论模拟技术在建筑防火工程中的应用

厦门市公安消防支队 汪黎虹 江 腾

论模拟技术在建筑防火工程中的应用

厦门市公安消防支队 汪黎虹 江 腾

在当前建筑工程建设过程中，建筑防火工程属于十分重要的内容及组成部分，可使建筑工程防火安全得到较好保证，使其发挥更理想作用。在当前建筑防火工程中，很多现代化技术均得到十分广泛的应用，而模拟技术就是比较重要的一种，可使建筑防火工程作用得以更好发挥。所以，在当前建筑防火工程建设及应用中，应当合理应用模拟技术，从而使工程功能得以更好实现，促进其更好发展。

建筑防火工程；模拟技术；应用

随着当前建筑工程火灾事故发生率不断提升，加强建筑工程防火安全也就十分必要，而建筑防火工程可使这一目标较好实现，因而加强建筑防火工程建设及应用也就十分重要。在当前建筑防火工程建设及应用过程中，为能够使其防火质量及效果得以更好保证，十分必要的一点就是应用现代化技术及手段，而模拟技术就是应用比较广泛的一种。所以，相关人员应当对模拟技术加强认识，并且建筑防火工程中对其进行合理应用。

1.建筑工程防火安全成因

随着当前城市建设不断发展，建筑工程数量也在不断增加，很多现代化高层建筑已经将传统早期建筑取代。对于这些现代化高层建筑工程而言，其虽然为人们提供很大便利，然而建筑防火安全也成为十分重要的一个问题。在建筑工程防火安全方面，其火灾发生因素主要包括以下几点。

首先，设计方面因素。相比于传统建筑物而言，现代化建筑物在内部结构形成通常情况下均比较复杂，往往会由于建筑结构设计方案缺乏合理性而导致火灾事故出现。建筑设计就是对建筑物整个结构进行合理规划，在编制设计方案过程中，很多消防设计工作人员未能够对防火安全需求进行充分考虑，导致建筑物在结构布局方面缺乏合理性，从而导致存在火灾风险隐患。比如，在有些建筑物中对于通风设计缺乏科学性，室内空气流通效率不符合相关功能标准，在火灾发生后所造成人员伤亡也就会比较严重。

其次，施工方面因素。在建筑工程建设过程中，施工质量不但对建筑胡武使用性能具有一定决定作用，并且与消防系统安全功能发挥也存在密切联系。在实际施工过程中，相关施工人员安装操作缺乏规范，所选择的相关操作工艺流程缺乏合理性，这些均属于导致火灾事故发横的重要因素。比如，在实际建筑施工过程中，保温隔热层施工有一定缺陷存在，所选择的一些保温材料未可燃性材料，很容易燃烧；另外，有些情况下电气系统安装及接线与相关标准不符合，在线路烧坏之后很容易导致在较大范围内有燃烧事故出现。

第三，管理维护方面因素。对于建筑物而言，其在实际运行及使用过程中应当定期进行管理维护，从而使电气设备、建筑结构及相关装饰材料均能够保持在正常使用状态，然而，就目前实际情况而言，很多建筑物管理及维护工作均缺乏完善，从而导致建筑物在实际使用及运行过程中有一些问题存在。比如，有些建筑物中相关电气设备烧损现象十分严重，建筑结构被随意改造，相关装饰材料未能够进行及时更换。在建筑工程实际运行过程中，由于缺乏科学合理管理维护措施，从而导致存在严重火灾安全隐患。

2.建筑工程火灾造成的危害

在当初城市建筑建设过程中，建筑防火问题已经成为亟待解决的重要问题，若无法较好解决建筑防火问题，将会导致严重危害。就当前城市建筑火灾发生实际情况而言，其对人员安全、建筑性能及经济等方面均会产生较大影响，会导致严重危害及损失。

其一，在人员安全方面的危害。对于当前城市建筑物而言，其通常均为高层建筑物，由于各个方面因素的影响，火灾事故发生率也不断提升，导致建筑物在实际应用过中的安全性很大程度降低。首先，在工程施工期间有火灾事故出现，这必然会对建筑工程施工人员人身安全造成较大危害；其次，在建筑物使用及运行阶段有火灾事故发生，则会对建筑物居民及消防人员生命安全产生较严重危害。

