机械排烟作用下无机防烟卷帘防烟特性的实验研究

采用全尺寸模拟实验,通过测量机械排烟作用下无机防烟卷帘背火面壁面的平均温升、卷帘缝隙处的烟气流动等,对无机防烟卷帘在机械排烟作用下的防烟特性展开研究。结果表明：无机防烟卷帘在发生火灾时自动下降至地面,在机械排烟作用下,在20 min的实验时间内,基本上能将烟气阻挡在模拟着火房间内,只有极少量烟气进入模拟中庭,卷帘背火面壁面温度接近环境温度;该无机防烟卷帘具有良好的挡烟耐热性能,火灾时可以保证非着火区域人员的安全疏散。本文研究可为该种新型无机防烟卷帘在复杂中庭防火设计中的应用提供实验支持。     

城市地下轨道交通火灾风险评估体系模型研究——以某地铁车站为例

用按时序分阶段的评估方法建立了城市地下交通火灾风险评估体系的架构,并用改进的层次分析法建立了多层次评估指标权重模型,建立了判断火灾风险的评价标准。以北京地铁二号线某车站为例,在对其现有设备资料和运行特性进行详细调研分析的基础上,把风险评估结构划分为目标层、准则层、指标层,并按照现有的参考依据对各项影响火灾安全的风险因素进行赋值计算,得到了火灾各个阶段该车站的火灾风险水平,并对评价中的薄弱环节,提出了有针对性的建议。研究结果可供地下交通系统火灾应急预案制定参考。     

特长公路隧道集中排烟方式研究

纵向通风排烟是我国长大公路隧道发生火灾时通风的主要形式,目前开始应用一种新型的特长公路隧道纵向通风集中排烟方式。本文借助CFD三维数值模拟技术,对两种排烟方式在火灾时的烟气控制效果进行了对比分析,研究了顶部设排烟道时,不同排烟开口大小和排烟口间距对隧道火灾时排烟效果的影响。研究表明：顶部设排烟道排烟较纵向通风排烟有较好的烟气控制效果,排烟口的设置间距和开口大小将影响隧道火灾时的排烟特性。     

铁路隧道火灾中烟气逆流层长度的研究

以狮子洋隧道为工程背景,对不同火源热释放速率、不同通风风速、不同坡度及不同断面当量直径情况下的火灾进行了数值模拟。分析了隧道烟气逆流层长度的变化规律,并对模拟数据进行了拟合。结果表明,隧道烟气逆流层长度与通风风速、火源热释放速率、隧道断面当量直径的自然对数值拟合均符合直线关系,呈递增或递减变化;坡度对烟气逆流层长度的影响随通风风速的增大而减弱。在分析烟气逆流层长度变化规律的基础上,建立了烟气逆流层长度与火源热释放速率、通风风速及断面当量直径的关系式,通过对数据拟合获得了烟气逆流层长度公式,该公式推导合理,并有所创新。     

软土层厚度对地铁车站结构地震反应的影响规律研究

为了明确软土层厚度对地铁车站结构地震反应的影响规律,本文中对常见的两层三跨岛式地铁车站结构侧向和底部地基中存在不同厚度软土层时9种软场地条件下地铁车站结构的地震反应进行了数值模拟分析。由本文和作者之前对软土层埋深影响地铁车站结构地震反应的共同研究结果来看：软土层位于地铁车站结构侧向地基时对地铁车站结构的抗震是非常不利的,尤其是软土层位于地铁车站结构侧向地基底部时最为不利,而当软土层位于地铁车站结构底部地基中时对其抗震性能一般是有利的,起到消能减震的作用;当软土层位于地铁车站结构侧向地基顶部时,随着软土层厚度的变大,对地铁车站结构抗震性能的影响越是不利且影响程度越大,而当软土层位于地铁车站结构侧向地基底部和底部地基中时,软土层厚度的变化对地铁车站结构抗震性能的影响规律并不具有很好的一致性。     

地铁车站与横跨桥梁耦联破坏数值模拟

以典型的两层三跨形式地铁车站为研究对象,采用非线性动力时程反应分析方法,对软土场地的地铁车站与上部交叉桥梁模型进行数值模拟分析,给出了一种潜在的地铁车站-桥梁耦联破坏模式,分析了地铁车站与上部桥梁的地震动力相互作用.数值模拟结果表明:桥梁对车站的地震响应影响较小,车站发生破坏主要取决于地震作用及其本身的强度;地铁车站发...     

