高層建筑樓梯間及電梯井火災(zāi)煙氣運動與控制數(shù)值模擬.pdf

1、經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展和城市建設(shè)步伐的加快，促進(jìn)了高層建筑數(shù)量和規(guī)模的迅速擴(kuò)大。在高層建筑的設(shè)計中，如果對防火設(shè)計缺乏考慮或考慮不周全，一旦發(fā)生火災(zāi)，會造成嚴(yán)重的人員傷亡事故和經(jīng)濟(jì)損失。隨著高層建筑高度的增加和容納人數(shù)的增多，利用樓梯疏散會產(chǎn)生耗用時間加長，易擁堵等諸多弊端，因此專家學(xué)者已開始對火災(zāi)初期利用電梯疏散人員的可行性進(jìn)行研究。但是火災(zāi)發(fā)生后，作為人員逃生的豎向疏散通道如果遭受煙氣侵害，不僅對人員的逃生不利，而且會加快煙氣向其他樓層

2、的蔓延。因此，研究樓梯間及電梯井中煙氣運動規(guī)律及其控制具有重要的實際意義。樓梯間及電梯井煙氣運動復(fù)雜多變，因此作為人員的逃生通道需要建立詳細(xì)的物理量時空分布場模型，進(jìn)行精確、可靠地數(shù)值模擬，確保精細(xì)地再現(xiàn)火災(zāi)現(xiàn)象，因此，本文選用目前國際上公認(rèn)的最為可靠的模擬火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧流動的計算流體動力學(xué)軟件FDS進(jìn)行模擬。
　　 本文在分析樓梯間及電梯井的煙氣運動影響因素的基礎(chǔ)上，結(jié)合煙囪效應(yīng)機(jī)理和電梯運動活塞效應(yīng)原理，建立了典型豎向疏散通

3、道的物理模型，并進(jìn)行數(shù)值模擬，得出煙氣在樓梯間及電梯井中的運動特性。研究表明：由于煙囪效應(yīng)的作用，電梯井中的煙氣充填迅速，上升速度較快，最高可達(dá)3.3m/s；樓梯間的煙氣由于受到樓梯的影響，運動狀況較為復(fù)雜，上升較慢。不同室內(nèi)外溫差、火源位置、室外風(fēng)等因素會對高層建筑中的壓力分布，煙氣運動速度產(chǎn)生不同程度的影響。電梯不同運行狀態(tài)對煙氣運動影響的動態(tài)數(shù)值模擬，是本文的創(chuàng)新之處，電梯運動使得前室與建筑空間之間的壓力差呈現(xiàn)先升后降的趨勢，電梯

4、向下運動一定程度上可以減緩煙氣的擴(kuò)散，而電梯向上運動會加速煙氣通過前室向其它樓層地擴(kuò)散。
　　 通過分析機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的方式、送風(fēng)量及影響因素，對機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的幾種方式進(jìn)行了計算機(jī)模擬。研究表明：僅對樓梯間或前室加壓送風(fēng)，會使得一部分煙氣進(jìn)入樓梯間和電梯井，并且煙氣的運動會對機(jī)械加壓送風(fēng)效果產(chǎn)生影響，對人員疏散不利；對樓梯間和合用前室分別進(jìn)行加壓送風(fēng)效果較好，能夠滿足疏散要求。本文的研究結(jié)論可以為高層建筑防火設(shè)計提供一定的