其二，在建筑物性能方面的危害。对于当前建筑物而言，节能型材料属于其基本构成，而现代建筑理念提倡应用节能、高效、轻质工程材料。对于高性能材料而言，其虽然能够使建筑物结构性能得到较好改善，然而在抗高温能力相对而言比较差，在火灾发生之后，由于不断剧烈燃烧节能材料也会受到破坏，从而导致建筑结构被破坏，使建筑物使用寿命缩短，其内部结构也会有较明显损坏情况发生。

其三，火灾事故导致经济损失发生。在建筑物中一旦有火灾事故发生，其所造成经济损失必然会十分严重，对工程单位及业主个人均会造成严重影响。尤其在一些大型商业建筑中，建筑物层数越高其火灾事故所产生危害也就越严重，整体建筑均会由于剧烈然而而出现严重受损问题，从而造成返工、返修，增加成本，对工程后期运营必然会造成严重影响。

3.建筑防火工程中模拟技术概述

在火灾模拟技术实际应用过程中，依据模拟现象、研究层次及方法各不相同，火灾模拟方法主要包括以下几种。第一，专家系统，该系统所指的就是对于实验研究过中的一些经验性模型或者一些简化之后半经验模型，在融入重要热物性数据之后，将其编制成为软件，从而使消防工作人员合理使用。第二，区域模型，对于区域模型而言，其通常情况下都是将建筑工程空间分隔成为两个控制体，其上部为热烟气层，下部为冷空气层，在烟气分层现象比较明显的情况下，区域模拟模型便能够提供较真实结果。第三，网络模拟，在网络模型中将系统每个特殊区域，均作为节点进行处理，对于每个节点均具有相同特征参数值，这一模型的优点就是能够对多个房间进行考虑，然而所得到结果相对而言精确性较差。第四，场模拟，对于场模型而言，其属于以CFD数值模拟为基础而构建的一种模型，该模型在实际应用过程中可获得较信息物理量时空分布，可使火灾现象得以精细体现，该模式在现代建筑防火工程中已经有着越来越广泛的应用。第五，混合模拟，混合模拟所指的就是将两种或者两种以上模型混合使用的方法[1-2]。

4.在建筑防火工程中模拟技术的具体应用

4.1 在性能化防火设计中模拟技术的应用

随着现代社会科学技术不断发展，各种不同类型建筑物也开始不断出现，在建筑防火设计过程中，单纯“规格式”设计规范已经无法满足当前实际消防需求及要求，因而对于结构及功能均比较复杂的一些新型大型建筑工程，在防火设计方面实行性能化设计已经成为必然发展趋势，同时也是必然需求，因而实行性能化设计也就十分必要。

在性能化防火设计方面，其主要就是运用消防安全工程学原理，应用计算机模拟方式，依据具体建筑布局、火灾荷载分布情况及火场中人们行为特点等相关因素，对火灾发生及发展过程进行模拟，并且对建筑物内烟气流动情况进行模拟，同时还需要模拟人员疏散情况及消防系统在火灾发生时的作用及影响，在分析计算结果的基础上，可对消防设计情况进行判断，观察其是否能够使消防安全要求得到满足。对于性能化设计的实现而言，其最重要基础为对火灾工程相关计数值进行模拟，在实际设计过程中需要依据火灾模拟结果对消防设计方案实行评估，从而判断其是否与相关要求相满足。所以，火灾模拟结果准确性与建筑防火设计安全性之间存在直接关系，在实际模拟过程中也就应当保证模拟的准确性，在此基础上才能够保证更好进行性能化设计，使建筑防火设计能够得到更加理想的效果。

4.2 在建筑防火工程实际运行过程中模拟技术的应用

在建筑防火工程实际运行过程中，对于模拟技术的应用而言，主要就是对相关防火设备性能进行研究，从而保证相关防火设备能够得以更好应用。在实际操作过程中，通过对模拟技术进行应用，可对相关消防设备进行模拟，可利用相关模型及软件模拟消防设备运行原理及实际运行情况，从而也就能够较好了解消防设备实际运行情况，使消防设备各个方面性能均能够得到较好保证，使其作用得以更好发挥。就当前实际情况而言，利用模拟技术可对灭火系统、火灾探测系统以及防排烟系统的消防设备性能进行模拟，从而可使消防管理人员更好了解这些消防设备实际运行情况，最终保证建筑防火工程能够在实际运行过程中发挥更加重要的作用，使建筑工程安全得到更好保证[2-3]。