软弱场地地铁车站结构地震反应的数值模拟与模型试验对比分析

根据软弱场地土上地铁车站结构大型振动台模型试验结果,以软件ABAQU S为平台,采用记忆型嵌套面黏塑性动力本构模型和动塑性损伤模型,分别模拟土体和车站结构混凝土的动力特性,建立了土-地铁车站结构非线性动力相互作用二维和三维有限元分析模型,对各种试验工况下地基土-地铁车站结构体系的地震反应进行了数值模拟,并与试验结果进行了对比。结果表明：二维、三维数值模拟与振动台模型试验结果基本一致,三维模型可更好地模拟软弱场地与地铁车站结构的动力相互作用及模型结构的动力反应。数值模拟结果和振动台试验结果可相互验证其可靠性。     

三层地铁车站振动台试验的数值模拟

进行了三层地铁车站大型振动台试验,获得了可靠的试验数据。通过室内实验获取了模型材料和土体材料的力学参数。基于ABAQUS有限元计算平台,建立了振动台试验的二维有限元模型,处理了混凝土本构模型及其参数的选取、土体本构模型及其参数的选取、阻尼设置、边界条件设置等问题。对多种工况下的试验结果和模拟结果进行了对比分析。结果表明,按照本文建议的建模方法,可以很好地重现振动台试验,数值模拟结果无论在趋势上还是数值上都和试验结果符合得很好。     

城市交通隧道内火灾环境发展规律的数值模拟研究

为缓解城市地面交通压力,城市交通隧道在许多大城市中已经得到越来越多的应用。由于城市交通隧道具有特殊的交通特性、地理位置及建筑结构,其火灾安全问题受到了极大的关注。研究其内部的火灾环境,对于设置相应的防火安全设施来保证内部人员和隧道结构本身的安全至关重要。本文采用数值模拟的手段,对自然通风工况下,有坡度和无坡度隧道在火灾环境下的温度分布特性进行了研究。研究结果表明,2种隧道内的温度分布特性有很大差异;对于由烟囱效应导致的有坡度情况下的温度分布特殊性,在制定相应的防排烟措施时应充分考虑。研究结果对于隧道的结构防火设计、防排烟系统设计及火灾时的人员疏散方案制定有一定的参考价值。     

半横向排烟下隧道火灾烟气控制效果试验研究

为了研究隧道火灾半横向排烟对烟气排放效果的影响参数,同时为半横向通风排烟下隧道火灾烟气蔓延情况的系统性研究提供试验数据支持,建立缩尺比例为1：10的水平模型隧道开展火灾试验,并对火灾半横向排烟时排烟阀和排烟道内的烟气流动进行理论分析。结果表明,水平公路隧道半横向排烟情况下,理论分析得出的排烟阀处烟气流速与模型试验结果基本吻合;在火源附近,冷空气与高温烟气掺混较少,温度较高;在靠近风机处,排烟阀烟气流速较大,但同时因远离火源,热量损失和掺混冷空气较多,因而温度较低;排烟阀开启个数、间距、单个面积以及排烟阀离风机的距离,均会对半横向排烟系统的排烟效果产生影响。     

排烟方式对大空间建筑火灾空气升温的影响

为了考察烟气排放对大空间建筑火灾温度场的影响,利用FDS程序仿真模拟了火灾场景,系统分析了不同排烟系统对温度场的影响。结果表明：烟气排放对温度的影响较大,最大降温幅度可达原最高温度的50%左右;降温幅度与建筑高度有密切联系;当建筑高度小于12m时,按规范设计的自然排烟系统下的火场温度低于机械排烟的火场温度;当建筑高度达到或超过12m时,自然排烟系统下的火场温度将接近或高于机械排烟的火场温度。     

室外风对高层建筑外保温层火灾发展的影响研究

近年来,由外墙保温材料引起的高层建筑火灾频繁发生,使得高层建筑室外火灾已经成为当下防火安全工程研究的热点议题。高层建筑外墙火灾受室外风影响较大,本研究采用CFD（Computational Fluid Dynamics）火灾模拟软件FDS,针对当前典型高层住宅建筑进行室外风作用下外保温材料火灾特性的模拟研究,分析了不同风向风速作用下外墙保温材料的火灾燃烧性能,研究了室外风对火灾烟气温度、运动速度、CO体积分数、可见度、火灾热释放速率等参数的影响。研究结果表明：室外风对火灾热释放速率等火灾作用参数有着较大影响,并存在一定的规律性。研究成果对未来高层节能建筑的防火设计施工具有一定的借鉴意义。     

