结合FDS建模探究立面构建对建筑外立面火灾竖向蔓延的影响
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一
结合图 ２数据分析得 出 ： 建筑外窗 的高宽 比可 以决 定火焰通 过窗户向外蔓延的轨迹 和蔓延 的方式 。 横 向长 方 形窗 户的高 、 宽 比小 ， 会导 致火焰 通过 窗 口急速 的喷 出并延建筑 外墙 向上蔓 延 ； 竖 向长方 形 窗户 的高 、 宽 比 大， 会导 致火焰 喷 出时离开外 墙 向上 蔓延 ， 减少热 辐射 对 上层 可燃物 的威 胁。因此 ， 在同等火灾情况下 ， 横 向长 方形 窗户 对上层 建筑 的威胁更大 。 从 窗 口喷出的 火焰主要 会对上层 建筑 和毗邻建 筑 形成 威胁 ， 导致火灾 的蔓延 。火焰通过窗 口的运 动轨迹 受 到窗户的高度和宽度 的影 响 ， 并且窗 口的上半 部分对 火焰 的影 响更大 。在窗户高度一定 时 ， 窗户 的宽度越小 ，
构建对建筑外立面火灾竖向蔓延的影响 ， 进而对这一类建筑的防火、 灭火提供一定的理论支撑。 ［ 关键词】 立面构建 ； 外墙 火灾 ； 灭火指挥 ； Ｆ Ｄ Ｓ
［ 中图分类号】 Ｔ ｕ
［ 文献标识码】 Ａ
［ 文章编 号１ １ ６ ７ ３ — ０ ０ ４ ６ （ ２ ０ ｌ ７ ） ９ － ０ １ ９ ９ — ０ ３ 二、 窗户尺寸对外墙火灾竖向蔓延 的影响 窗户对 建筑外墙 火 灾竖 向蔓延 的影 响主要 由窗户 的高 、 宽 比和窗墙 比两个方面决定 。 （ 一） 窗户高 、 宽对 外墙火灾竖 向蔓延 的影响 在基础模型的原型上 ， 设置 外窗高度 ２ ｍ 固定 ， 设置 三个 宽度变 量 ， 变量 １ 为 宽度 １ ． ５ ｍ， 变量 ２为宽 度 ２ ｍ， 变量 ３为宽度 ２ ． ５ ｍ。 模型 的起火点 、 测试点 、 建筑材料等 因素都不变 ， 在三个测试 点对火灾温度进行测量 。
２ １ 弗 睹 ｉ ｙ ｕ ａ ｎ Ｕｒ ｂ ａ ｎ Ｖｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｃｏ ［ １ ｅ ｇ
太原城市职业技术学院学报
墨茎 ！ 塑廿 Ｈ
Ｓ ｅ ｐ２ ０１ ７
结合 Ｆ Ｄ Ｓ建模探究立面构建对建筑外立面火灾竖向蔓延的影响
望【 Ｊ １ ． 隧道建设 ， ２ ０ １ ４ （ ４ ） ．
［ ５ １ ￣ ， １ 、 海波， 刘金祥 ． 敞 开式 Ｔ Ｂ Ｍ 掘 进 初 期 典 型 问题 的 分
［ ３ 】 谭青 ， 朱逸， 夏毅敏 ， 等． 节理特 征对 Ｔ Ｂ Ｍ 盘形滚 刀破 岩 特性的影响［ Ｊ １ ． 中南大学学报（ 自然科 学版） ， ２ ０ １ ３ （ １ ０ ） ．
