某高层办公大楼火灾防排烟设计文献综述

 2021-11-07 22:28:35

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研究背景

随着我国城市建筑事业高层化、大型化、多功能化的蓬勃发展,在高层建筑中由于火患引起的危害也大大增加。高层办公楼建筑功能复杂,着火源和可燃物较多,一旦发生火灾,由于楼梯间、电梯井、管道井等所有竖向管井的烟囱效应和风力影响,将使火势迅速蔓延,容易造成较大的损失及伤亡事故。故在高层办公楼建筑的防火设计中,防排烟设计是极其重要的一部分。

国内防排烟研究现状

我国的机械防排烟技术研究虽然在20世纪80年代中期才开始起步,但近年来发展很快,特别是在八五、九五期间对高层建筑楼梯间和地下商业街的控烟技术及烟气流动特性进行了大量的研究,取得了一些重大成果,为有关规范的制修订和工程防排烟设计提供了可靠的技术依据,建立了有较高水平的一些大型实验设施,如世界上规模最大的高层建筑火灾试验塔(在四川所),地下商业街和商场火灾试验室(在四川所、天津所),大空间火灾试验馆(在中国科技大学)等,而且也使我们比较深刻地了解和认识了火灾中烟气的运动特性及其可能产生的危害。我国的火灾烟气运动和防排烟的数学模化还处于起步阶段,正在开发少量的高层、地下、大空间建筑的火灾烟气运动数学模化。我国在防排烟技术领域目前存在的主要问题是:由于我们的起步较晚,八五、九五期间主要是开展一些工程上急需解决的防排烟设计问题的课题研究,缺乏系统全面的研究和基础试验、基础理论研究。而国内外广泛关注的性能化防火规范研究,需要大量的基础试验数据和试验、理论模型作支撑,国外发达国家在过去的二十年时间里在这方面曾作了大量工作,我们与之相比还相当薄弱,这直接影响到我国的性能化防火规范研究。

国外防排烟研究现状

近年来国际上在机械防排烟技术方面主要的工作有:(1)火灾烟气运动规律及其数学模化研究,美国加拿大、日本、英国、澳大利亚以及北欧等国都在广泛开展火灾烟气运动规律的研究。烟气流动特性和规律是防排烟的理论基础,根据流体力学的原理,烟气运动的计算机数学模化研究也正在深入,以前是以区域和网络模型为主,国外已开发出十几个模型或程序,如加拿大的IRC,日本的BRI,并不断改进其程序或更新版本。随着计算机技术的飞速发展,今后将更多开发以场模化,虚拟现实技术,三维动态仿真的模化软件。(2)防排烟系统的性能化设计和评估,传统的机械防排烟设计方法只是为了满足现有规范的要求,各国规范采用技术指标又很不一致,实际工程中很难达到某些要求。目前国外有些国家已开始对防排烟系统按性能化的原理进行设计,如考虑安全目标,设计火灾场景,疏散分析等,防排烟的性能化设计研究为性能化规范的研究打好基础。(3)防排烟系统技术参数和设备,对高层建筑、地下建筑、大空间建筑的防排烟系统技术参数的研究还有许多空白点,或现有些参数的试验研究根据不足,主要围绕送风压力,排烟量,风口设置,防排烟区域,开口与泄漏特征进行研究。防排烟设备主要是研制新型风阀,新型管道材料及管道防火保护材料,高温风机。

目前存在的主要问题及发展前景

我国现阶段在使用防排烟技术时遇到的主要问题有二个:防排烟系统产品质量和有效的维护管理。没有统一的防排烟系统工程设计和施工验收规范,在现有的防火设计规范中关于防排烟的设计规定不完全协调。因此非常有必要尽快制定适用所有种类建筑的防排烟设计规范和施工验收规范。现在一般情况下,国内外对生命安全的保障要求都高于对财产的保障要求。防排烟技术也应围绕性能化规范要求,开展性能化的防排烟设计技术和规范研究。由于我国在火灾烟气流动基础理论及数学模拟化研究,防排烟的实体火灾研究方面与发达国家有较大的差距,因此应加强这些方面的研究,建立国家级火灾烟气流动特性基本参数据库。作为现行规范修改的依据,也可作为性能化设计的开发和验证的有力支撑条件。为此要加大对现有试验设施的改造,建立国家级火灾实验重点实验室。解决目前工程和规范中的急需解决的重大问题,如防排烟系统与通风换气系统的一体化问题;机械送风、排烟系统与自动喷水系统的互补性问题,如在美国和加拿大的规范中规定:当安装有自动洒水系统时,正压送风楼梯间的压力可从25Pa减小到12.5Pa,几乎减小一半;这些都是我们现阶段所要面临和重视的。

参考文献

[1]GB50016-2006,《建筑设计防火规范》[S].北京:中国计划出版社,2006.

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