摘 要：大型會(huì)議廳已經(jīng)是現(xiàn)代辦公樓設(shè)計(jì)必不可少的功能分區(qū)。為研究大型會(huì)議廳發(fā)生火災(zāi)情況下的煙氣擴(kuò)散規(guī)律，本文以某市教育局辦公樓會(huì)議廳為研究對(duì)象，根據(jù)會(huì)議廳常用裝飾設(shè)置可燃物，采用FDS火災(zāi)分析軟件進(jìn)行數(shù)值模擬。重點(diǎn)模擬了會(huì)議廳因電路短路造成的起火，并通過(guò)設(shè)置溫度、可見(jiàn)度、CO濃度測(cè)點(diǎn)，分析火災(zāi)發(fā)生后溫度、煙氣的變化規(guī)律。希望本文能為會(huì)議廳裝飾、桌椅布置及人員逃生提供建議。

關(guān)鍵詞：會(huì)議廳；FDS；數(shù)值模擬；人員逃生文章編號(hào)：2095-4085（2024）10-0221-03

0 引言

近年來(lái)，辦公樓、高檔酒店為提供日常會(huì)議活動(dòng)和舉辦各類(lèi)學(xué)術(shù)報(bào)告均設(shè)置有會(huì)議廳，此類(lèi)會(huì)議廳具有建筑面積大、容許人數(shù)多、裝修用材量大及使用設(shè)備多等特點(diǎn)。其裝修用材和用電設(shè)備多為可熱材料，燃燒后會(huì)產(chǎn)生多種有毒有害化學(xué)物質(zhì)，短時(shí)間內(nèi)就能對(duì)人員造成傷害。為研究起火后的廳內(nèi)逃生環(huán)境，本文采用FDS對(duì)會(huì)議廳及可燃物進(jìn)行建模模擬，通過(guò)分析火災(zāi)中各項(xiàng)數(shù)據(jù)的變化為會(huì)議廳裝修、設(shè)備安排及人員逃生提供建議。

由于火災(zāi)實(shí)驗(yàn)是破壞性的，且全尺寸實(shí)驗(yàn)成本高、耗時(shí)長(zhǎng)、危險(xiǎn)性大，甚至不具有可行性。而運(yùn)用數(shù)值仿真軟件模擬火災(zāi)過(guò)程是一種可行的研究方法^［1］。目前，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者均采用該軟件進(jìn)行模擬火災(zāi)，如Ji和Xu等人利用FDS模擬研究了不同傾斜角度和通風(fēng)風(fēng)速對(duì)隧道火災(zāi)發(fā)展的影響，得出了隧道傾斜角度和煙氣流動(dòng)的關(guān)系以及隧道火災(zāi)最佳通風(fēng)速率等結(jié)論^［2-3］。單桂薇和劉勇等對(duì)酒店火災(zāi)進(jìn)行數(shù)值仿真模擬分析，精準(zhǔn)探究了酒店發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙氣運(yùn)動(dòng)、溫度分布和能見(jiàn)度的變化規(guī)律^［4-5］。楊云春等利用FDS研究了高層建筑最佳組合延期控制模式^［6］。姚浩偉等對(duì)某大型餐廳不同火源位置的火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行了模擬研究^［7］。

1 辦公樓概況

此辦公樓位于北方某市，年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，為單體建筑，周邊無(wú)建筑物相互影響，總建筑面積4 000m²左右，層數(shù)為5層。首層層高3.9m，設(shè)有辦公室、接待室、檔案室、閱覽室、值班室等多種房間。大會(huì)議室位于首層西南角，前后各設(shè)一扇寬1m、高2.5m的普通門(mén)；南側(cè)設(shè)置寬1.5m、高1.8m、離地1m的普通窗兩扇；走廊寬3m，設(shè)置寬2.7m、高2.5m的玻璃門(mén)；對(duì)面為衛(wèi)生間和樓梯間，可燃物較少。

2 火災(zāi)場(chǎng)景的確定原則

通常分析的火災(zāi)場(chǎng)景必須是最不利的情況，而這種火災(zāi)場(chǎng)景需要危險(xiǎn)系數(shù)最高、發(fā)生的概率最大。所以，符合以下3個(gè)條件就可以確定為火災(zāi)場(chǎng)景。

（1）是真實(shí)火災(zāi)的再現(xiàn)。

（2）一定要著重考慮火源特性。

（3）謹(jǐn)慎充分考慮影響火災(zāi)發(fā)展的各個(gè)因素^［8］。

3 火災(zāi)發(fā)展影響因素的確定

（1）建筑構(gòu)造的影響。不同的建筑構(gòu)造對(duì)火災(zāi)的發(fā)展會(huì)有很大影響。比如木制結(jié)構(gòu)建筑就比混凝土建筑更易發(fā)生火災(zāi)。

（2）建筑使用功能的影響。建筑物功能不同所發(fā)生的火災(zāi)類(lèi)型也不一樣。如加油站發(fā)生火災(zāi)一般是由汽油等易燃物引發(fā)；而普通居民樓的火災(zāi)很可能是由于電線(xiàn)老化短路引發(fā)。

