大空间建筑火灾中火焰辐射对无保护钢构件升温的影响-火灾科学.PDF

第 15卷 第4期 火 灾 科 学 V01．15．No．4 2006年 10月 FIRESAFETYSCIENCE Oct．2 0 0 6 文章编号：1OO4—5309(2OO6)一Ol89-1l 大空间建筑火灾中火焰辐射 对无保护钢构件升温的影响 杜杜咏，，李李国强强 (南京工业大学建筑与城市规划学院，江苏 210009) 摘要：大空间建筑的空间尺度变化范围较大，当空间尺度变化时火焰对壁面或构件的热辐射变化也较大，正确 预测火焰辐射对构件升温的影响，是准确计算火灾场景中构件升温的一个重要环节。在计算假定条件下 ，通过 分析外界与构件之间的热量 交换 以及影响火焰辐射的因素 ，导出考虑火焰辐射影响 的构件净吸热量计算公式， 将构件净吸热量计算公式导入基于集总热容法的热平衡方程中，得到构件升温的数值解，从而定量确定火焰辐 射对钢构件升温影响的，临界角系数，为简化钢构件升温计算奠定基础 ，使钢构件升温计算既准确反映火灾中构 件的升温历程 ，又方便实用 关键词：辐射传热；火焰辐射；大空间建筑火灾 中图分类号：X503．5 文献标识码：A 0概述 建筑空间中钢构件与环境之间的热量传递平衡方 程分析 ，可得出火焰辐射在高大建筑空间中的影 建筑火灾是属于室内受限燃烧，根据燃烧物 响范围，从而使钢构件在高大建筑火灾中的升温 数量、室内空间体积大小和通风 口情况又可分为 计算与实际火灾场景趋于一-一致，使钢构件升温计 燃料控制型和通风控制型，大空间建筑火灾属燃 算在合理的简化下，方便实用 ，同时满足精度要 料控制型。但由于空间体积较大，火羽流与环境 求，为钢结构在火灾下的结构反应分析提供构件 空气的热量交换在空间各点并非均匀，火焰对热 升温的条件。 烟气 (吸收性介质)及钢构件表面的辐射传热在 建筑火灾中，燃料类型一般为纤维素物质或 空间上也存在较大的变化，故在高大空间建筑火 人工聚合物。试验中一般 以木材垛作为典型燃烧 灾中，应将火焰对钢构件的辐射与热烟气对钢构 床，这种类型的燃烧物火焰 中含有分解产物 ， 件的辐射分别考虑。 如：碳渣，水和气体，能观察到明显的火焰 ，这 在火灾中热烟气充满整个建筑空间，热烟气 种火焰称为辉焰 ，辉焰的气相产物中混杂有大量 对钢构件的辐射传热主要受其本身温度变化的影 较小的固体颗粒和液滴 ，在不完全燃烧 的情况 响，而火焰有一定几何尺寸 ，在高大建筑空 间 下，它们便以烟气的形式离开高温火焰 ，在浮力 中，属有限面产生的辐射，跟接受辐射面与火焰 的推动下，逐步扩散到整个建筑空间，由于辉焰 面之间的相对空间位置有关，故火焰对钢构件的