高层建筑性能化防火设计研究

论文摘要

随着城市人口密度的迅速增长,城市用地日益紧张,城市规划中高层建筑所占的比例越来越大。从高层建筑发展历程中可以看出,火灾是困扰高层建筑最严重的问题。而高层建筑由于其功能和结构的特殊性,使它在防火设计以及火灾疏散等方面都有其自身的特点。所以高层建筑在有效利用空间的同时也带来了一系列设计难题,其中最重要的就是高层建筑的防火设计问题。高层建筑由于其发生火灾时蔓延途径繁多,扑救困难以及消防设施不完善等原因,传统的指令化设计理念已经越来越不能满足其设计需求。性能化防火设计是一种新型的防火设计思路,相对于指令化设计更具灵活性、科学性、安全性与经济性,它运用消防安全工程学原理从整体着手得到整个设计的性能化目标,并针对建筑物实际情况的不同进行定性、定量的评估与预测,最终得到最佳的防火设计方案。性能化防火设计以其优异的性能正在不断地被世界各国广泛应用。本文运用目前国际上公认最可靠的动态火灾模拟软件FDS软件对所要研究的问题进行模拟研究。通过建立模型和分析其走廊和楼梯间烟气运动影响因素的基础上,结合烟囱效应机理和烟气流动特性得出了烟气在走廊和楼梯间的具体运动特征。研究表明:由于烟囱效应的影响,楼梯间烟气的蔓延速度明显要比走廊要快,但鉴于楼梯的影响,向上蔓延的速度有所减缓,最高速度可达1.5m/s。楼梯间由于自身结构的特点,烟气运动情况复杂。火灾造成的室内外温度差以及室外风速等对高层建筑烟气运动以及压力分布有不同程度的影响。火灾发生在不同楼层危害程度不同,烟气运动情况也有很大不同。本文研究内容对高层建筑的防火设计研究具有一定意义,对高层建筑火灾烟气控制及人员疏散等问题都有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 高层建筑发展概况
• 1.2 火灾的特点与灾害性分析
• 1.2.1 火灾的特点
• 1.2.2 高层建筑火灾的特点及危害
• 1.3 性能化防火设计发展概况
• 1.4 本文研究的主要内容
• 1.5 本章小结
• 2 性能化设计的概念和基本过程
• 2.1 性能化设计的概念
• 2.2 性能化设计的框架和支撑体系
• 2.3 性能化设计的基本内容与基本步骤
• 2.3.1 性能化设计的基本内容
• 2.3.2 性能化设计的基本步骤
• 2.3.3 指令性规范与性能化设计规范之间的区别
• 2.4 本章小结
• 3 高层建筑性能化防火设计的火灾模拟研究基础
• 3.1 影响人员安全疏散的因素
• 3.1.1 火场空气温度
• 3.1.2 烟气中的有害气体
• 3.2 高层建筑火灾场景设计
• 3.2.1 火灾场景的分类及确定原则
• 3.2.2 火灾荷载的确定
• 3.3 高层建筑的热释放率设定
• 3.3.1 火灾燃烧过程
• 3.3.2 热释放速率
• 3.4 高层建筑烟气计算
• 3.4.1 烟气羽流和火焰高度
• 3.4.2 烟气流动特性
• 3.5 本章小结
• 4 性能化火灾数值模拟研究
• 4.1 场模型FDS及PyroSim软件介绍
• 4.1.1 场模拟FDS的主要特点
• 4.1.2 FDS理论基础
• 4.1.3 PyroSim软件的主要特性
• 4.2 性能化工程案例分析
• 4.2.1 物理模型
• 4.2.2 火灾场景设定
• 4.2.3 模拟结果及分析
• 4.3 设计中建议采取的技术措施
• 4.4 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录一
• 附录二