體育館火災(zāi)煙氣的控制模擬研究-論文.pdf

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1、80科學(xué)管理體育館火災(zāi)煙氣的控制模擬研究常虹張佩東（中國(guó)聯(lián)合工程公司，浙江杭州310022）摘要：本文根據(jù)某體育館的建筑特點(diǎn)，按照火災(zāi)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)原則，選取兩個(gè)具有代表性的位置設(shè)置火源，再按照火源位置及建筑特點(diǎn)確定火源功率，并對(duì)體育館建筑建立數(shù)值模型。根據(jù)不同的煙氣控制形式具有不同的機(jī)械排煙效果，本文運(yùn)用正交法對(duì)兩種不同的火災(zāi)場(chǎng)景分別設(shè)計(jì)了3因素3水平的試驗(yàn)方案，模擬分析了煙氣控制形式與可見(jiàn)的相關(guān)性，通過(guò)極差法和方差分析法得出了排煙速度、排煙口數(shù)量以及排煙口位置對(duì)機(jī)械排煙效果影響強(qiáng)弱的先后順序，對(duì)體育館建筑的煙氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化研究。關(guān)鍵詞：可見(jiàn)度；排煙速度；排煙口數(shù)量；排煙口位置DOI

2、：10.3969/j.issn.1671-6396.2014.04.0351引言?(ρU)+??ρUU+?P=ρf+?τij——（式3）目前，雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于大空間建筑火災(zāi)煙氣控制做?t了比較深入的研究，但是對(duì)于大空間的特殊建筑—體育館，t=μ(2S?2δ(??U)ijijij，當(dāng)i=j，δij=1；當(dāng)i≠j，δij=0；并沒(méi)有過(guò)多詳細(xì)深入的分析和試驗(yàn)。尤其在防排煙的設(shè)計(jì)3中，設(shè)計(jì)人往往僅從滿足規(guī)范要求和建筑美觀的角度來(lái)設(shè)1?ui?ujS=(+),i,j=1,2,3ij置，而沒(méi)有著重考慮排煙系統(tǒng)中排煙速度、排煙口數(shù)量及排2?xj?xi煙口位置的不同組合方式對(duì)機(jī)械排煙效果的影響。一旦發(fā)生

3、能量守恒方程：主要描述了能量在時(shí)空坐標(biāo)中的變化。火災(zāi)，建筑屋內(nèi)的排煙效果有可能達(dá)不到預(yù)期的效果?；诰唧w方程如下：以上原因，本文以某體育館建筑為研究對(duì)象，運(yùn)用正交法設(shè)?Dp?m(ρh)+??ρhU=+q???q+Φ計(jì)了3因素3水平的試驗(yàn)方案，利用FDS軟件建立數(shù)值模?tDt——（式4）擬模型，以可見(jiàn)度為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)比不同排煙系統(tǒng)的優(yōu)劣，h=∫Tc(T/)dT/T0p通過(guò)極差法和方差分析法分析這三個(gè)因素對(duì)機(jī)械排煙效果22?u2?v2?w2?v?u2Φ=t??U=μ(2SS?(??U)=μ[2()+2()+2()+(+)+ijijij作用強(qiáng)弱的先后順序。3?x?y?z?x?y?w?y2?u?

4、w22?(ρu)?(ρv)?(ρw)22模型的建立(+)+(+)?(++)?y?z?z?x3?x?y?z2.1FDS的數(shù)學(xué)模型——（式5）在實(shí)際火災(zāi)中，煙氣濃度、溫度、煙氣速度、熱流強(qiáng)度氣體狀態(tài)方程：等各種火災(zāi)參數(shù)均隨空間和時(shí)間坐標(biāo)的不同而有所改變（尤P=ρRT/M——（式6）其是不同高度處煙氣濃度對(duì)人員的逃生尤為重要），所以只式中：ρ為密度；U為空間三維坐標(biāo)（x，y，z）；T為m有掌握各個(gè)火災(zāi)參數(shù)在時(shí)空坐標(biāo)中的變化規(guī)律，才能準(zhǔn)確描溫度；P為壓力；t為時(shí)間；μ為動(dòng)力黏度；q為單位體積述火災(zāi)的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程，從而為控制火災(zāi)的發(fā)展提供理論中化學(xué)反應(yīng)發(fā)熱率。依據(jù)。各參數(shù)在空間、時(shí)間中的變化主要

5、由質(zhì)量方程、動(dòng)量2.2體育館工程概況2方程和能量方程以及各種輔助性方程所構(gòu)成的完整的數(shù)學(xué)某中型綜合性體育館，占地面積為5331m，總建筑面[1]積為11248m2，內(nèi)設(shè)比賽大廳、看臺(tái)區(qū)、網(wǎng)球館、游泳館以描述來(lái)體現(xiàn)。各種方程式如下。質(zhì)量守恒方程（連續(xù)性方程）：本方程主要描述了時(shí)空及休息、娛樂(lè)、設(shè)備等附屬用房。體育館設(shè)比賽大廳、固定坐標(biāo)中的質(zhì)量變化?？磁_(tái)以及活動(dòng)看臺(tái)，整個(gè)體育館按照3600人進(jìn)行疏散設(shè)計(jì)。?ρ?(ρu)?(ρv)?(ρw)體育館主體空間為單層，附屬空間為二層，檐口高度17.10m，+++=0?t?x?y?z主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架，屋頂為鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架?！ㄊ?）?(ρu)?(

6、ρv)?(ρw)2.3火災(zāi)位置的確定++?x?y?z根據(jù)本體育館建筑特點(diǎn)，起火位置選擇了大廳和觀眾席其中是質(zhì)量流密度。故（式1）2個(gè)火災(zāi)場(chǎng)景進(jìn)行模擬，具體位置如圖1所示。還可以表示為：?ρ2火災(zāi)功率+??ρU=0?t——（式2）火災(zāi)場(chǎng)景1，參照上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》（DGJ08-88-2000）的規(guī)定，按不設(shè)噴淋的公共場(chǎng)所，動(dòng)量守恒方程：是牛頓第二定律在流體中的表現(xiàn)形式。選取8MW的中速火作為本場(chǎng)景火災(zāi)規(guī)模的設(shè)計(jì)值。具體方程如下；中國(guó)西部科技2014年4月第13卷第04期總第297期813正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)運(yùn)用正交分析法分析各因素對(duì)可見(jiàn)度的影響進(jìn)行分析。表1因素及水平水排煙速

7、度排煙口數(shù)量排煙口位置平（A）（B）（C）16m/s（A1）8個(gè)（B1）頂棚（C1）28m/s（A2）12個(gè)（B2）側(cè)墻（C2）10m16個(gè)二者3/s（A3）（B3）結(jié)合（C3）3.1火災(zāi)場(chǎng)景1中各因素對(duì)可見(jiàn)度的影響作用強(qiáng)弱次序3.1.1極差法：又稱為直觀分析法（詳見(jiàn)表2）極差R的大小與因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的顯著性程度成正比。圖1火災(zāi)場(chǎng)景2，火災(zāi)發(fā)生于比賽大廳二層看臺(tái)區(qū)的最上方。某因素的極差R越大，說(shuō)明它的水平變化對(duì)試驗(yàn)結(jié)果指標(biāo)影主要的可