高層建筑火災(zāi)煙氣流動(dòng)規(guī)律及煙氣控制研究.pdf

1、隨著城市不斷膨脹的人口和有限的城區(qū)土地使用面積之間矛盾的加劇,高層建筑已成為城市發(fā)展的一種必然選擇。高層建筑具有樓層多、內(nèi)部裝飾材料多、電氣設(shè)備多、功能多、管道豎井多、人員多等“六多”的特點(diǎn),一旦發(fā)生火災(zāi),火勢(shì)蔓延迅速,火災(zāi)后人員的疏散及逃生就是一個(gè)棘手的問題。據(jù)統(tǒng)計(jì),高層建筑火災(zāi)中傷亡人數(shù)中70％以上是由于受火災(zāi)煙氣窒息而死的,因此,研究高層建筑在火災(zāi)緊急情況下煙氣的流動(dòng)規(guī)律及其控制具有重要意義。
　　高層建筑火災(zāi)條件下樓梯疏散

2、人員存在疏散耗用時(shí)間長、容易造成擁堵和混亂,樓梯人員疏散存在疏散及逃生困難等問題;電梯具有下行人員疏散能力大等優(yōu)點(diǎn),隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和管理水平的提高,火災(zāi)時(shí)期的電梯疏散優(yōu)越性和可能性越顯突出。本文在對(duì)電梯運(yùn)行的活塞效應(yīng)及其對(duì)火災(zāi)煙氣的影響理論分析基礎(chǔ)上,分析了電梯井和前室加壓及壓力波動(dòng)情況,發(fā)現(xiàn)前室與建筑空間之間的壓差與活塞比、轎廂速度、建筑氣流流動(dòng)路徑和轎廂的位置有關(guān)。通過對(duì)電梯井加壓和不加壓條件下電梯運(yùn)行活塞效應(yīng)引起的電梯井內(nèi)

3、、建筑空間及外界之間的氣體流動(dòng)規(guī)律分析,確定了火災(zāi)條件下煙氣是否會(huì)卷入前室的臨界質(zhì)量流率。對(duì)于現(xiàn)狀條件下的大多數(shù)電梯,特別是多梯井,通過設(shè)計(jì)來防止活塞效應(yīng)引起煙氣卷入前室是可行的,合理的煙控系統(tǒng)能對(duì)火災(zāi)煙氣進(jìn)行有效控制,提高電梯疏散的安全性。
　　本文選擇場(chǎng)模型FDS建立了數(shù)值模型,對(duì)高層建筑火災(zāi)中的煙氣流動(dòng)進(jìn)行模擬。根據(jù)模擬結(jié)果分析了自然排煙效果的影響因素:火源功率、起火房間位置、外窗尺寸以及走廊尺寸等;分析了機(jī)械排煙的影響因素

4、:排煙量、排煙口位置、排煙口數(shù)量和起火房間位置等;分析了前室加壓送風(fēng)效果的影響因素:火災(zāi)位置、加壓送風(fēng)量、開門樓層、電梯門開啟樓層和風(fēng)機(jī)位置等。
　　自然排煙受起火房間位置、建筑平面格局、外窗尺寸等因素的影響。火源位于走廊一端時(shí),火災(zāi)快速發(fā)展產(chǎn)生的煙氣不能及時(shí)通過近側(cè)外窗排出,遠(yuǎn)端外窗不能有效發(fā)揮排煙作用,火源在條形走廊的中間可以加快走廊內(nèi)煙氣的排出,排煙效果相對(duì)穩(wěn)定。增大外窗高度可明顯改善外窗自然排煙效果;走廊長度的縮短會(huì)使排煙

5、效果得到整體提高。高層建筑走廊長度較大時(shí),自然排煙作為輔助排煙設(shè)施將更為有效。
　　機(jī)械排煙效果更穩(wěn)定、不受自然因素影響。提高單位面積排煙量可提高煙氣的排出能力。排煙口設(shè)于頂棚比側(cè)壁排煙效果更為穩(wěn)定,側(cè)壁排煙與排煙口距離地面凈高密切相關(guān),在實(shí)際中吊頂高度僅為2m左右,不宜采用側(cè)壁排煙。本模型中,條形走廊機(jī)械排煙受排煙口數(shù)量約束不大,但對(duì)于其它格局的建筑需要進(jìn)行具體分析,以保證走廊機(jī)械排煙安全有效;對(duì)于條形走廊,相同排煙量條件下,起

6、火房間位于兩排煙口之間位置時(shí)排煙效果相對(duì)較好。
　　在著火層以下樓層,電梯門縫及前室內(nèi)壓力隨著樓層的增加而增加,在著火層由于前室門打開,前室內(nèi)壓力損失快速降低,著火層以上樓層壓力隨著高度的增加而減小。前室內(nèi)壓力隨著加壓送風(fēng)量的增加而增加,電梯及前室門兩側(cè)壓差隨著加壓送風(fēng)量的增大而增大,在加壓送風(fēng)量為4m3/s時(shí),門兩側(cè)壓差維持在60-80Pa;加壓送風(fēng)量為5m3/s時(shí),門兩側(cè)壓差維持在120Pa左右;加壓送風(fēng)量為6m3/s時(shí),門兩

7、側(cè)壓差維持在180Pa左右。前室及電梯門的開啟容易造成壓力損失,在火災(zāi)中應(yīng)該減少火災(zāi)層及相鄰樓層前室門的開啟,可以考慮通過其它樓層進(jìn)行疏散;火災(zāi)上層及下層在電梯及前室門打開的情況下依然可以保持正壓,因此在高層建筑火災(zāi)中,如果加壓送風(fēng)系統(tǒng)給前室及電梯井內(nèi)提供一定的正壓值,電梯可以在非火災(zāi)層?？?建筑內(nèi)人員可以利用電梯進(jìn)行安全疏散。
　　研究結(jié)果為高層建筑火災(zāi)煙氣的有效控制、防排煙設(shè)計(jì)、受災(zāi)人員疏散及火災(zāi)撲救提供了一定的理論指導(dǎo)和技術(shù)