（3）外界環(huán)境因素的影響。建筑物地理位置和氣候條件的不同對(duì)火勢(shì)的發(fā)展也會(huì)產(chǎn)生影響。比如晴天比雨天更容易起火；順風(fēng)能夠讓火蔓延得更快。

（4）建筑消防設(shè)備的影響。有無(wú)噴淋系統(tǒng)對(duì)火勢(shì)發(fā)展都會(huì)產(chǎn)生影響^［9］。

4 火災(zāi)模型建立及參數(shù)設(shè)置

采用FDS軟件對(duì)①～⑤軸線(xiàn)范圍內(nèi)建筑物以1∶1尺寸建立模型，在會(huì)議廳西南側(cè)設(shè)置著火點(diǎn)，然后根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置反應(yīng)類(lèi)型、材料參數(shù)、溫度、表面類(lèi)型、設(shè)備及Slices等相關(guān)參數(shù)。為有效進(jìn)行分析，根據(jù)建筑物實(shí)際尺寸進(jìn)行建模。墻體為混凝土材質(zhì)，辦公桌椅均為木質(zhì)材料，地板為混凝土材料，辦公桌及墻壁上均設(shè)置可燃物，以此模擬衣物、書(shū)本、設(shè)備、窗簾等，其他材料有PVC、XLP及FOAM等。室內(nèi)初始溫度20℃，環(huán)境壓力為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，空氣密度1.205kg/m³。網(wǎng)格劃分大小為0.5m×0.5m×0.5m。會(huì)議廳前后門(mén)常開(kāi)狀態(tài)，走廊門(mén)設(shè)置在起火后30s打開(kāi)。當(dāng)周邊溫度達(dá)到300℃ 時(shí)，南側(cè)窗戶(hù)玻璃破裂，窗戶(hù)打開(kāi)（如圖1）。

為研究火災(zāi)發(fā)生后人員逃生環(huán)境，設(shè)置多種探測(cè)設(shè)備，著重研究會(huì)議廳及過(guò)道內(nèi)各個(gè)位置的溫度、CO濃度及可見(jiàn)度的變化。通過(guò)分析各個(gè)探測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)變化，總結(jié)火災(zāi)發(fā)生規(guī)律，為大空間人員密集區(qū)域裝修裝飾提供依據(jù)。

5 模擬結(jié)果分析

5.1 溫度變化情況

分別選取會(huì)議室內(nèi)各個(gè)位置的溫度進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后大約300s內(nèi)火災(zāi)溫度達(dá)到峰值，之后總體成下降趨勢(shì)；當(dāng)時(shí)間在500s左右時(shí)個(gè)別測(cè)點(diǎn)溫度會(huì)有局部升高，分析原因可能是由于窗戶(hù)因?yàn)楦邷乇黄茐模覂?nèi)氧氣含量增加，造成未完全燃燒的余燼充分進(jìn)行燃燒，從而導(dǎo)致溫度有局部升高。由室內(nèi)測(cè)點(diǎn)1號(hào)、12號(hào)、15號(hào)可以看出，室內(nèi)整體溫度變化較快，最高溫度在800℃以上；由10號(hào)、13號(hào)走廊溫度測(cè)點(diǎn)可以看出，走廊溫度升溫也較快，最高溫度也在500℃以上，均已超過(guò)人體承受溫度（見(jiàn)圖2）。

會(huì)議廳左前策設(shè)備儀器有較多線(xiàn)路，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性較大，設(shè)定為起火位置。起火后，溫度快速增長(zhǎng)，在100s左右時(shí)，周邊煙氣溫度達(dá)到150℃，在300s左右達(dá)到最大值850℃，此后因可燃物燃盡溫度開(kāi)始下降。火災(zāi)發(fā)生后，溫度會(huì)先由火源周邊迅速升高，并快速向周邊發(fā)展。由于門(mén)窗洞口的存在或火災(zāi)后打開(kāi)，高溫?zé)煔鈺?huì)通過(guò)洞口向周邊房間擴(kuò)散。尤其是相鄰房間，其雖不是起火房間，但最高溫度達(dá)到了700～800℃，因此，在沒(méi)有火源的情況下，也可能發(fā)生起火，造成火災(zāi)范圍擴(kuò)大。

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，人體在干燥的空氣環(huán)境中所能承受的最高溫度極限大約116℃。由溫度變化曲線(xiàn)可以看出，100s時(shí)室內(nèi)部分位置溫度就可以達(dá)到這個(gè)限值，這也是人員逃生的最佳時(shí)間。

5.2 煙氣變化情況

（1）會(huì)議廳內(nèi)不同時(shí)刻的火災(zāi)煙氣分部情況。在火災(zāi)發(fā)生70s時(shí)，煙氣已經(jīng)到達(dá)會(huì)議廳各個(gè)位置；100s時(shí)煙氣進(jìn)一步擴(kuò)散充滿(mǎn)這個(gè)空間。此時(shí)火源附近能見(jiàn)度為0.1m；前門(mén)處可見(jiàn)度2m；后門(mén)處可見(jiàn)度為3.7m；走廊可見(jiàn)度未受影響仍為30m。

