挑檐对建筑外立面典型装饰材料火蔓延抑制作用模拟研究

发布时间：2017-09-18 14:29

  本文关键词：挑檐对建筑外立面典型装饰材料火蔓延抑制作用模拟研究

  更多相关文章： 高层建筑火灾 竖直火蔓延 防火挑檐 数值模拟

【摘要】：随着城市化水平的快速提高,我国城市高层建筑数量迅速增长。高层建筑不仅可极大提高土地利用率,且使人口相对集中,提高工作效率,但同时也带来了很多严重的安全问题。随着建筑物高度的增加,火灾隐患增加,防火安全设计的难度也随之增大。目前高层建筑上广泛使用的有机外墙保温材料和装饰材料也大大增加了其火灾危险性,因而高层建筑一旦发生火灾,将造成十分严重的财产损失和人员伤亡。防火挑檐是目前高层建筑上常用于阻隔建筑外立面竖直火蔓延的控制设施之一,探索防火挑檐对典型建筑外饰材料竖直壁面向上火蔓延的阻隔作用对发展防火挑檐阻隔建筑外立面向上火蔓延的方法具有重要意义。本文针对火灾中建筑外立面向上火蔓延现象,通过计算机数值模拟,研究防火挑檐对典型建筑外饰材料向上火蔓延的影响规律,揭示防火挑檐对建筑外饰材料向上火蔓延的阻隔机制,发展防火挑檐阻隔建筑外立面向上火蔓延的方法,为高层建筑外墙防火设计提供理论基础和技术支撑。主要研究工作为：开展了挑檐尺寸和位置对典型建筑外饰材料向上火蔓延的影响研究。建立防火挑檐对向上火蔓延阻隔作用的数值模拟模型。在可燃材料不变的条件下,通过改变施加挑檐的长度、宽度和位置进行数值模拟研究。结果显示当挑檐长度大于临界挑檐长度时,随着临界点挑檐长度的增大,临界点的挑檐宽度先迅速减小,随后保持不变；随挑檐距着火材料底边距离的增大,有效阻火的临界挑檐宽度逐渐增加,即挑檐的施加位置距易燃部位越近阻火效果越好；通过模拟结果分析得出了临界点挑檐长度和宽度与热释放速率的无量纲模型。进行了临界挑檐与典型建筑外饰材料尺寸关系研究。改变着火材料尺寸进行数值模拟,通过模拟结果分析得出不同工况下所对应的临界挑檐长度和临界挑檐宽度,拟合求出临界挑檐长度与着火宽度为线性关系,研究表明临界挑檐宽度与着火宽度为二次多项式关系；建立了临界挑檐尺寸与着火宽度之间的数值模型,并进行了有效性验证。
【关键词】：高层建筑火灾 竖直火蔓延 防火挑檐 数值模拟
【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】：2016
【分类号】：TU998.1;TU564
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 高层建筑火灾概述12-14
• 1.1.1 高层建筑划分12
• 1.1.2 高层建筑火灾特点12-14
• 1.2 高层建筑竖直火蔓延及其阻隔技术14-17
• 1.2.1 竖直向上火蔓延研究现状14-16
• 1.2.2 挑檐对火蔓延的阻隔作用研究现状16-17
• 1.3 前人研究中存在的问题17
• 1.4 目标内容及技术路线17-19
• 1.5 本文章节安排19-21
• 第二章 火灾模拟基础理论21-35
• 2.1 火灾动力学基础21-27
• 2.1.1 火灾燃烧机理21-22
• 2.1.2 建筑火灾发展基本过程22-24
• 2.1.3 竖直壁面向上火蔓延理论24-27
• 2.2 火灾研究的基本模型27-28
• 2.2.1 专家系统27
• 2.2.2 网络模型27
• 2.2.3 区域模型27-28
• 2.2.4 场模型28
• 2.3 FDS基础理论介绍28-33
• 2.3.1 FDS模拟的基本控制方程29-30
• 2.3.2 FDS燃烧模型30-31
• 2.3.3 FDS计算流程31-33
• 2.4 本章小结33-35
• 第三章 防火挑檐对竖直火蔓延的影响研究35-59
• 3.1 引言35
• 3.2 模型建立35-40
• 3.2.1 材料参数的设定36-37
• 3.2.2 火源设定37
• 3.2.3 网格划分37-38
• 3.2.4 模型验证38-40
• 3.3 数值模拟工况40-41
• 3.4 施加挑檐对竖直火蔓延的影响41-47
• 3.5 挑檐长度与宽度对竖直火蔓延的影响47-54
• 3.5.1 挑檐长度对竖直火蔓延的影响47-50
• 3.5.2 挑檐宽度对竖直火蔓延的影响50-52
• 3.5.3 挑檐长度与宽度耦合作用对竖直火蔓延的影响52-53
• 3.5.4 挑檐有效阻火临界点无量纲分析53-54
• 3.6 挑檐位置对竖直火蔓延的影响54-57
• 3.7 本章小结57-59
• 第四章 临界挑檐与典型建筑外饰材料尺寸关系研究59-71
• 4.1 引言59
• 4.2 临界挑檐长度与着火宽度关系研究59-64
• 4.2.1 模型建立59-60
• 4.2.2 结果分析60-64
• 4.3 临界挑檐宽度与着火宽度关系研究64-68
• 4.3.1 模型建立64
• 4.3.2 结果分析64-68
• 4.4 经验公式验证68-69
• 4.5 本章小结69-71
• 第五章 总结与展望71-73
• 5.1 主要研究结论71
• 5.2 本文创新点71-72
• 5.3 工作展望72-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-79
• 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果79

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本文编号：876088