場模擬在超大空間倉庫建筑性能化設計中的應用

1、<p>　　場模擬在超大空間倉庫建筑性能化設計中的應用</p><p>　　摘要：建筑行業(yè)屬于我國經濟支柱產業(yè)之一，近年來全國各地不斷有一些省市內的倉庫發(fā)生火災，對人們生命安全以及財產安全造成巨大的隱患。建筑性能化防火方面的設計是我國消防科學中發(fā)展比較快的一個研究領域，屬于時代發(fā)展的必然結果。筆者通過總結自身工作經驗，結合國內外場模擬應用技術的先進實例，對場模擬在超大空間倉庫建筑性能設計中的應用進行簡要

2、分析，并且主要對其中防火設計進行論述 </p><p>　　關鍵詞：場模擬 超大空間倉庫倉庫性建筑建筑設計 </p><p>　　中圖分類號：TU2文獻標識碼： A </p><p>　　火災在我國建筑物災害中屬于發(fā)生頻率較高的一種災害，并且火災的發(fā)生概率以及災情情況正在逐年呈上升趨勢增長。場模擬技術作為當前比較新穎的建筑性能優(yōu)化設計技術，在預防火災設計方面有著比較

3、獨到的優(yōu)勢。本文將主要從場模擬技術在超大空間建筑防火設計方面入手，對場模擬在超大空間倉庫建筑性能設計中的應用進行簡要分析。 </p><p><b>　　一、性能化防火 </b></p><p>　　性能化防火設計屬于一種新型的防火設計概念，并且在國內外建筑行業(yè)已經經過長時間的實踐驗證，但是施工人員自身知識掌握程度有限，所以在工作進行過程中存在一定誤區(qū)。部分施工單位讓

4、性能化防火完全代替過去的處方式防火設計，這一做法明顯是不科學的。國家以及施工建筑本地的鍋飯以及施工標準未能覆蓋整體設計過程，對建筑物設計沒有產生實質性影響。因為使用新技術進行防火設計，所以工程使用的是新型材料廠以及比較新的施工方式，導致生產過程產生一些問題。部分施工安全目標需要超出實際使用范圍很多，或者是建筑單位政治敏感度比較高，這樣的施工工程如果發(fā)生火災，將直接影響到整體工程的質量以及施工人員自身安全。 </p><

5、;p><b>　　二、場模擬適用性 </b></p><p>　　大自然能量是守恒的，近年來人們根據這一定律，對大型火災以及超大型火災進行計算，通過提升計算及性能，為數值預測方面的技術提供了良好的發(fā)揮環(huán)境以及想要進行計算的前提條件。科研人員對計算流體力學、計算傳熱學以及燃燒反應動力學等進行不斷的研究，成功為燃燒過程中的燃燒規(guī)律提供了必要的計算方法以及理論上的基礎，通過不斷積累實驗使用的

6、數據，讓建立數學模型這一工作變得更為簡單。 </p><p>　　在進行數值模擬時，必須遵循數值模擬的特點以及步驟。數值解法屬于一種離散性的計算方法，數值模擬的結果不是一個未知連續(xù)函數，而是一些個比較具有代表性的節(jié)點近似值。在進行性能化設計的時候，可以使用和火情比較相似的火災數學模型對其進行模仿?；馂臄祵W模型屬于使用物力對火災從開始燃燒位置逐漸向四周擴散的一種簡要分析，這一過程需要使用計算機對其進行輔助，當前這一

7、技術已經被我國廣泛使用。 </p><p>　　火災數學模型屬于一種使用價值比較高的設計工具，可以對火災每個階段的風險以及如何對其進行決策提供精確的依據，并且火災數學模型可以提供一部分系列性基本數據，相關工作人員可以通過分析這部分數據，將其中比較有用的點使用到日后工作中。 </p><p>　　當前我國技術人員通常將火災數學模型簡單分為區(qū)域模型以及場模型，這兩種模型均代表了一種獨特的流動領

8、域。每個領域都是從自身質量、動量以及外形和能量平衡方面對實驗進行驗證的，通過整理這部分數據可以算出一系列的二元一階非線性常規(guī)微分式方程，進一步使用電腦對其進行深入分析講解。場模擬屬于物質守恒、棟梁以及能量外形方面的偏微方程，隨著時代的不斷發(fā)展，高速中央處理器類型計算機資源已經逐漸普及，所以在進行模擬真實火災的時候要對場模型的應用更加重視。 </p><p>　　三、場模擬軟件使用方式 </p>&l

