CFD典型高层住宅外保温材料火灾特性及防火策略研究(7)
高层建筑发生火灾时，人员疏散主要靠的是疏散楼梯，用疏散楼梯进行疏散的效率要低得多、时间要长得多。据统计，50层高的建筑，人员全部由楼梯疏散到地面需要2时11分。因此，火灾时容易发生有人被烧死、熏死，甚至冒险跳楼摔死的情况。
3.3.3 高层建筑钢结构耐火性能不够
高层建筑一般是采用钢结构或部分采用钢结构建筑材料，超高层建筑必须采用钢结构，因混凝土结构太重，而钢结构质轻，可以承受高强度的负荷，在高层建筑中得到广泛应用，但对于防控火灾方面就存在问题了，普遍的钢材在600℃的环境下，因高温导致钢结构变形而产生扭曲，承受不了上部的重量，高层建筑轰然坍塌。
所以超高层建筑的钢结构安装后必须在表面喷涂一层厚厚的防火涂料，一般地，涂料保证的耐火时限最多为2-3小时。但是目前许多高大建筑结构形式中受力构件无法采用传统的包裹或涂料方法进行防火保护，所以火灾发生时造成结构破坏，甚至倒塌。
3.3.4 灭火救援难度大
高层建筑发生火灾时，由于楼层高，功能复杂，设备繁多，与普通建筑有很大差别，火灾扑救工作难度相当大。
（1） 登高困难，不易接近火源
现有的登高消防车的高度很难满足高层建筑灭火救援任务的要求。当高楼失火，消防人员徒步登高，不仅消耗体力，还会与自上而下的疏散人员发生“对撞”，加之热辐射强、烟雾浓、火势蔓延快等，拖延灭火战机的营救时间。
（2） 建筑内部烟雾毒气大、排烟困难
火灾发生后，烟气在高层建筑走道内的流动式一种高度复杂的三文非稳态、带旋转的不规则流动。加之高层建筑垂直距离长，疏散到安全场所的时间相对较长。燃烧时产生有毒烟雾，使人中毒伤亡，又因烟雾的减光性、火焰的恐怖性使人员惊慌失措，形成现场混乱、拥挤而造成人员伤亡。
4 数值仿真模拟及分析
4.1 数值仿真模型的建立
数值计算利用FDS来实现，FDS是现在比较流行的火灾计算软件，由美国NIST公司研究发行[15]。为了建模的需要，需要获得各种材料的相关热力学参数，而各种热力学参数是因材料而异的。所以就必须定义保温层的材料。
如果外墙保温材料采用不燃性材料或者其为不传播火焰的难燃性材料时，理论上说，外保温系统基本不存在防火安全性问题。但是，在我国目前的技术条件下，聚苯乙烯泡沫和硬泡聚氨酯等可燃材料在建筑外墙保温系统中的使用最为广泛，聚苯乙烯泡沫材料是热塑性高分子保温隔热材料，导热系数为0.041 ，受热时会发生软化和融化。聚苯板的热变形温度仅为70～98℃差异取决于选用配方和后处理方法。聚苯乙烯由碳氢元素组成，极易燃烧；燃烧的热释放量较大，同时生烟量也较大，受火后收缩、熔化、导致外保温系统内产生空腔，轰然状态下燃烧剧烈。随着此类可燃有机保温材料的大面积应用和使用厚度的不断增加，建筑外墙火灾或火灾蔓延问题应引起人们足够的重视。
4.1.1 网格划分
网格作为最小计算单位，网格的划分直接关系到计算结果的误差，甚至影响到计算结果的正确性。因此，充分认识FDS的网格划分问题是正确使用软件的基础。良好的网格划分能得到较精确的计算结果，而如何实现“好”的划分则非易事。理论上讲，网格划分越细，计算结果越精确，而一个火灾场景通常有数十万甚至数百万的网格，以及成千上万个时间步。因此考虑到计算机的性能和对计算时间的控制，这种理论方法实践起来非常困难，只能在模型精度和计算机性能之间取平衡点，在合理的计算时间内得到合理的计算结果。本次高层建筑模拟所选用的网格尺寸为：0.72×0.73×0.77，网格数为145800（60×30×81）。
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