施工中的高層住宅樓室內(nèi)火災(zāi)煙氣傳播分析

趙 永 峰

(上海疊加建設(shè)發(fā)展有限公司，上海　201317)

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施工中的高層住宅樓室內(nèi)火災(zāi)煙氣傳播分析

趙 永 峰

(上海疊加建設(shè)發(fā)展有限公司，上海201317)

摘要：為了分析施工中的高層住宅樓室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)大樓內(nèi)的溫度場(chǎng)和煙氣擴(kuò)散規(guī)律，應(yīng)用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)火災(zāi)場(chǎng)景進(jìn)行模擬分析，獲得了相應(yīng)的溫度場(chǎng)、煙氣擴(kuò)散規(guī)律和能見度數(shù)據(jù)，以供逃生救援參考。

關(guān)鍵詞：高層住宅，室內(nèi)火災(zāi)，溫度場(chǎng)，煙氣

0引言

近年來，施工中的高層建筑火災(zāi)層出不窮?；馂?zāi)中產(chǎn)生的煙氣會(huì)妨礙人的呼吸，降低空氣中氧的濃度；煙氣的減光性降低人的能見度，使人們不能迅速逃離火場(chǎng)，增加了中毒和傷亡的可能性；另外發(fā)生火災(zāi)后，火焰和煙氣迸出門窗孔洞，濃煙滾滾，烈火熊熊，使人們產(chǎn)生恐懼感，常常因此造成了疏散過程中的混亂局面，使有的人失去了正?；顒?dòng)能力，甚至失去理智而驚慌失措。但鑒于實(shí)施實(shí)際高層火災(zāi)試驗(yàn)的危險(xiǎn)性和難度，本文擬通過數(shù)值仿真的方法對(duì)一在建高層住宅樓發(fā)生室內(nèi)火災(zāi)時(shí)的煙氣傳播規(guī)律進(jìn)行研究。

1火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)置

為了分析在建高層住宅發(fā)生室內(nèi)火災(zāi)時(shí)的溫度場(chǎng)和煙氣擴(kuò)散規(guī)律，本文以一幢平面“L”形酒店式公寓樓為案例，應(yīng)用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)軟件FDS(FireDynamicsSimulator)建立模型。分析中采用的精裝修酒店式公寓樓共20層，每層3戶，底層為開放式公共空間，層高3.6m，其余建筑標(biāo)準(zhǔn)層層高3.0m，樓梯和電梯位于公寓樓中間位置，如圖1所示為建筑平面圖，其中以向上方向?yàn)楸?，模型中的天氣溫度設(shè)為20 ℃。

在FDS軟件中建模時(shí)，墻體為混凝土材料。起火位置在10樓西南角房間，火源功率取為6MW。預(yù)設(shè)本高層住宅樓處于主體施工完畢后的安裝階段，設(shè)定窗扇已安裝，但樓內(nèi)所有門扇均還未安裝；這種火災(zāi)場(chǎng)景也可用于模擬樓內(nèi)所有門扇均已安裝，但人員在急于逃生時(shí)未能顧及關(guān)閉套房門和樓梯防火門這種不利情形，即大樓內(nèi)部處于暢通狀態(tài)。計(jì)算中為了測(cè)得樓內(nèi)逃生通道和出口附近的空氣溫度變化時(shí)程，在模型創(chuàng)建時(shí)，于各窗洞、套房門洞及樓梯間門洞口附近設(shè)置了熱探測(cè)器用于實(shí)時(shí)記錄溫度數(shù)據(jù)，并與窗戶玻璃模型相關(guān)聯(lián)，當(dāng)探測(cè)器溫度達(dá)到一定高溫時(shí)窗戶就會(huì)“破裂打開”。

2模擬結(jié)果及分析

仿真分析結(jié)果。通過FDS仿真分析，可以得到溫度場(chǎng)、煙氣擴(kuò)散和能見度等與火災(zāi)逃生救援相關(guān)的數(shù)據(jù)。研究表明：人在60 ℃時(shí)可短時(shí)忍受，在170 ℃時(shí)5min內(nèi)將產(chǎn)生不可恢復(fù)的損傷。一般人員疏散安全的判定條件為：離地面或樓面2m以上空間平均煙氣溫度不高于200 ℃；2m以下空間內(nèi)的煙氣溫度不超過60 ℃，且能見度大于10m。即在有些場(chǎng)合下，溫度并不一定能表征火場(chǎng)的安全程度，必須還要考慮能見度。

2.1溫度場(chǎng)分析

從FDS計(jì)算結(jié)果中提取了起火層樓面2m高處溫度水平切片數(shù)據(jù)，在火勢(shì)發(fā)展至170s時(shí)刻，起火房間的窗戶已經(jīng)因?yàn)楦邷囟?見圖2)，房間內(nèi)溫度均已超過200 ℃；起火房間北側(cè)的衣帽間、廚房及過道里的局部溫度也達(dá)到150 ℃以上；起火房間東側(cè)的起居室和餐廳的溫度在90 ℃左右；離起火點(diǎn)最遠(yuǎn)的次臥溫度最低但也有50 ℃。由于套房門為打開狀態(tài)，燃燒產(chǎn)生的熱量隨著熱煙氣傳遞到電梯間和樓梯間這些公共區(qū)域，溫度在50 ℃左右，人體可以承受。在燃燒持續(xù)到308s時(shí)刻，起火房間內(nèi)的溫度仍超過200 ℃，附近房間的溫度由于熱量向樓內(nèi)空間傳遞而趨于均衡，大部分在100 ℃左右，而電梯間和樓梯間的溫度有稍許上升至70 ℃左右，仍處于人員在無防護(hù)的情況下可以短時(shí)忍受的溫度范圍。另外從切片圖中可以看到，其余兩個(gè)套間內(nèi)的溫度也有些許上升，但幅度不大。為了更直接地觀察溫度的變化，從計(jì)算結(jié)果中提取了04號(hào)～10號(hào)測(cè)點(diǎn)的溫度時(shí)程，結(jié)果整理見圖3。

2.2煙氣和能見度分析

由于本火災(zāi)模型中，各樓層的套房門和樓梯間門均是打開的，這會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣在樓內(nèi)通過樓梯間擴(kuò)散，起火層的煙氣分布如圖4所示?？梢?，在150s時(shí)刻，除了東側(cè)的次臥煙氣濃度稍低，起火套房?jī)?nèi)已充滿黑煙，且有少量煙氣通過電梯間擴(kuò)散至同層的其他套房?jī)?nèi)部，如圖4a)所示；在400s時(shí)刻，黑色煙氣基本彌漫整個(gè)起火樓層，特別是樓梯間的煙氣濃度也已危險(xiǎn)，如圖4b)所示；在1 000s時(shí)刻，除了起火房間由于有南側(cè)窗和西側(cè)窗玻璃爆裂，部分煙氣從窗洞外擴(kuò)散，其煙氣濃度已下降到可視程

文章編號(hào)：1009-6825(2016)14-0254-02

收稿日期：2016-03-03

作者簡(jiǎn)介：趙永峰(1981- )，男，工程師

中圖分類號(hào)：TU998.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A