基于PyroSim的古建筑火灾蔓延规律分析解析_孙贵磊

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1、建筑防火设计基于ＰｙｒｏＳｉｍ的古建筑火灾蔓延规律分析孙贵磊，王璐瑶（中国劳动关系学院，北京１０００４８）摘要：以某古建筑为研究对象，应用火灾动力学模拟软选取拱辰楼作为研究对象，不仅对其自身的消防管理具件ＰｙｒｏＳｉｍ进行建模，分别设置７组不同的风速进行模拟，从有指导意义，对古建筑消防也具有借鉴意义。ＣＯ、ＣＯ２、关键位置的温度变化、能见度４个方面讨论，得到不２火灾模型的建立同风速下的火灾蔓延规律，分别拟合得到风速与ＣＯ、ＣＯ２之间２．１模型框架的建立的数学表达式。基于此，提出古建筑防火的措施建议。创建１∶１的拱辰楼模型，外围体积为４０ｍ×３０ｍ关键词：

2、古建筑火灾；火灾蔓延规律；ＰｙｒｏＳｉｍ×３０ｍ，窗户随机设置有开关两种状态，其中打开的窗户中图分类号：Ｘ９１３．４，ＴＵ２５９文献标志码：Ａ８扇，关闭的窗户１２扇。由于ＰｙｒｏＳｉｍ程序自身的局限文章编号：１００９－００２９（２０１６）０２－０２１４－０５性，房屋外围柱子的圆柱形由微分方法来实现，底层和顶层的屋顶均由矩形渐变而成，最上方屋顶起脊效果由古建筑失火事件仍时有发生。据统计，２０１３年至今ＰｙｒｏＳｉｍ软件中的基地多边形来实现。底层屋顶共计高我国至少发生了１２起古建筑火灾事故，对古建筑造成很０．５ｍ，顶层屋顶共计高１．５ｍ。拱辰楼火灾模型整体情

3、大破坏，并导致重大财产损失和人员伤亡。况，如图１所示。很多学者进行了古建筑火灾的研究，如张泽江等对古建筑火灾烟气流动特性研究，提出古建筑中庭院为最佳逃生路径；刘士兴等对古建筑火灾无线监测网络的研究，给出了基于ＧＡＩＮＺ节点的多参数监测方法；郭子东等以布达拉宫为研究对象，基于ＦＤＳ分析探测器响应时间，以便合理设置探测器位置；王皎等研究了我国古建筑火灾扑救问题，提出了扑灭古建筑火灾的方法及原则。由于古建筑多为木质结构，风速对火灾蔓延规律具有较大影响。笔者基于ＰｙｒｏＳｉｍ软件，对拱辰楼进行不图１拱辰楼火灾模型同风速下的火灾模拟，据此获得风速对烟气、温度及能见

4、２．２边界条件设置度的影响规律，对古建筑的维护预防提供理论参考。按照火源热释放速率是否变化，描述火灾发展的过１拱辰楼基本结构分析程模型主要分为两大类，即固定的火源热释放速率和变云南巍山古城拱辰楼，最初建于明洪武二十三年，是化的火源热释放速率。常用的火灾模型有ｔ２火模型、明代蒙化卫城北门城楼。拱辰楼为典型的重檐歇山式建２火模型利用火灾发展中的最大热释放ＭＲＦＣ模型等。ｔ筑，共两层，面阔五间２５．７６ｍ，进深１５．７ｍ，高１６ｍ。拱速率进行计算，可以可靠描述火灾发展的过程。模型公辰楼建在砖砌城墙上，城墙长４７．１ｍ，宽２６．６ｍ，高８．１式为Ｑ＝αｔ２。其中

5、，Ｑ为火源热释放速率，ｋＷ；α为火灾ｍ，楼下为城门洞。增长系数，选择依据如表１所示，根据拱辰楼建筑内部可拱辰楼的主要材料为黄松，坐落于大基台之上，作为燃物情况，选为０．０１１７２ｋＷ／ｓ２；ｔ为火灾发展时间，ｓ。看戏喝茶之所，内部的戏台、布料、涂料等的材料大多为表１ｔ２火模型４个等级塑料、聚氨酯树脂等，墙体主要材料为黄松木和混凝土，火灾增长系数增长类型典型可燃材料外层涂料为聚氨酯树脂，桌椅的主要材料为松木以及聚／ｋＷ／ｓ２氯乙烯。超快速０．１８７６０油池火、易燃的装饰家居、轻薄的窗帘快速０．０４６９０装满东西的邮袋、塑料泡沫２０１５年１月３日，拱辰楼起火

6、被毁，过火面积约３００ｍ２，经过２ｈ扑救，明火被扑灭，拱辰楼被烧毁。经调查，中速０．０１１７２棉与聚酯纤维物品、木制办公室起火点位于拱辰楼东南角夹层上方，火灾事故的直接原慢速０．００２９３厚重的木制品因是电气线路故障引燃周围可燃物，蔓延扩大造成火灾。依据表２，拱辰楼模型火灾模拟的最大热释放速率基金项目：北京市高等学校青年英才计划项目；中国劳动关系学院一般项目（１３ＹＹ００９）２１４ＦｉｒｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｆｅｂｒｕａｒｙ２０１６，Ｖｏｌ３５，Ｎｏ．２确定为８０００ｋＷ。根据公式进行计算，可得达到稳定燃烧的时间为８５０ｓ。表２最大

7、热释放速率的确定依据典型火灾场所最大热释放速率Ｑ／ＭＷ设有喷淋的商场５．０设有喷淋的办公室、客房１．５设有喷淋的公共场所２．５设有喷淋的超市、仓库４．０无喷淋的办公室、客房６．０图４风速与ＣＯ浓度趋于稳定所用时间的关系无喷淋的公共场所８．０回归拟合趋势线并得到最相近的回归拟合公式。风无喷淋的超市、仓库２０．０速与ＣＯ质量浓度稳定值成指数关系，其关系式为ｙ＝２．３全局参数的设定２５９．５３６ｅｘｐ（０．０７９ｘ），回归系数Ｒ＝０．９５８５。基于拱辰楼的实际尺寸，将网格划分为８０×６０×６０，风速与ＣＯ浓度趋于平缓所用时间之间的关系为线共计２８８０００个，单

8、元大小比率分别为１．００％×１．００％×性，关系式为ｙ＝－２４．１４３ｘ＋８９７