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木结构建筑火灾防控策略研究

木结构建筑火灾防控策略研究

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作者：吴兴绍昆明理工大学

学位级别：硕士

我国存在大量历史悠久的木结构建筑,这些建筑具有很高的文化和艺术价值。但由于木结构建筑火灾荷载大、火灾增长速率快、耐火等级低、用电用火条件复杂、消防设施落后、防火间距和灭火作战场地严重不足等原因,导致木结构建筑群起火概率... 详细信息

我国存在大量历史悠久的木结构建筑,这些建筑具有很高的文化和艺术价值。但由于木结构建筑火灾荷载大、火灾增长速率快、耐火等级低、用电用火条件复杂、消防设施落后、防火间距和灭火作战场地严重不足等原因,导致木结构建筑群起火概率高,火灾扑救难度大,且在起火后易迅速蔓延导致火烧连营。为提高木结构建筑的消防安全水平,降低火灾蔓延的风险,本文通过数值模拟和理论分析的方法,研究木结构建筑的火灾防控策略,主要工作和成果如下:1.获得了云南省典型木结构建筑中的探测器响应时间。利用火灾区域模拟软件FDS,对云南省典型的干栏式和合院式民居的探测器响应过程进行模拟,得到了探测器响应过程,确定了民居内感烟探测器和感温探测器的响应时间,给出了木结构建筑在消防队介入模型(FBIM)中使用的报警时间。2.研究了拆屋顶控火方法的有效性和时效性。利用FDS对翁丁村拆屋顶控火方法进行模拟,通过分析不同拆屋顶时刻的火灾热释放速率曲线,证明了这种方法的有效性,确定了拆屋顶方法的有效时间段为轰燃发生前,推导出了拆屋顶临界时间的理论计算公式。3.研究了利用防火布防止木结构建筑火灾蔓延的方法。利用差分法对一维导热过程进行数值求解,确定了防火布和空气夹层对防止火灾蔓延的有益效果,拟合得到了外墙升温曲线的计算公式和防火布临界厚度的计算公式,推导出了挂设防火布的临界时间的计算公式。并以丽江木结构民居为例,计算了街巷两侧的防火布临界厚度、挂设防火布的临界时间和外墙升温曲线。4.研究了消防队救援模型。引入消防队介入模型(FBIM),结合火灾发展过程和蔓延过程的计算公式得到了确定木结构建筑火灾热释放速率曲线的方法。介绍了灭火用水流量计算公式和灭火成功概率计算公式。以昆明市典型的合院式民居为例,利用Monte Carlo模拟方法,确定了昆明合院式民居的热释放速率曲线、消防队响应时间、消防队介入时间、灭火成功概率和灭火用水流量。5.研究了控火策略。根据火灾发展阶段的不同提出两个控火目标,组合不同的防灭火措施得到了 4种控火策略,以翁丁村民居、昆明民居和昆明某住宅三种不同类型的建筑为依据,对比分析了这三种建筑在不同灭火策略下完成目标的差异,得到如下结论:翁丁村仅依靠消防队进行灭火救援将会导致火烧连营,应考虑设置专职消防队或安装自动喷水灭火系统,且还应考虑利用拆屋顶和挂防火布方法控火。对于昆明的民居,现役消防队灭火成功概率偏低,应考虑设置专职消防队和自动喷水灭火系统,仅依靠现役消防队灭火时,需增配防火布用于防止火灾蔓延。对于现代住宅,靠路人报警和现役消防队,依然能将火灾控制在起火套间或防火分区内,可仅增加自动报警系统而不用设置额外的灭火措施。

关键词：木结构火灾探测器拆屋顶防火布消防队介入控火策略

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