[实用新型]一种环境风作用下高层建筑立体火行为模拟实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于火灾安全技术领域，具体涉及一种环境风作用下高层建筑立体火行为模拟实验装置，其为存在复杂环境风作用下的高层建筑立体火行为与火焰特征参数的演变规律的实验与研究设备。

背景技术

随着我国城市不断发展，为缓解用地紧张，越来越多的高层建筑逐渐兴起，高度越来越高，结构越来越复杂，功能越来越多样化，随之而来的是突出的高层建筑火灾问题，并有愈演愈烈之势。近年来发生很多大型建筑火灾事件，均形成了由腔室火灾到外壁面火蔓延再到上层建筑内部被引燃的“立体火蔓延”行为，比传统的外壁面火蔓延危害更大，造成了大量人员伤亡和财产损失，引起社会广泛而深刻的思考。

2010年上海静安胶州路教师公寓住宅由于电焊工无证违规操作，致使周围易燃物被焊渣引燃，造成脚手架突发大火。最终遇难人数58人，受伤70余人。2009年中央电视台(CCTV)新址北配楼工地发生大火，火势有80米到100米高，火灾共造成1人死亡和7人受伤。类似的案例还有012广州荔湾区光复路光复大厦13楼一房子发生火灾，在受限空间发生火灾后，火焰通过窗户向建筑外立面的窗户溢出，对上层建筑造成了很大的破坏。

另外，火灾的发生往往伴随着外界风的作用，高层建筑随竖直高度的增加风速将不断增大，在香港城区，海拔32m高度上风速约为3-8m/s，最大风速可超过40m/s。当风速范围为5-20m/s时，风速作用于建筑的风压将达到15-240Pa，而一般火焰产生的压差仅为5Pa。毫无疑问，外部环境风将会对火灾动力学、烟气蔓延及溢出火焰的热力学行为产生显著的影响，导致火灾发展特征不同于传统的无风条件下的研究。

在强烈的外界环境风作用下，会加剧溢出火焰“由外入内”的过程，促进高层建筑立体火蔓延行为的发展，从而引发严重的火灾蔓延事故。同时，由于环境风的风向复杂多变，极易产生侧向风将火焰吹向邻层引起更为严重的蔓延。目前国内对于高层建筑立体火蔓延(溢出火焰由外入内)行为研究较少，尤其是针对复杂环境风作用下的立体火蔓延行为的研究几乎处于空白，科研人员对此缺乏相关的认识，工程人员及火灾现场扑救与应急调度急需相应的预测模型作为辅助决策支持。因此，研究高层建筑立体火蔓延行为，尤其在环境风作用下其立体火蔓延行为具有非常重要的意义。

实用新型内容

为了研究复杂环境风对高层建筑火灾立体火蔓延行为及火焰特征参数的影响，本实用新型提供一套可以研究环境风作用下高层建筑立体火蔓延行为的火灾模拟实验装置。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种环境风作用下高层建筑立体火行为模拟实验装置，包括高层建筑模型、火源模拟装置、旋转平台、三维可移动式热电偶架和方向可调式风洞，其中：

所述高层建筑模型为立方体壳状，外层为钢结构，内嵌陶瓷纤维板作为隔热材料，高层建筑模型共设有四个腔室，左下腔室为点火实验腔室，其余三腔室为火蔓延实验腔室，所有腔室均设有开口模拟建筑窗口，点火实验腔室开口为双层结构，外层为上下移动式防火卷帘，内层为左右推拉式防火板；火蔓延实验腔室开口设有凹槽并装有普通建筑用玻璃；高层建筑模型侧面设有高温玻璃观察窗，点火实验腔室背面设有温度测量孔、火蔓延实验腔室背面设有热流测量孔；

所述火源模拟装置为三层结构，上部立方式框架为双层错位孔扩散层，下部锥形框架内填充细沙石和金属丝网，火源模拟装置设置在下层燃烧腔室底面中心位置，用专用气管连接到燃气钢瓶，并设有流量及气压控制装置；

所述旋转平台为圆盘状，立设于圆形地面轨道上，其上方联接高层建筑模型，圆形地面轨道为齿条状，旋转平台底部设有与之啮合的齿轮，齿轮由传动轴驱动可实现绕平台中心的任意角度转动，旋转平台上设有角度刻度盘用以精确调节与风向夹角；

所述三维可移动式热电偶架为组合式长方形框架，其中间横杆为外圆内方型钢管，两端联接螺丝紧固件固定在两侧立柱上，螺丝紧固件在立柱上的竖向位置可任意调节，中间横杆上设有可横向移动的陶瓷管支架，陶瓷管支架为可伸缩装置，长度范围为0.6-1.5m，热电偶可布置在开口外任意位置且数量可调，两侧立柱与中间横杆均设有刻度尺用以精确调节热电偶位置；

所述方向可调式风洞为长方体通道，其截面为正方形，包括动力段、整流段、收缩段及实验段，动力由30kW离心式变速风机提供，并通过变频器调整频率控制风速，实验段设有风向调节装置及测速系统，风向调节装置由一系列可统一上下转动的调节板构成。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：