近年来,建筑业的快速发展促使建筑外部结构更加多元化,如凹型结构外立面因能改善建筑的通风和采光性能,被广泛地应用于建筑外墙中。另外一方面,随着国家对建筑节能的高度重视,越来越多的有机保温材料如EPS、XPS等被广泛应用于建筑外墙保温。由于其本身易燃特性,导致因保温材料而发生的火灾事故屡见不鲜。加上凹型结构的烟囱效应特点,往往导致火灾蔓延迅速,燃烧猛烈,给人民生命和财产安全构成很大的威胁。因此现急需对建筑外墙凹型结构火蔓延及燃烧机理进行研究,从而更好地对此类火灾事故进行预防和控制。本文选用典型保温材料EPS为研究对象,实验探究凹型等受限结构下EPS竖直向下火蔓延特性;以及凹型结构中不同结构因子（侧壁长度与背墙宽度的比值）对EPS竖直向上、向下和中部火蔓延特性的影响;通过数值模拟软件FDS研究结构因子的变化对凹型结构建筑外立面火蔓延特性的影响。主要研究内容如下:（1）对比研究在竖直贴壁、平行幕墙和凹型结构三种受限结构下保温材料EPS垂直向下火蔓延传播特性规律。结果表明:在竖直贴壁情况下,火焰燃烧以液体聚集池火区为主;平行幕墙情况下,以粘性液体墙火区和液体聚集池火区共同作用形成贴壁燃烧;而在凹型结构中形成了以粘性液体墙火区和液体聚集池火区共同燃烧的偏移式火焰。研究发现,火焰高度、质量损失速率、火焰温度以及火蔓延速度等参数变化基本遵循如下的规律特点:平行幕墙>凹型结构>竖直贴壁。由于平行幕墙和凹型结构对于空气卷吸以及热量传递的影响,使得在蔓延的后期出现了火焰拉伸变长的现象。（2）研究在凹型结构中EPS竖直向上和竖直向下火蔓延的特性。在垂直向上蔓延过程中,EPS出现短暂的停滞现象。一方面由于烟囱效应易形成一个大的浮力压力差,导致火焰不稳定;另一方面由于凹型结构易于烟气的聚集,导致燃烧不充分。而在垂直向下蔓延过程中,由于逆向烟囱效应的影响,火蔓延速度明显加速。火蔓延过程中质量损失速率,很大程度上受其火焰高度的影响,呈现上下振荡的特性。未燃区域部分,火焰温度经历两个温度峰值,向上蔓延过程中第一个温度峰值大于第二个;而向下蔓延过程中第一个温度峰值小于第二个。这主要是由于火焰结构形态及烟囱效应的方向特点,导致产生两个不同大小的峰值。（3）为了更接近真实的火灾情况,设计了凹型结构中部火蔓延实验,研究不同结构因子下中部火蔓延的特性。结果表明:在火蔓延过程中,中部火蔓延上部火焰停滞现象要弱于单一向上火蔓延情况;在结构因子α=1.5时,火焰的稳定性最好,出现熔融EPS复燃的现象最弱。在中部火蔓延过程中,当试样上部平均火焰高度增大时,试样下部的平均火焰高度会相应的出现减小的现象,反之亦然。某种程度上向上和向下火焰高度存在着相互抑制的特点。这主要由于上下两部分的燃烧对凹型结构中的烟气以及压力产生了相应的影响。（4）使用FDS软件模拟不同凹型结构因子下单一向上火蔓延情况。结果表明,在α=1.5条件下,EPS保温材料能够持续稳定的蔓延,与实验结果高度吻合。模拟发现,当α从1.5增加到3.5的时候,越来越多的烟气聚集于凹型结构中,对空气的卷吸速度产生了比较大的影响,从而对火蔓延的进行起到了抑制的作用。