不同外部邊界及氣壓條件下建筑外立面開口火溢流行為特征研究.pdf

1、建筑外立面開口火溢流是在通風(fēng)控制燃燒下室內(nèi)火災(zāi)中的火焰伴隨著煙氣從窗戶，破碎的玻璃幕墻等側(cè)向開口溢出，并在建筑外立面發(fā)生持續(xù)燃燒的特殊火災(zāi)現(xiàn)象，在多層和高層建筑火災(zāi)中時(shí)有發(fā)生，加上近年來廣泛使用的易燃外墻保溫材料，極易向上形成立體蔓延，造成幾（多）層同時(shí)燃燒，釀成重大災(zāi)害性后果?，F(xiàn)實(shí)中，建筑外立面開口火溢流行為將受到不同外部邊界及氣壓條件的影響，例如(1)在我國(guó)部分城市存在大量密集建筑群（如密集城中村建筑群），由于樓間距狹窄，某建筑內(nèi)發(fā)

2、生火災(zāi)，通過建筑外立面開口溢出的火焰將對(duì)相鄰建筑及上層建筑造成很大危險(xiǎn);(2)在我國(guó)的部分城市，受自然地形的影響，大量（高層）建筑被迫修建在坡地上，例如，重慶市的高層建筑就有大多數(shù)建設(shè)在坡地上。受坡地地形的影響，這類建筑外立面開口火溢出火焰及煙羽流卷吸新鮮空氣的行為將受到限制，使其火災(zāi)發(fā)展特征有別于常規(guī)建筑，而目前國(guó)內(nèi)外對(duì)此還缺乏研究。(3)在高原地區(qū)，高原特殊的低壓低氧環(huán)境對(duì)建筑外立面開口火溢流行為特征會(huì)產(chǎn)生很多不同方面的影響。因此，

3、需要研究不同外部邊界及氣壓條件下建筑外立面開口火溢流的行為特征。
　　 本文圍繞不同外部邊界及氣壓條件下建筑外立面開口火溢流行為特征，采用試驗(yàn)研究，理論分析，數(shù)值模擬相結(jié)合的方法開展研究。為了開展本文的相關(guān)研究，建立了1∶4和1∶8相似模擬尺度的建筑外立面開口火溢流模擬實(shí)驗(yàn)裝置，分別在合肥和拉薩高原地區(qū)開展建筑外立面開口火溢流實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)建筑外立面開口火溢流行為特征參數(shù)（火焰高度、溢出火羽流徑向、豎向溫度等）的實(shí)驗(yàn)測(cè)量，結(jié)合火災(zāi)

4、動(dòng)力學(xué)知識(shí)，揭示了不同外部邊界及氣壓條件下建筑外立面開口火溢流行為特征的演化機(jī)制，并建立了相應(yīng)的無量綱特征參數(shù)理論預(yù)測(cè)模型。具體的工作包括:
　　 研究了自由邊界條件下建筑外立面開口火溢流火焰高度和豎向溫度分布特征。在1∶4相似模擬尺度的建筑外立面開口火溢流模擬實(shí)驗(yàn)裝置開展了系列實(shí)驗(yàn)，基于能量守恒定量分析了燃燒室內(nèi)部溫升，揭示了燃燒室內(nèi)部溫升與開口因子的關(guān)系;并首次在建筑外立面開口火溢流結(jié)構(gòu)特征中引入虛點(diǎn)源概念，建立了自由邊界條

5、件下建筑外立面開口外部豎向最高溫升與開口大小、火源功率和特征長(zhǎng)度的耦合關(guān)系模型。
　　 揭示了自由邊界條件下建筑外立面開口火溢流徑向溫度分布規(guī)律?；诟咚狗植己瘮?shù)，建立了建筑外立面開口火溢流徑向溫度分布的理論模型，并在1∶4相似模擬尺度的建筑外立面開口火溢流模擬實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明，提出的羽流有效厚度的特征長(zhǎng)度尺度可以很好的對(duì)不同火源功率下不同開口大小的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合逼近;所建立的建筑外立面開口火溢流徑向溫度模型可

6、以很好的預(yù)測(cè)外立面開口溢出火羽流徑向溫度的測(cè)量值。
　　 研究揭示了豎直擋墻(vertical facing wall)和傾斜擋墻（sloping facing wall）限制下建筑外立面開口火溢流行為特征差異。通過模擬尺度實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證分析了豎直擋墻與建筑外立面間距對(duì)開口火焰溢出高度的影響，揭示了開口溢出火焰高度與無量綱特征距離有著較好的耦合關(guān)系，擬合規(guī)律呈現(xiàn)出2個(gè)分段函數(shù)特征。同時(shí)分析了傾斜擋墻角度對(duì)受限空間開口火焰溢出行為的影

7、響，建立了無量綱角度與溢出火焰高度的耦合關(guān)系;進(jìn)而從卷吸限制角度分析了兩種情況限制下產(chǎn)生差異的物理特征并進(jìn)行了表征。
　　 研究揭示了西藏拉薩高原環(huán)境下建筑外立面開口火溢流行為特征與平原常壓地區(qū)的差別并進(jìn)行了表征。在西藏拉薩火災(zāi)實(shí)驗(yàn)基地開展了1∶8相似模擬尺度的建筑外立面開口火溢流模擬實(shí)驗(yàn)，量化分析了合肥和拉薩地區(qū)建筑外立面開口火溢流火焰高度，開口外部羽流豎向溫升和徑向分布等參數(shù)差異，并對(duì)開口外部溫度豎向衰減特性理論推導(dǎo)分析，通