五、窗檻墻和挑檐的作用

    在高層玻璃幕墻建筑中，采用一定高度的窗檻墻和具有一定耐火極限的水平挑檐是防止火焰和煙氣在層與層之間蔓延的通常采用辦法�！�高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》中要求采用玻璃幕墻的高層建筑應(yīng)設(shè)置窗檻墻或不低于0.8m的不燃燒體裙墻。但是近年來，一些實驗和數(shù)值模擬表明，挑檐的作用優(yōu)于窗檻墻。本文的目的是對提高窗檻墻的高度和火災(zāi)場學(xué)進(jìn)行計算流體力學(xué)模擬，并將模擬結(jié)果分別和當(dāng)前雙幕墻設(shè)計的模擬結(jié)果進(jìn)行比較，確定其防火效果是否得到改善。


    將窗檻墻提高到1.2米的場景模擬結(jié)果表明，雖然窗檻墻高度提高了，但內(nèi)外幕墻之間的間距及夾層的形狀未改變，內(nèi)幕墻破裂后熱氣流在內(nèi)外幕墻上升的流動情況兩種窗檻墻高度的場景相似。隨著火災(zāi)的發(fā)展，起火室內(nèi)溫度不斷升高，當(dāng)內(nèi)幕墻達(dá)到破裂臨界溫度時破裂脫落，火和煙氣沖出，通過內(nèi)幕墻之間的夾層上升頂部排出。上升熱氣流貼近外幕墻流動，內(nèi)幕墻破裂后約8秒外幕墻破裂。將兩個參考點的溫度進(jìn)行比對，其差別不大，可見提高窗檻的效果并不明顯。


    設(shè)置挑檐的場景模擬結(jié)果可以看出，由于設(shè)置了和維修走道同寬的挑檐，起火層噴出的火焰和煙氣需通過挑檐前端和外幕墻形成的狹窄通道向上蔓延，形成更加貼近外幕墻的扁平熱氣流層。起火層的上一樓層窗檻墻上緣在外幕墻破裂之前承受的最高溫度為221℃。溫度比沒有挑檐時降低了約100℃。挑檐起到了將火焰和煙氣推離內(nèi)幕墻的效果。


    六、總結(jié)與討論

    一些火災(zāi)案例或火災(zāi)錄像表明，當(dāng)建筑中發(fā)生大面積火災(zāi)蔓延或全面轟燃，從破裂的窗戶或幕墻洞口噴出的火焰可達(dá)數(shù)個樓層高，一般的防止火焰從建筑外部垂直蔓延的措施已失效，而且此時內(nèi)外幕墻已全部破裂脫落，這種情況不在本文的考慮之中。本文的模擬計算，均是針對幕墻附近起火，發(fā)生局部火勢擴大或轟燃的情況，進(jìn)行模擬探討雙幕墻的防火措施�，F(xiàn)將模擬分析結(jié)果總結(jié)如下：


    1．雙幕墻建筑火災(zāi)特性表明，隨著火災(zāi)的發(fā)展和熱釋放速率的增高，火焰的高度和起火室溫度也不斷增高，內(nèi)幕墻爆裂脫落后，火焰和煙氣涌入內(nèi)外幕墻之間的夾層，高溫氣流呈貼近外幕墻內(nèi)側(cè)流動的趨勢，最終上升到頂層排出。這一過程中，火災(zāi)有向其它樓層蔓延的可能。外幕墻破裂后，火焰和煙氣在高溫氣體產(chǎn)生的熱壓作用下噴出外墻，此時只有少量煙氣進(jìn)入內(nèi)外幕墻之間的夾層，對起火層以上各層內(nèi)幕墻的影響將大為減少，內(nèi)幕墻附近的氣流溫度明顯下降。


    2．內(nèi)、外幕墻之間的間距越大，火焰和煙氣對起火層以上各層的影響越小。


    3．增加窗檻墻的高度不能起到更好的防火效果。


    4．設(shè)置和維修走道同寬的挑檐雖然會影響正常情況下夾層內(nèi)的自然通風(fēng)效果和建筑立面的美觀，但在一定程度上起到將火焰和熱氣流推離內(nèi)幕墻的作用。

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