9、t;p>　　性能化防火設計最主要的目的就是讓建筑物內的財物以及人員，在發(fā)生火災時盡可能少的受到火災的影響，想要做到這一點就必須設計一個比較安全的建筑物結構。不同的火災類型對于人員的行動導向將起到決定性作用，在發(fā)生火災之后，一般都會將建筑物內的人疏散到比較安全的地區(qū)，性能化防火設計的一個主導因素就是樓內人員安全疏散所必須的時間以及可用的安全性疏散時間。當REST小于ASET的時候，一般可以認為建筑物疏散設計是比較合理的，其中ASET

10、的數值可以通過對火災過程進行計算或者使用火災模擬軟件得到，但是RSET數據則需要相關工作人員通過分析特征才可以得到。在對性能化方案進行評估的時候，我們時常會使用到場模擬軟件，對建筑物內安全設計性能進行比較，具體判斷形勢通常包括煙氣層和地面的高度以及煙氣層的問題等等。需要將數據輸入到場模擬軟件中，通過計算機進行相關數值的運算，仔細分析數值變化情況并且通過可視化的手段將這部分數值轉發(fā)給使用者。只需要對這些數據進行比較，就可以看出建筑的極限忍

11、耐力是否符合設計需求。場模擬軟件自身比較容易操作，并且自身情況與實際火災發(fā)生情況十分相近，所以近年來已經成為許多設計單位樂于使用的一款模擬</p><p>　　FDS屬于一種場模擬軟件，主要利用能量守恒定律、動量守恒方程以及能量守恒方程將建筑空間進行網格化，并且在每個網格內部求解方程，從而得出速度、溫度以及煙量等各方面參數，并且可以簡單的算出這部分參數的變化。FDS可以簡單的分為FDS以及SMOKEVIEW。前者

12、屬于求解微方程使用的主程序，后者屬于一種測繪程序，可以通過這AMOKEVIEW查看FDS計算出來的結果。FDS軟件中，主要包含大渦模擬以及直接數值模擬這兩種摸牛方式，目前大渦模擬使用范圍比較廣泛。并且FDS可以對熱驅動下低俗流動時候的Navier-Stokes方程進行求解，接觸這一方程的近似值，并且將火災煙氣流動熱量轉移規(guī)律視為主要研究對象。 </p><p><b>　　結束語： </b>

13、</p><p>　　隨著時代的不斷發(fā)展，人們對于建筑的要求也在不斷提高。近年來，我國各大商場中時常有火災發(fā)生，導致火災發(fā)生的主要原因就是在設計時存在一定的問題。筆者通過總結自身工作經驗，結合當前國內外場模擬技術在超大空間倉庫建筑性能化設計方面的先進工作經驗，從簡述性能行防火、場模擬應用以及場模擬使用種類等方面對如何提升場模擬在超大空間倉庫建筑性能進行簡要分析，針對部分施工難點提出相應解決方式。 </p&g

14、t;<p><b>　　參考文獻； </b></p><p>　　[1]顏春萍,顏向農.人員疏散模擬軟件的理論探析與實戰(zhàn)技巧[J].消防技術與產品信息, 2011(7):7-10 . </p><p>　　[2]那艷玲,涂光備,黃桂興.地鐵火災的鹽水實驗與計算機數值模擬[J].天津大學學報, 2012,(4)103-105 . </p>&

15、lt;p>　　[3] 陳智明,霍然,王浩波,曾德云.某教學樓火災中人員安全疏散時間的預測[J].火災科學,2013,(01)：15-18 . </p><p>　　[4] 馮文興, 楊立中, 方廷勇, 范維澄. 狹長通道內火災煙氣毒性成分空間分布的實驗[J]. 中國科學技術大學學報, 2012,36(1)：71-74. </p><p>　　[5]修奇.場模擬在超大空間倉庫建筑性能化

16、設計中的應用[J]. 建筑防火設計,2011(22). </p><p>　　[6]中國科學技術大學火災科學國家重點實驗室.烏魯木齊國際機場東貨運倉庫和客機載貨倉庫消防設計性能化分析與評估報告[R],2012. </p><p>　　[7]Mahmut B., Horasan P. Design occupant groups concept applied to fire safetye