２ ０ １ ７ 年 ６月 １ ４日凌晨 １ 时 ｌ ６ 分， 位 于伦 敦西部 的 幢２ ４ 层 的公寓大楼着火 ，已造成 ７ ９ 人死亡 ， ７ ０多人 受伤 ，整个大楼 的搜救 工作 还要持续 一个月才能 完成 ， 当地消 防部 门称火势 主要通过外墙保 温材料快速 蔓延 ， 从而导 致整栋 大楼燃 烧 。这场大 火 引起 国内外广泛 关 注， 让“ 一高一 低 ， 一 大一化 ” 的世 界消 防难题 再一 次引 人深思 。２ ０ １ ０年 １ １ 月 １ ５日， 上海胶州路教 师公寓外墙 火灾 ， 被困人员多 ， 疏 散困难 ， 最终导致 ５ ８人死亡 ， ７ １ 人 受伤。这两起重特大火灾都是建筑外立面火灾的蔓延失 控， 从而导致大楼立体燃烧 ， 人员救助 困难 ， 造成大量 人 员伤 亡 。笔者立 足教学 Ｔ作 实际 ， 结合 所学专业运 用数 值模拟 软件 Ｆ Ｄ Ｓ对 高层建筑 进行建模 ，通过 对火场 温 度、 烟气蔓延 、 Ｃ Ｏ浓度 三个方面 的测量 、 数值分析 ， 探 究 立面构建对建筑外立 面火灾竖 向蔓延 的影 响 ， 从 而对这 类火 灾的初 战指挥 以及人 员救 助提供 一定 的理论 支
唐 虎 潇
（ 公 安消防部队 高等专科 学校 ， 云 南 昆明 ６ ５ ０ ２ ０ ８ ）
【 ｝ 商 要】 本文通过 Ｆ Ｄ Ｓ 软件进行 建模 ， 模拟 不同立面构建建筑外立 面火灾， 对 火场温度 、 烟气 蔓延 、 Ｃ Ｏ浓 度三个方面进行测量分析 ， 并结合教 学工作 实际 ， 探究窗户尺寸、 窗墙 比、 飘窗样式、 阳台形式等立面
一
一
撑 和指 导 。
一
、
数 值 模 拟软 件 建模 原 理 和 基 础 模 型
图 １ 三 个 测 试 点 的 选 取
Ｆ Ｄ Ｓ是 一款专 门针 对消 防安全 工程而研 发 的火 灾 模拟 软件 ， 可 以运用三维 建模 和网格生成 工具对 当前 较 为复杂的火灾情景进行模拟 和处理 ， 运用 流体力学可 以 对火 灾烟气运动 、烟气粒子 的运动轨迹进行 动态跟踪 ， 可 以较 为准确地模拟 出火灾 的发展过程 。本文通过建立 个１ ０层 、 高３ ０ ｍ、 长３ ６ ｍ、 宽１ １ ． ８ ｍ的基础 建筑模 型。 建筑进 深为 １ １ ． ８米 ， 走廊 为 １ ． ８米 ， 两侧 为 ５米 的房 间。 模 型设 置 的建 筑材料为混凝 土 、 玻璃 、 Ｅ Ｐ Ｓ 保 温层 ， 起 火 点设置 在模 型 的底层 中部 （ 模 拟建筑 的二楼 房间起火 ） ， 实验在模拟建筑外墙上选取三个测 试点 （ 如图 １ ） 。设 置 外界温度为 ２ ５ ℃， 无风 场景 ， 模拟火灾 时间 ８ ０ ０ ｓ ， 计算 的 网格大小按 ０ ． ２ ｍ×０ ． ２ ｍ ｘ ０ ． ２ ｍ计算 。
２ ０ １ ２ （ １ ２ ） ． 【 ２ ］ ＇ ｆ ｇ ） ｌ １ ． 盾 构／ Ｔ Ｂ Ｍ 施 工煤 矿 长 距 离斜 井 的 技 术 挑 战 与 展
【 ４ ］ 张 军伟， 梅 志荣， 高 菊茹， 等． 大伙 房输 水工程 特长 隧洞
