施工中的高层住宅楼室内火灾烟气传播分析

赵 永 峰

(上海叠加建设发展有限公司，上海　201317)



施工中的高层住宅楼室内火灾烟气传播分析

赵 永 峰

(上海叠加建设发展有限公司，上海201317)

摘要：为了分析施工中的高层住宅楼室内发生火灾时大楼内的温度场和烟气扩散规律，应用火灾动力学软件对火灾场景进行模拟分析，获得了相应的温度场、烟气扩散规律和能见度数据，以供逃生救援参考。

关键词：高层住宅，室内火灾，温度场，烟气

0引言

近年来，施工中的高层建筑火灾层出不穷。火灾中产生的烟气会妨碍人的呼吸，降低空气中氧的浓度；烟气的减光性降低人的能见度，使人们不能迅速逃离火场，增加了中毒和伤亡的可能性；另外发生火灾后，火焰和烟气迸出门窗孔洞，浓烟滚滚，烈火熊熊，使人们产生恐惧感，常常因此造成了疏散过程中的混乱局面，使有的人失去了正常活动能力，甚至失去理智而惊慌失措。但鉴于实施实际高层火灾试验的危险性和难度，本文拟通过数值仿真的方法对一在建高层住宅楼发生室内火灾时的烟气传播规律进行研究。

1火灾场景设置

为了分析在建高层住宅发生室内火灾时的温度场和烟气扩散规律，本文以一幢平面“L”形酒店式公寓楼为案例，应用火灾动力学软件FDS(FireDynamicsSimulator)建立模型。分析中采用的精装修酒店式公寓楼共20层，每层3户，底层为开放式公共空间，层高3.6m，其余建筑标准层层高3.0m，楼梯和电梯位于公寓楼中间位置，如图1所示为建筑平面图，其中以向上方向为北，模型中的天气温度设为20 ℃。

在FDS软件中建模时，墙体为混凝土材料。起火位置在10楼西南角房间，火源功率取为6MW。预设本高层住宅楼处于主体施工完毕后的安装阶段，设定窗扇已安装，但楼内所有门扇均还未安装；这种火灾场景也可用于模拟楼内所有门扇均已安装，但人员在急于逃生时未能顾及关闭套房门和楼梯防火门这种不利情形，即大楼内部处于畅通状态。计算中为了测得楼内逃生通道和出口附近的空气温度变化时程，在模型创建时，于各窗洞、套房门洞及楼梯间门洞口附近设置了热探测器用于实时记录温度数据，并与窗户玻璃模型相关联，当探测器温度达到一定高温时窗户就会“破裂打开”。

2模拟结果及分析

仿真分析结果。通过FDS仿真分析，可以得到温度场、烟气扩散和能见度等与火灾逃生救援相关的数据。研究表明：人在60 ℃时可短时忍受，在170 ℃时5min内将产生不可恢复的损伤。一般人员疏散安全的判定条件为：离地面或楼面2m以上空间平均烟气温度不高于200 ℃；2m以下空间内的烟气温度不超过60 ℃，且能见度大于10m。即在有些场合下，温度并不一定能表征火场的安全程度，必须还要考虑能见度。

2.1温度场分析

从FDS计算结果中提取了起火层楼面2m高处温度水平切片数据，在火势发展至170s时刻，起火房间的窗户已经因为高温而爆裂(见图2)，房间内温度均已超过200 ℃；起火房间北侧的衣帽间、厨房及过道里的局部温度也达到150 ℃以上；起火房间东侧的起居室和餐厅的温度在90 ℃左右；离起火点最远的次卧温度最低但也有50 ℃。由于套房门为打开状态，燃烧产生的热量随着热烟气传递到电梯间和楼梯间这些公共区域，温度在50 ℃左右，人体可以承受。在燃烧持续到308s时刻，起火房间内的温度仍超过200 ℃，附近房间的温度由于热量向楼内空间传递而趋于均衡，大部分在100 ℃左右，而电梯间和楼梯间的温度有稍许上升至70 ℃左右，仍处于人员在无防护的情况下可以短时忍受的温度范围。另外从切片图中可以看到，其余两个套间内的温度也有些许上升，但幅度不大。为了更直接地观察温度的变化，从计算结果中提取了04号～10号测点的温度时程，结果整理见图3。

2.2烟气和能见度分析

由于本火灾模型中，各楼层的套房门和楼梯间门均是打开的，这会导致火灾产生的烟气在楼内通过楼梯间扩散，起火层的烟气分布如图4所示。可见，在150s时刻，除了东侧的次卧烟气浓度稍低，起火套房内已充满黑烟，且有少量烟气通过电梯间扩散至同层的其他套房内部，如图4a)所示；在400s时刻，黑色烟气基本弥漫整个起火楼层，特别是楼梯间的烟气浓度也已危险，如图4b)所示；在1 000s时刻，除了起火房间由于有南侧窗和西侧窗玻璃爆裂，部分烟气从窗洞外扩散，其烟气浓度已下降到可视程

文章编号：1009-6825(2016)14-0254-02

收稿日期：2016-03-03

作者简介：赵永峰(1981- )，男，工程师

中图分类号：TU998.1

文献标识码：A