现代竹结构房屋的火灾安全性能研究

论文摘要

通过数年的研究和努力,现代竹结构房屋作为一种新型环保节能建筑,在国内外开始得到关注,但是由于长久以来“烧木取火”的常识,以及防火理念的偏差,人们对这种房屋的火灾安全性能存在普遍的疑问,一定程度上阻碍了现代竹结构的发展,因此对现代竹结构房屋的火灾安全性能研究具有迫切的理论意义和实用价值。本文以建造现代竹结构房屋所使用的胶合竹材和足尺竹结构房屋为研究对象,对其进行了相关试验研究和数值模拟,以研究现代竹结构房屋的火灾安全性能。首先,本文对采用达盾G60-95防火漆进行阻燃处理后的胶合竹材依据《建筑材料及制品燃烧性能分级》（GB8624-2006）国家标准在公安部天津消防研究所进行了燃烧性能分级试验,测得燃烧增长率指数、火焰横向蔓延长度以及燃烧释热量等数据,基于试验结果评定了采用本文方法进行阻燃处理后胶合竹材的燃烧性能级别。其次,通过各国规范比较确定房屋火灾荷载后,使用木垛作为火源,对一足尺轻型竹结构框架房屋进行了火灾试验,研究此类型房屋的火灾安全性能。试验总历时60min,记录到了房屋墙体数点温度时程曲线、房屋整体结构的火灾表现以及房屋构件的灾后损伤情况,并对其试验结果进行分析,在此基础上,对竹结构轻型框架房屋的构造措施提出了设计建议。最后,利用由美国国家标准研究所开发的火灾驱动流体动力学软件FDS对足尺房屋火灾试验进行了数值模拟,将模拟结果与试验进行了对比分析,发现两者能较好吻合,验证了模拟结果。同时模拟过程中还记录到了木垛火源的热释放速率曲线,结合火灾科学的研究方法,可为今后的试验研究以及数值分析提供更加方便合理的火源模型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 现代竹结构简介及其发展
• 1.2.1 竹资源及其利用
• 1.2.2 现代竹结构的特点
• 1.2.3 现代竹结构的发展
• 1.3 现代竹结构房屋火灾安全性能研究的意义
• 1.3.1 火灾及其危害性
• 1.3.2 结构火灾安全性的正确理念
• 1.3.3 性能化防火设计
• 1.4 相关课题的研究现状
• 1.5 课题来源
• 1.6 本课题的研究目的与主要内容
• 第2章 胶合竹材的阻燃处理及其燃烧性能评定
• 2.1 概述
• 2.2 阻燃处理方法简介
• 2.2.1 表面涂覆（防火涂料）法
• 2.2.2 溶剂型阻燃剂浸渍处理法
• 2.3 防火涂料
• 2.3.1 防火涂料分类
• 2.3.2 饰面型防火涂料
• 2.4 胶合竹材的燃烧性能分级试验
• 2.4.1 木结构构件的燃烧性能规定
• 2.4.2 燃烧性能评定依据
• 2.4.3 试件准备
• 2.4.4 单体燃烧试验过程
• 2.4.5 可燃性试验过程
• 2.4.6 试验结果与分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 轻型竹结构框架房屋足尺火灾试验
• 3.1 概述
• 3.2 试验模型的建立
• 3.3 试验房屋的设计与建造
• 3.4 火灾荷载方案
• 3.4.1 火源形式
• 3.4.2 房屋火灾荷载的确定
• 3.4.3 试验所需木垛设计
• 3.5 试验房屋楼面配重方案
• 3.6 试验测试内容
• 3.7 试验过程与测试结果
• 3.8 结果分析
• 3.9 本章小结
• 第4章 轻型竹结构框架房屋火灾数值模拟
• 4.1 概述
• 4.2 一般室内火灾的发展
• 4.2.1 室内火灾初期增长阶段
• 4.2.2 室内火灾全盛阶段
• 4.2.3 室内火灾衰退阶段
• 4.3 建筑室内火灾分析模型
• 4.3.1 区域模型
• 4.3.2 场模型
• 4.4 火灾动态模拟软件FDS 简介
• 4.4.1 FDS 模型概述
• 4.4.2 基本控制方程及其求解过程
• 4.4.3 大涡湍流模型（LES）
• 4.4.4 燃烧模型
• 4.4.5 辐射传输模型
• 4.4.6 FDS 的可视化实现
• 4.5 数值模型的建立
• 4.5.1 计算区域网格设置
• 4.5.2 场景设置与房屋模型创建
• 4.5.3 火灾场景设定
• 4.5.4 温度切片及 Boundary Quantity 命令
• 4.6 火灾模拟过程及其结果
• 4.7 模拟结果分析
• 4.8 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 本文主要结论
• 5.2 展望与建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录