本文關(guān)鍵詞：挑檐對建筑外立面典型裝飾材料火蔓延抑制作用模擬研究

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【摘要】：隨著城市化水平的快速提高,我國城市高層建筑數(shù)量迅速增長。高層建筑不僅可極大提高土地利用率,且使人口相對集中,提高工作效率,但同時(shí)也帶來了很多嚴(yán)重的安全問題。隨著建筑物高度的增加,火災(zāi)隱患增加,防火安全設(shè)計(jì)的難度也隨之增大。目前高層建筑上廣泛使用的有機(jī)外墻保溫材料和裝飾材料也大大增加了其火災(zāi)危險(xiǎn)性,因而高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi),將造成十分嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。防火挑檐是目前高層建筑上常用于阻隔建筑外立面豎直火蔓延的控制設(shè)施之一,探索防火挑檐對典型建筑外飾材料豎直壁面向上火蔓延的阻隔作用對發(fā)展防火挑檐阻隔建筑外立面向上火蔓延的方法具有重要意義。本文針對火災(zāi)中建筑外立面向上火蔓延現(xiàn)象,通過計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬,研究防火挑檐對典型建筑外飾材料向上火蔓延的影響規(guī)律,揭示防火挑檐對建筑外飾材料向上火蔓延的阻隔機(jī)制,發(fā)展防火挑檐阻隔建筑外立面向上火蔓延的方法,為高層建筑外墻防火設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。主要研究工作為：開展了挑檐尺寸和位置對典型建筑外飾材料向上火蔓延的影響研究。建立防火挑檐對向上火蔓延阻隔作用的數(shù)值模擬模型。在可燃材料不變的條件下,通過改變施加挑檐的長度、寬度和位置進(jìn)行數(shù)值模擬研究。結(jié)果顯示當(dāng)挑檐長度大于臨界挑檐長度時(shí),隨著臨界點(diǎn)挑檐長度的增大,臨界點(diǎn)的挑檐寬度先迅速減小,隨后保持不變；隨挑檐距著火材料底邊距離的增大,有效阻火的臨界挑檐寬度逐漸增加,即挑檐的施加位置距易燃部位越近阻火效果越好；通過模擬結(jié)果分析得出了臨界點(diǎn)挑檐長度和寬度與熱釋放速率的無量綱模型。進(jìn)行了臨界挑檐與典型建筑外飾材料尺寸關(guān)系研究。改變著火材料尺寸進(jìn)行數(shù)值模擬,通過模擬結(jié)果分析得出不同工況下所對應(yīng)的臨界挑檐長度和臨界挑檐寬度,擬合求出臨界挑檐長度與著火寬度為線性關(guān)系,研究表明臨界挑檐寬度與著火寬度為二次多項(xiàng)式關(guān)系；建立了臨界挑檐尺寸與著火寬度之間的數(shù)值模型,并進(jìn)行了有效性驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：高層建筑火災(zāi) 豎直火蔓延 防火挑檐 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU998.1;TU564
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 高層建筑火災(zāi)概述12-14
• 1.1.1 高層建筑劃分12
• 1.1.2 高層建筑火災(zāi)特點(diǎn)12-14
• 1.2 高層建筑豎直火蔓延及其阻隔技術(shù)14-17
• 1.2.1 豎直向上火蔓延研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 挑檐對火蔓延的阻隔作用研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 前人研究中存在的問題17
• 1.4 目標(biāo)內(nèi)容及技術(shù)路線17-19
• 1.5 本文章節(jié)安排19-21
• 第二章 火災(zāi)模擬基礎(chǔ)理論21-35
• 2.1 火災(zāi)動力學(xué)基礎(chǔ)21-27
• 2.1.1 火災(zāi)燃燒機(jī)理21-22
• 2.1.2 建筑火災(zāi)發(fā)展基本過程22-24
• 2.1.3 豎直壁面向上火蔓延理論24-27
• 2.2 火災(zāi)研究的基本模型27-28
• 2.2.1 專家系統(tǒng)27
• 2.2.2 網(wǎng)絡(luò)模型27
• 2.2.3 區(qū)域模型27-28
• 2.2.4 場模型28
• 2.3 FDS基礎(chǔ)理論介紹28-33
• 2.3.1 FDS模擬的基本控制方程29-30
• 2.3.2 FDS燃燒模型30-31
• 2.3.3 FDS計(jì)算流程31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 第三章 防火挑檐對豎直火蔓延的影響研究35-59
• 3.1 引言35
• 3.2 模型建立35-40
• 3.2.1 材料參數(shù)的設(shè)定36-37
• 3.2.2 火源設(shè)定37
• 3.2.3 網(wǎng)格劃分37-38
• 3.2.4 模型驗(yàn)證38-40
• 3.3 數(shù)值模擬工況40-41
• 3.4 施加挑檐對豎直火蔓延的影響41-47
• 3.5 挑檐長度與寬度對豎直火蔓延的影響47-54
• 3.5.1 挑檐長度對豎直火蔓延的影響47-50
• 3.5.2 挑檐寬度對豎直火蔓延的影響50-52
• 3.5.3 挑檐長度與寬度耦合作用對豎直火蔓延的影響52-53
• 3.5.4 挑檐有效阻火臨界點(diǎn)無量綱分析53-54
• 3.6 挑檐位置對豎直火蔓延的影響54-57
• 3.7 本章小結(jié)57-59
• 第四章 臨界挑檐與典型建筑外飾材料尺寸關(guān)系研究59-71
• 4.1 引言59
• 4.2 臨界挑檐長度與著火寬度關(guān)系研究59-64
• 4.2.1 模型建立59-60
• 4.2.2 結(jié)果分析60-64
• 4.3 臨界挑檐寬度與著火寬度關(guān)系研究64-68
• 4.3.1 模型建立64
• 4.3.2 結(jié)果分析64-68
• 4.4 經(jīng)驗(yàn)公式驗(yàn)證68-69
• 4.5 本章小結(jié)69-71
• 第五章 總結(jié)與展望71-73
• 5.1 主要研究結(jié)論71
• 5.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)71-72
• 5.3 工作展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-79
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果79

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本文編號：876088