施工中的高層住宅樓室內火災煙氣傳播分析

趙 永 峰

(上海疊加建設發展有限公司，上海　201317)

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施工中的高層住宅樓室內火災煙氣傳播分析

趙 永 峰

(上海疊加建設發展有限公司，上海201317)

摘要：為了分析施工中的高層住宅樓室內發生火災時大樓內的溫度場和煙氣擴散規律，應用火災動力學軟件對火災場景進行模擬分析，獲得了相應的溫度場、煙氣擴散規律和能見度數據，以供逃生救援參考。

關鍵詞：高層住宅，室內火災，溫度場，煙氣

0引言

近年來，施工中的高層建筑火災層出不窮。火災中產生的煙氣會妨礙人的呼吸，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，增加了中毒和傷亡的可能性；另外發生火災后，火焰和煙氣迸出門窗孔洞，濃煙滾滾，烈火熊熊，使人們產生恐懼感，常常因此造成了疏散過程中的混亂局面，使有的人失去了正常活動能力，甚至失去理智而驚慌失措。但鑒于實施實際高層火災試驗的危險性和難度，本文擬通過數值仿真的方法對一在建高層住宅樓發生室內火災時的煙氣傳播規律進行研究。

1火災場景設置

為了分析在建高層住宅發生室內火災時的溫度場和煙氣擴散規律，本文以一幢平面“L”形酒店式公寓樓為案例，應用火災動力學軟件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，其余建筑標準層層高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，其中以向上方向為北，模型中的天氣溫度設為20 ℃。

在FDS軟件中建模時，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。預設本高層住宅樓處于主體施工完畢后的安裝階段，設定窗扇已安裝，但樓內所有門扇均還未安裝；這種火災場景也可用于模擬樓內所有門扇均已安裝，但人員在急于逃生時未能顧及關閉套房門和樓梯防火門這種不利情形，即大樓內部處于暢通狀態。計算中為了測得樓內逃生通道和出口附近的空氣溫度變化時程，在模型創建時，于各窗洞、套房門洞及樓梯間門洞口附近設置了熱探測器用于實時記錄溫度數據，并與窗戶玻璃模型相關聯，當探測器溫度達到一定高溫時窗戶就會“破裂打開”。

2模擬結果及分析

仿真分析結果。通過FDS仿真分析，可以得到溫度場、煙氣擴散和能見度等與火災逃生救援相關的數據。研究表明：人在60 ℃時可短時忍受，在170 ℃時5min內將產生不可恢復的損傷。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以下空間內的煙氣溫度不超過60 ℃，且能見度大于10m。即在有些場合下，溫度并不一定能表征火場的安全程度，必須還要考慮能見度。

2.1溫度場分析

從FDS計算結果中提取了起火層樓面2m高處溫度水平切片數據，在火勢發展至170s時刻，起火房間的窗戶已經因為高溫而爆裂(見圖2)，房間內溫度均已超過200 ℃；起火房間北側的衣帽間、廚房及過道里的局部溫度也達到150 ℃以上；起火房間東側的起居室和餐廳的溫度在90 ℃左右；離起火點最遠的次臥溫度最低但也有50 ℃。由于套房門為打開狀態，燃燒產生的熱量隨著熱煙氣傳遞到電梯間和樓梯間這些公共區域，溫度在50 ℃左右，人體可以承受。在燃燒持續到308s時刻，起火房間內的溫度仍超過200 ℃，附近房間的溫度由于熱量向樓內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的情況下可以短時忍受的溫度范圍。另外從切片圖中可以看到，其余兩個套間內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，從計算結果中提取了04號～10號測點的溫度時程，結果整理見圖3。

2.2煙氣和能見度分析

由于本火災模型中，各樓層的套房門和樓梯間門均是打開的，這會導致火災產生的煙氣在樓內通過樓梯間擴散，起火層的煙氣分布如圖4所示。可見，在150s時刻，除了東側的次臥煙氣濃度稍低，起火套房內已充滿黑煙，且有少量煙氣通過電梯間擴散至同層的其他套房內部，如圖4a)所示；在400s時刻，黑色煙氣基本彌漫整個起火樓層，特別是樓梯間的煙氣濃度也已危險，如圖4b)所示；在1 000s時刻，除了起火房間由于有南側窗和西側窗玻璃爆裂，部分煙氣從窗洞外擴散，其煙氣濃度已下降到可視程

文章編號：1009-6825(2016)14-0254-02

收稿日期：2016-03-03

作者簡介：趙永峰(1981- )，男，工程師

中圖分類號：TU998.1

文獻標識碼：A