Ｔ Ｂ Ｍ 选型及施 工 关键技 术研 究【 Ｊ １ ． 现代 隧道技 术 ， ２ ０ １ ０ （ ５ ） ．
结合图 ２数据分析得 出 ： 建筑外窗 的高宽 比可 以决 定火焰通 过窗户向外蔓延的轨迹 和蔓延 的方式 。 横 向长 方 形窗 户的高 、 宽 比小 ， 会导 致火焰 通过 窗 口急速 的喷 出并延建筑 外墙 向上蔓 延 ； 竖 向长方 形 窗户 的高 、 宽 比 大， 会导 致火焰 喷 出时离开外 墙 向上 蔓延 ， 减少热 辐射 对 上层 可燃物 的威 胁。因此 ， 在同等火灾情况下 ， 横 向长 方形 窗户 对上层 建筑 的威胁更大 。 从 窗 口喷出的 火焰主要 会对上层 建筑 和毗邻建 筑 形成 威胁 ， 导致火灾 的蔓延 。火焰通过窗 口的运 动轨迹 受 到窗户的高度和宽度 的影 响 ， 并且窗 口的上半 部分对 火焰 的影 响更大 。在窗户高度一定 时 ， 窗户 的宽度越小 ，
构建对建筑外立面火灾竖向蔓延的影响 ， 进而对这一类建筑的防火、 灭火提供一定的理论支撑。 ［ 关键词】 立面构建 ； 外墙 火灾 ； 灭火指挥 ； Ｆ Ｄ Ｓ
［ 中图分类号】 Ｔ ｕ
［ 文献标识码】 Ａ
［ 文章编 号１ １ ６ ７ ３ — ０ ０ ４ ６ （ ２ ０ ｌ ７ ） ９ － ０ １ ９ ９ — ０ ３ 二、 窗户尺寸对外墙火灾竖向蔓延 的影响 窗户对 建筑外墙 火 灾竖 向蔓延 的影 响主要 由窗户 的高 、 宽 比和窗墙 比两个方面决定 。 （ 一） 窗户高 、 宽对 外墙火灾竖 向蔓延 的影响 在基础模型的原型上 ， 设置 外窗高度 ２ ｍ 固定 ， 设置 三个 宽度变 量 ， 变量 １ 为 宽度 １ ． ５ ｍ， 变量 ２为宽 度 ２ ｍ， 变量 ３为宽度 ２ ． ５ ｍ。 模型 的起火点 、 测试点 、 建筑材料等 因素都不变 ， 在三个测试 点对火灾温度进行测量 。
２ １ 弗 睹 ｉ ｙ ｕ ａ ｎ Ｕｒ ｂ ａ ｎ Ｖｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｃｏ ［ １ ｅ ｇ
太原城市职业技术学院学报
墨茎 ！ 塑廿 Ｈ
Ｓ ｅ ｐ２ ０１ ７
结合 Ｆ Ｄ Ｓ建模探究立面构建对建筑外立面火灾竖向蔓延的影响
望【 Ｊ １ ． 隧道建设 ， ２ ０ １ ４ （ ４ ） ．
［ ５ １ ￣ ， １ 、 海波， 刘金祥 ． 敞 开式 Ｔ Ｂ Ｍ 掘 进 初 期 典 型 问题 的 分
［ ３ 】 谭青 ， 朱逸， 夏毅敏 ， 等． 节理特 征对 Ｔ Ｂ Ｍ 盘形滚 刀破 岩 特性的影响［ Ｊ １ ． 中南大学学报（ 自然科 学版） ， ２ ０ １ ３ （ １ ０ ） ．
