主体结构发生火灾时的烟气规律及疏散研究非常少,研究此类问题具有十分重要的实际意义。高层建筑主体结构施工期发生火灾,火灾产生的烟气在各楼层房间区域蔓延,排烟只能靠高层建筑本身结构自然排烟,烟气在楼梯间、电梯井中扩散必然复杂多变,研究此类问题时需建立精确、可靠的场模型进行火灾模拟,本文选用国际上通用的模拟建筑火灾烟气流动的流体动力学火灾软件Pyro Sim进行模拟。本文在研究高层建筑施工现场火灾烟气运动理论和总结分析施工现场各类可能引发火灾风险因素的基础上,通过Pyro Sim软件建立了已经施工至十一层的某小区高层住宅楼的物理模型,得出了分别在一层和五层楼层的着火源位置处烟气流动的特点及规律,以及分别设置同风向不同风速、同风速不同风向时各种工况下烟气在不同位置处的温度、流动速度、一氧化碳浓度值变化和对比。1.当着火源位于一层时,火灾发生后20s后,烟气通过天井、电梯井、设备电器井蔓延至十一层施工区,危害正在十一层的施工人员安全,在烟囱效应作用下,烟气在天井、电梯井、设备井中向上流动速度很快,最快流动速度达到5.7m/s,温度和一氧化碳浓度在竖井结构中也相对较高,而在楼梯间内烟气上升流动相对较慢,楼梯间烟气流动最快的速度为1.86m/s。2.当着火源在五层楼层位置时,烟气对着火源以下楼层影响较小,在上面楼层处烟气流动速度、温度、一氧化碳浓度都产生相应变化。3.当建筑物受到北侧方向不同风速影响,当风速越大,在着火源附近区域烟气温度越低,烟气运动速度越快,一氧化碳在楼梯间内浓度相对下降。4.建筑物在同风速不同风向下影响下,整体上室外风对所选模拟建筑物楼梯间处烟气速度影响为北侧风南侧风西侧风,西侧风下楼梯间和走廊处区域烟气中一氧化碳浓度最高,北侧风下一氧化碳浓度降低明显,而室外风对着火源附近区域温度变化影响为西侧风北侧风南侧风。5.最后通过安全疏散模拟软件Pathfinder,结合施工现场作业人员疏散条件、各种因素并建立疏散模型,模拟不同火灾工况下建筑物内施工作业人员疏散时间,结果表明,在不同的火灾工况下,施工人员安全出口选择不同,会直接影响人员疏散的线路及整体疏散时间。本文所研究的高层建筑主体结构施工期发生火灾烟气流动特点,蔓延规律及施工人员的疏散模拟,对高层建筑施工期火灾预防、施工期间火灾应急响应预案制定、施工人员安全疏散提供理论依据及参考。
【图文】：

从世界各地火灾案例中对起火原因分析得出，住宅和其他建筑的火灾比例高达 35%，如图1-1 所示[2]，因住处和其他建筑火灾原因导致人员死亡比例高达 90%，如图 1-2 所示[2]。图 1-1 起火原因占比分布 图 1-2 起火原因造成死亡占比分布图随着我国经济的迅速发展，全国各地城市化进程加快，导致各地区城市用地日益紧张，各地商业竞争加剧，从而促进房地产业的崛起，尤其是高层建筑发展更加迅速，直至目前仍然没有放缓的趋势。据统计国内大城市如上海、北京、天津等已建和在建高层建筑均已突破或接近 10000 栋，，其中，上海市的高层建筑数量更是达到了 14000栋，总量位居世界之首。随着高层建筑群数量与规模的逐年增加、建筑高度的不断增高，高层建筑火灾事故发生概率也随之升高，据统计，从 2007 年至 2008 年，我国共发生高层建筑火灾案例 990 起，直接经济损失高达 3.3 亿元人民币[3]。高层建筑的发展与建筑火灾案例的增加促使建筑火灾规律、安全、疏散等问题的研究

1.2 研究背景1.2.1 建筑火灾概述火灾是由于物质不可控燃烧而形成的燃烧灾害，在整个世界范围多发性灾害中，火灾是人类社会生产生活中发生频率最高、最广泛地威胁大众生命安全和阻碍社会发展的主要灾害之一，其危害程度与造成的损失不亚于地震和洪水灾害。火灾不仅对社会造成巨大的物质财产损失，对环境造成污染和破坏，更对人类生命安全造成极大的威胁。根据世界火灾统计中心（WFSC）和消防统计中心(CFS) 的公开统计资料显示，在 21 世纪初，每年全球范围内经媒体报道的火灾事故案例达到 700-800 万起，因火灾导致人员死亡的达 7-8 万人，导致受伤人员多达 50-80 万人；在欧美等发达国家中，每年因火灾造成的经济损失和用于防治火灾的费用占到国民生产总值的 1%，从世界各地火灾案例中对起火原因分析得出，住宅和其他建筑的火灾比例高达 35%，如图1-1 所示[2]，因住处和其他建筑火灾原因导致人员死亡比例高达 90%，如图 1-2 所示[2]。
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU998.1

【参考文献】

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本文编号：2700737