[发明专利]城市建筑外壁面火灾模拟实验装置

说明书

技术领域

本发明属于火灾安全技术领域，具体涉及城市(超)高层建筑外壁面火灾蔓延、以及存在毗邻坡地受限情况下的火焰与烟气羽流特征的实验和研究设备

背景技术

随着社会经济的迅速发展，城市人口持续增长，城市土地资源的紧张，促使城市建筑不断向大型、人员密集化发展，超高层建筑、大型枢纽工程等在我国一大批发达城市迅速涌现。据不完全统计，仅北京目前的超高层建筑已达到300栋以上。火灾安全是国家公共安全的重要组成部分，911事件以来，城市大型建筑的火灾安全已成为国际关注的热点。

在近年来发生的城市大型建筑火灾中，均形成了火灾沿建筑外壁面迅速蔓延扩大的大型灾害事件，对城市安全造成重大威胁。2009年元宵节中央电视台配楼发生火灾，造成了1名消防队员牺牲、7人受伤，经济损失惨重，造成重大社会影响；又如，2008年乌鲁木齐德汇国际广场火灾连续燃烧了68小时，直接经济损失超过5亿元，并导致了3名消防官兵牺牲；类似的案例还有2008年的哈尔滨“经纬360度”大厦火灾等。在这类建筑火灾中，火焰从着火层窗户蔓延出来后，沿建筑外壁面迅速蔓延扩展；再加上目前在城市高层建筑外壁面广泛使用了保温材料，这些保温材料更是加速了火灾蔓延速度，导致更大损失。

另外，在我国的部分城市，例如香港和重庆，由于所具有的特殊自然地形原因，大量的建筑被迫修建在坡地上，香港地区在处理陡坡建筑的经验在世界范围内都是最丰富的，重庆消防总队在2008年开展的“高层建筑专项治理”活动中，对全市的高层建筑数量进行了统计，目前仅重庆市就有8000多栋高层建筑，其中90％以上都是建设在坡地上的坡地建筑。这类建筑外壁面火灾在坡地的影响下，火焰及烟羽流卷吸新鲜空气的行为受到局部限制，导致火灾发展特征不同于常规修建在平地上的建筑。

城市建筑外壁面火灾就是室内火灾中火焰随着烟气流出窗户并在外部燃烧的现象，其中通常还伴有轰然情况，此时溢出火焰在外部具有很高温度，极易引起二次火灾，使火灾向邻近房间和周围建筑蔓延；在火灾现场，火灾扑救与应急调度管理人员目前缺乏有效工具来预测和估计这种建筑外壁面大尺度火灾事件的强度及发展趋势，这对科学决策与应急管理形成了技术制约瓶颈；而当前火灾安全研究及成果仍主要集中在室内，对于城市大型建筑外壁面火灾蔓延的研究还比较少，尤其是针对坡地受限情况下的建筑外壁面火灾蔓延特性研究几乎是空白，科学人员对此还缺乏相关的认识，工程人员及火灾现场扑救与应急调度管理人员急需相应的预测模型作为辅助决策支持。因此，开展相应的实验，来研究城市建筑外壁面火灾燃烧特征具有非常重要的意义。

火灾科学的试验研究，从试验尺寸上可分为小尺寸试验研究和全尺寸试验研究。全尺寸实验需要投入大量人力、物力和财力，研究周期也较长，而且由于实际火灾的复杂性和随机性，全尺寸火灾试验的可再现性较差；因此，大量学者主要是通过小尺寸的模型，并引入相似理论的思想来进行研究，小尺寸试验具有易操控性、良好的可再现性以及测量结果的可信度高等优点。

发明内容

为了研究建筑外壁面火灾燃烧现象的火焰与烟羽流特性和火蔓延行为，尤其对这种坡地对建筑外壁面火灾蔓延的影响机制，本发明提供一套可以研究建筑外壁面火灾特征的城市建筑外壁面火灾模拟实验装置。

具体的结构设计技术方案如下：

城市建筑外壁面火灾模拟实验装置包括模拟墙体、燃烧小室、称重机构、斜坡板、地面轨道、热电偶架和热辐射通量测量架；

所述模拟墙体为立式框架状，其顶部两侧设有墙体滑轮；所述地面轨道的一端位于模拟墙体底部；所述斜坡板立设于轨道上，其顶部两端分别连接着拉索，两根拉索分别跨绕过模拟墙体顶部两侧的墙体滑轮连接着模拟墙体底部两侧的卷扬电机；

燃烧小室为一方箱，其一侧面设有高温玻璃窗，相对的另一侧面设有5个以上的热电偶；另一侧面设有箱门，箱门上设有洞口；其顶部设有一个以上的喷淋孔，其底面设有两个以上的洞口；燃烧小室位于模拟墙体下部，箱门与斜坡板相对；燃烧小室底连接着称重支架；

称重机构包括电子天平和活动支架，电子天平位于活动支架上，活动支架底部设有两个以上的活动轮，燃烧小室通过称重支架设于电子天平上；

热电偶架为矩形框架，其上均布设有10个以上的热电偶；

热辐射通量测量架为十字架状，其横杆一端设有热辐射探头，热辐射通量测量架位于斜坡板与燃烧小室的箱门之间，热辐射探头对应位于燃烧小室的箱门处。

所述模拟墙体为立式框架状，由钢结构单元联接构成，框架表面设有钢板防火材料复合的墙面平板。