２ ０ １ ７ 年 ６月 １ ４日凌晨 １ 时 ｌ ６ 分， 位 于伦 敦西部 的 幢２ ４ 层 的公寓大楼着火 ，已造成 ７ ９ 人死亡 ， ７ ０多人 受伤 ，整个大楼 的搜救 工作 还要持续 一个月才能 完成 ， 当地消 防部 门称火势 主要通过外墙保 温材料快速 蔓延 ， 从而导 致整栋 大楼燃 烧 。这场大 火 引起 国内外广泛 关 注， 让“ 一高一 低 ， 一 大一化 ” 的世 界消 防难题 再一 次引 人深思 。２ ０ １ ０年 １ １ 月 １ ５日， 上海胶州路教 师公寓外墙 火灾 ， 被困人员多 ， 疏 散困难 ， 最终导致 ５ ８人死亡 ， ７ １ 人 受伤。这两起重特大火灾都是建筑外立面火灾的蔓延失 控， 从而导致大楼立体燃烧 ， 人员救助 困难 ， 造成大量 人 员伤 亡 。笔者立 足教学 Ｔ作 实际 ， 结合 所学专业运 用数 值模拟 软件 Ｆ Ｄ Ｓ对 高层建筑 进行建模 ，通过 对火场 温 度、 烟气蔓延 、 Ｃ Ｏ浓度 三个方面 的测量 、 数值分析 ， 探 究 立面构建对建筑外立 面火灾竖 向蔓延 的影 响 ， 从 而对这 类火 灾的初 战指挥 以及人 员救 助提供 一定 的理论 支
唐 虎 潇
（ 公 安消防部队 高等专科 学校 ， 云 南 昆明 ６ ５ ０ ２ ０ ８ ）
【 ｝ 商 要】 本文通过 Ｆ Ｄ Ｓ 软件进行 建模 ， 模拟 不同立面构建建筑外立 面火灾， 对 火场温度 、 烟气 蔓延 、 Ｃ Ｏ浓 度三个方面进行测量分析 ， 并结合教 学工作 实际 ， 探究窗户尺寸、 窗墙 比、 飘窗样式、 阳台形式等立面
一
一
撑 和指 导 。
一
、
数 值 模 拟软 件 建模 原 理 和 基 础 模 型
图 １ 三 个 测 试 点 的 选 取
Ｆ Ｄ Ｓ是 一款专 门针 对消 防安全 工程而研 发 的火 灾 模拟 软件 ， 可 以运用三维 建模 和网格生成 工具对 当前 较 为复杂的火灾情景进行模拟 和处理 ， 运用 流体力学可 以 对火 灾烟气运动 、烟气粒子 的运动轨迹进行 动态跟踪 ， 可 以较 为准确地模拟 出火灾 的发展过程 。本文通过建立 个１ ０层 、 高３ ０ ｍ、 长３ ６ ｍ、 宽１ １ ． ８ ｍ的基础 建筑模 型。 建筑进 深为 １ １ ． ８米 ， 走廊 为 １ ． ８米 ， 两侧 为 ５米 的房 间。 模 型设 置 的建 筑材料为混凝 土 、 玻璃 、 Ｅ Ｐ Ｓ 保 温层 ， 起 火 点设置 在模 型 的底层 中部 （ 模 拟建筑 的二楼 房间起火 ） ， 实验在模拟建筑外墙上选取三个测 试点 （ 如图 １ ） 。设 置 外界温度为 ２ ５ ℃， 无风 场景 ， 模拟火灾 时间 ８ ０ ０ ｓ ， 计算 的 网格大小按 ０ ． ２ ｍ×０ ． ２ ｍ ｘ ０ ． ２ ｍ计算 。
２ ０ １ ２ （ １ ２ ） ． 【 ２ ］ ＇ ｆ ｇ ） ｌ １ ． 盾 构／ Ｔ Ｂ Ｍ 施 工煤 矿 长 距 离斜 井 的 技 术 挑 战 与 展
【 ４ ］ 张 军伟， 梅 志荣， 高 菊茹， 等． 大伙 房输 水工程 特长 隧洞
Ｔ Ｂ Ｍ 选型及施 工 关键技 术研 究【 Ｊ １ ． 现代 隧道技 术 ， ２ ０ １ ０ （ ５ ） ．