公路隧道集中排烟系统流速分布规律数值模拟研究

采用火灾动态模拟软件FDS,对独立排烟道集中排烟模式在火灾条件下的排烟情况进行模拟计算,分别研究了集中排烟中双向排烟方式和单向排烟方式下不同排烟阀设置方案工况的排烟道流速和排烟阀流速分布规律。结果表明,双向排烟方式下,排烟阀流速与排烟道流速呈对称分布;单向排烟方式下,排烟阀流速与排烟道流速呈非对称分布;当排烟道横截面面积一定时,改变排烟阀设置方案对排烟道端部流速的影响不大;随着排烟阀开口面积的增加,离风机较近的排烟阀流速逐渐降低,而该排烟阀的排烟量却逐渐增大;排烟道和排烟阀流速的大小与排烟量、排烟阀设置方案、排烟道横截面面积等参数有关。本文研究可为集中排烟系统流速的合理设计提供依据。     

地铁火灾风险性的多级可拓综合评估

为了弥补现有地铁火灾风险评估方法的不足,并为地铁的消防设计与管理提供量化指标,建立了以层次分析法（AHP）、专家调查法为基础,以可拓法为核心的地铁火灾风险的多级可拓评估方法,并给出了评估流程。对一地铁算例进行了评估,并根据评估结果得到地铁火灾风险的薄弱环节及管理重点。通过对比分析可知,本文方法与模糊评估方法所得的评估结果一致,从而表明：将可拓原理应用到地铁火灾风险性的评估中是合理可行的,很好地解决了地铁火灾风险评估的实际问题,本文方法可应用到相关的风险评估领域中。最后,对地铁火灾安全提出了一些建议。     

A Simple Model for the Movement of Fire Smoke in a Confined Tunnel

Fires in tunnels are unfortunately frequent occurrences often with tragic outcomes. A recent example is the fire on the funicular train at the ski resort in Kaprun (Austria), which caused nearly 160 deaths. Design engineers and risk analysts require knowledge of the fluid dynamics of the fire and smoke movement to answer questions such as how much oxygen can access and feed the fire, and what concentration of smoke will the people be exposed to. As an example in the Austrian accident the geometry was a long tunnel with fire doors closed at one end, and with a fire initiated near the closed (lower) end. The hot smoke from the fire is a source of buoyancy; the smoke reaches the ceiling of the tunnel, and then develops along the ceiling as a wall-bounded plume. The motion of the smoke is driven by a buoyancy force, but at the same time, mechanisms of turbulent heat and mass transfer act as a brake to this motion. In this paper we present how a generic model describing a semi-enclosed buoyancy-driven flow can be interpreted and used in the modelling of fire smoke movement in a confined tunnel. A consideration of the net pollutant volume flux through the tunnel leads to predictions for the variation of concentrations along the tunnel. The smoke concentrations near the fire smoke source scale linearly with the length of the tunnel, with higher concentrations at the lower section of the tunnel, as could be expected. Similarly the concentration of oxygen making its way through to the fire source decreases linearly with the length of the tunnel. A lower bound estimate of the smoke residence time can be obtained based on smoke concentration predictions from the model.     

高层建筑典型外墙保温材料火蔓延特性数值模拟研究

有机保温材料被广泛应用于高层建筑外墙保温体系的同时,也可能增加高层建筑的火灾风险。本文通过计算机模拟,着重研究了保温材料之一的聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）的火蔓延速率、失重速率及温度场分布等特性。研究结果发现：发生火灾后,外墙保温材料可以在很短的时间内自下而上蔓延至整个材料表面,并有表皮着火的现象。在火焰到达材料顶部之前,向上火蔓延占主导地位,材料中部区域明显燃烧脱落,火焰在材料两端上部继续燃烧,有向下加速蔓延的趋势;之后,火焰沿着材料中部内侧向下剧烈燃烧,材料呈V字型燃烧直至熄灭。在高层建筑外墙外保温材料火蔓延中,不同着火点情况下的燃烧速率随时间变化的趋势相似,且会形成两个波峰。