砖木结构古建筑火灾模拟分析与轰燃预测

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中国古建筑大多数为砖木结构,经过长年的风吹日晒,木材含水率极低,即使是一点火星,也有很大可能引发轰燃,使人类文明遭受不可挽救的损失。抑制火灾轰燃的发生需要采取科学有效的方法,然而,目前关于轰燃的研究多集中在各类现代建筑上,研究过程偏于理论,现实中能否发生相关类型火灾无从考据;关于轰燃的判定,多使用的传统判据,误差较大;针对中国古建筑火灾轰燃的研究寥寥无几。鉴于此,对古建筑火灾轰燃阶段进行深入探究有着重要的科研价值和现实意义。本文主要进行古建筑室内火灾分析和轰燃预测研究。以西安大兴善寺中的法堂古建筑作为研究对象,根据已有的研究文献和调研数据,建立数值模型,计算火灾荷载。使用Thomas提出的计算轰燃所需的最小热释放速率方法来初步预测火灾轰燃;随后,把轰燃综合预测法与火灾数值模拟方法相结合,研究火源变化对轰燃的影响,通过观察古建筑内部热释放速率曲线、顶棚热电偶温度曲线、火灾动态变化图、切片温度云图等,分析火灾轰燃的具体情景,再利用轰燃综合预测法对古建筑火灾情况做出进一步轰燃判断。研究得出:Thomas提出的轰燃预测方法能够简单预测火灾的轰燃现象,该方法只考虑了通风因子的影响,对其它情景无法做出判断;轰燃综合预测法与数值模拟方法的结合可以很好的进行轰燃的分析和预测;本文研究中,古建筑发生轰燃的初始温度在280℃左右,这个温度可以作为类似古建筑轰燃的常规判据;通过增大火源面积(火源热释放速率相同情况下),降低火源火源热释放速率,移除靠近墙壁处火源可以有效的推迟轰燃发生时间,甚至抑制轰燃现象产生。本文研究内容为古建筑火灾轰燃的研究提供了一定价值的参考。
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