（2）根據(jù)相關(guān)文件，在較為熟悉的環(huán)境人員安全逃生的可見(jiàn)距離為30m；在不熟悉的環(huán)境中為5m，低于5m時(shí)，人難以辨別方向，不利于人員逃生。火災(zāi)發(fā)生后，由于人們處于緊張著急狀態(tài)，加上可見(jiàn)度較低，更加不利于人員逃生。

（3）前門(mén)可見(jiàn)度低于5m大約需50s，后門(mén)大約為80s。前期煙氣發(fā)展速度比溫度發(fā)展快，是火災(zāi)發(fā)展初期影響人員逃生的重要因素。

6 結(jié)語(yǔ)

基于以上分析，本文提出以下幾點(diǎn)結(jié)果。

（1）當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在一樓會(huì)議廳前端時(shí)，窗戶(hù)的啟閉會(huì)對(duì)房間內(nèi)的溫度變化帶來(lái)影響，但這種影響只持續(xù)較短時(shí)間。因?yàn)椋鶕?jù)火災(zāi)發(fā)展規(guī)律，其發(fā)生會(huì)有一個(gè)快速發(fā)展的階段，但隨著房間內(nèi)氧氣含量的降低，會(huì)抑制火災(zāi)的進(jìn)一步發(fā)展；當(dāng)窗戶(hù)玻璃因?yàn)楦邷鼗蚱渌蛩卮蜷_(kāi)時(shí)，新的空氣進(jìn)入室內(nèi)增加了氧氣含量，又進(jìn)一步促進(jìn)了火災(zāi)發(fā)展；隨著室內(nèi)可燃物減少，火勢(shì)會(huì)逐漸下降直至熄滅。

（2）溫度的變化。房間窗戶(hù)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，高溫?zé)煔庠诜块g內(nèi)積聚并逐步充滿(mǎn)整個(gè)房間，同時(shí)又會(huì)促進(jìn)火勢(shì)的發(fā)展，內(nèi)部溫度增長(zhǎng)速度較快；當(dāng)窗戶(hù)打開(kāi)后，外部空氣進(jìn)入室內(nèi)，會(huì)對(duì)室內(nèi)高溫?zé)煔馄鸬嚼鋮s作用，但由于室內(nèi)壓力比室外較大，冷空氣對(duì)室內(nèi)溫度的影響有限。并且新鮮空氣又會(huì)促進(jìn)余燼進(jìn)一步燃燒，產(chǎn)生更多的高溫?zé)煔猓傮w不會(huì)影響溫度的發(fā)展。

（3）煙霧會(huì)影響人員逃生的路線(xiàn)。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后極短時(shí)間就會(huì)產(chǎn)生大量煙氣并快速向周邊蔓延，擴(kuò)散速度較快。由于煙氣會(huì)通過(guò)門(mén)窗洞口，逐步向其它房間和樓層擴(kuò)散，從而嚴(yán)重影響人員逃生及救援。可見(jiàn)度2m是人員逃生的基本可見(jiàn)距離，由于煙霧產(chǎn)生速率較快，出口處可見(jiàn)度很快會(huì)低于2m，室內(nèi)可見(jiàn)度低于2m則更快。加上火災(zāi)發(fā)生后人們會(huì)更加緊張，可能會(huì)不知所措，進(jìn)而影響逃生時(shí)間。

（4）火災(zāi)發(fā)生時(shí)，由于高溫氣體的擴(kuò)散，在沒(méi)有設(shè)置點(diǎn)火源的房間仍有可能起火。這是因?yàn)榛馂?zāi)煙氣擴(kuò)散過(guò)程中，帶有未完全燃盡的可燃物余燼，這些余燼溫度甚至可達(dá)到300℃。當(dāng)這些余燼隨著煙氣擴(kuò)散到其它房間時(shí)，就有可能成為新的點(diǎn)火源。所以，當(dāng)實(shí)施滅火時(shí)，除對(duì)明火采取措施外，對(duì)空中的煙氣噴水降溫仍是非常重要的。

（5）本文分析的煙霧和溫度是影響人員逃生的常見(jiàn)因素。實(shí)際火災(zāi)中，從起火到人員發(fā)現(xiàn)后的逃生所用時(shí)間較短，人員會(huì)有足夠時(shí)間進(jìn)行逃生。但是仍有很多人不能安全撤離，這是因?yàn)闊熿F影響視線(xiàn)，導(dǎo)致選錯(cuò)逃生路線(xiàn)，或者其他障礙物阻擋耽誤了時(shí)間。因此，室內(nèi)桌椅布局時(shí)，務(wù)必確保中間通道暢通，要避免僅留兩側(cè)通道，以免影響中間座位人員在緊急情況下的疏散時(shí)間。

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