砖木结构古建筑火灾风险分析与数值模拟研究

古建筑是珍贵的历史文化产物,我国古建筑多为砖木结构,火灾风险高,一旦烧毁必将造成重大损失,更甚会对人民群众的生命财产安全产生极大威胁,因此有必要对古建筑的火灾风险及火灾蔓延规律进行研究。本文以砖木结构古建筑为研究对象,应用模糊DEMATEL-ISM分析研究导致古建筑火灾事故发生的潜在风险,应用数值模拟的方法对古建筑火灾发展CP-690550进行仿真模拟,最后根据模拟结果进行相应消防对策的探索。主要研究内容如下:(1)古建筑火灾风险分析。本文应用模糊DEMATEL-ISM的方法,在建立古建筑火灾评价指标体系的基础上,对归属于4大类风险因素的25个潜在风险因子进行关联性分析,得出因子的因果属性及因子间的逻辑层次结构关系,从而对古建筑火灾风险进行评价。利用模糊DEMATEL-ISM对华阴市西岳庙—灏灵殿进行实例分析,结果表明:疏散与扑救条件、电器设备隐患的原因度较大,需要对其予以控制;耐火等级、火灾荷载的结果度大,为事故发生的主要原因;结合ISM划分出火灾事故的表层原因和根本原因,并识别出疏散与扑救条件、易燃易爆危险品、电器设备隐患、安全责任制、灭火应急预案和演练为古建筑火灾事故的关键风险因子,需要予以重视。(2)古建筑火灾蔓延规律研究。本文提出结合BIM与FDS的方式对古建筑进行火灾模拟,通过分析火灾发生时的烟气运动及温度、CO浓度与fluoride-containing bioactive glass能见度,以对三个场景下火灾发生的规律进行研究。本文以西岳庙—灏灵殿作为研究对象进行实例研究,首先应用Revit确定大殿三维模型,再通过FDS对大殿进行火灾模拟研究,测点分别选择香炉、纺织物和电箱。结果表明:CO浓度总体较低,温度和能见度为主要威胁人员逃生的产物;模拟结束时高温主要聚集在屋顶部位;位于建筑东南角的电箱发生火灾时火势更加剧烈。(3)消防对策探索。依据火灾数值模拟的研究结果进行消防对策的探索,主要通过对比来验证改进垂壁、天花及增设自动喷淋系统的有效性。结果表明:垂壁能购买CHIR-99021够有效构成防烟分区,且主要对较高位置处的温度有明显的锐减作用;天花对减缓火灾的发展并未起作用,反而天花损毁一段时间内火势有所减弱;自动喷淋系统能够有效实现对火灾发展的抑制,相较未增设喷淋系统的建筑,温度、能见度处于逃生的安全临界范围内。本文对古建筑的研究,分析了古建筑火灾风险因子间的相互关系,得到了关键风险因子,并对古建筑进行火灾数值模拟研究,提出了相应的消防对策,可为古建筑消防管理部门提供一定的理论参考。