4.3 在建筑工程主动火灾控制中模拟技术的应用

在建筑防火工程实际运行过程中，建筑主动火灾控制属于十分重要的一个方面，对于提升建筑防火质量及效率具有十分重要的作用及意义，因而在主动火灾控制中对数值模拟技术进行应用也就十分必要。具体而言，在建筑工程主动防火中数值技术的应用主要体现在以下几点：其一，在火灾自动报警系统中的应用，在当前建筑工程中火灾自动报警系统属于一种应用较广泛的自动探测系统，在建筑物中有火灾发生之后，探测器可对相关温度、烟气浓度及火焰等信号进行检测，并且将其转变成为电信号，然后传到自动报警控制器，然后可向消防管理工作人员发送具体火灾信息。在这一过程中，可利用数值模拟技术模拟火灾发生相关信息，使系统对这些信息进行探测，从而可较好判断系统性能，保证其能够得以更加理想的应用。其二，在自动灭火系统中的应用，在当前建筑物工程中，自动灭火系统有着十分广泛的应用，其主要包括自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统以及细水雾灭火系统与水泡沫灭火系统等几种类型。在实际建筑消防设计过程，需要依据实际气候条件选择合理自动灭火系统，而在这一过程中可对数值模拟技术进行利用，可模拟火灾发生时实际情况，以判断系统实际应用效果，从而合理选择自动灭火系统。其三，在防排烟系统中的应用。在建筑消防安全设计中，防排烟系统属于十分重要的内容，依据排烟方式不同可分为自然排烟与机械排烟，而防烟也可分为自然防烟与机械防烟，在地下建筑设计过程中，由于建筑空间与外界接口有限，为能够使排烟效率得以提升，在排烟时应当适当补风，而补风量及补风口均有具体规定，利用数值模拟技术，可模拟火灾发生时烟气弥漫情况，从而可较好确定补风量及补风口，使其更好符合实际需求。

4.4 在被动火灾控制中数值模拟技术的应用

在建筑防火工程中，被动火灾控制也是十分重要的一个方面，其对火灾发展及进一步蔓延具有一定阻止作用，可在一定程度上必然造成严重经济损失及人员伤亡。在被动火灾控制中，数值模拟技术的应用主要体现在以下几点：其一，在防火间距中的应用。防火间距所指是就是两栋建筑物之间应当保持必要间距，从而更好适应火灾救援、人员安全疏散以及降低火灾时产生的热辐射，所以设置科学合理防火间距在就十分必要，在防火间距设置方面，可在利用模拟技术的基础上，对火灾发生情况进行模拟，从而判断最合理防火间距，使防火间距设置能够更加准确、科学合理。其二，在防火分区中的应用，防火分区所指的就是通过对防火分隔措施进行利用而划分出一定局部区域，从而可在一定时间内必然火灾蔓延，其主要就是通过涵盖面积进行确定，通过合理划分防火分区，在建筑物有火灾发生时可将其控制在一定范围之内，从而可将其火灾损失。在实际防火分区划分方面，可利用数值模拟技术对防火分区进行模拟，也就能够确定合理防火分区区域，从而使火灾能够得以更好控制。其三，在消防扑救条件中的应用。对于建筑消防扑救条件而言，其可依据消防通道就消防扑救面实际情况合理衡量，其保证消防通道畅通基础上，可使消防车辆顺利到达火灾现场，有利于更好开展火灾救援工作，可在最大程度上减少人员伤亡及经济损失，因而需要对消防通道合理设置。通过数值模拟技术，可对消防通道相关参数进行模拟，以判断其是否符合实际需求，从而也就能够对消防通过进行合理设置，保证其有效性，使其作用能够得以更加理想的发挥。

5.在建筑防火工程中模拟技术运用有效途径

首先，在建筑防火工程建设及运行中应制定科学管理体系及制度。在建筑防火工程建设及实际运行过程中，为能够给使更好应用模拟技术，应当构建相关科学制度，从而为模拟技术的更好应用奠定较好理论基础支持，也能够为模拟技术的更好应用提供一定指导作用。在实际工作过程中，相关工作人员应当结合建筑过程实际情况及相关工作人员实际情况，在此基础上才能够制定科学性及合理性均比较强的管理制度，从而对相关工作人员进行更好管理，使其能够更好应用模拟技术，保证建筑防火工程质量及效率。

其次，在当前建筑防火工程中，为能够使模拟技术得较好应用，另外比较重点的一点就死应当提升工作人员技术水平及能力。在模拟技术实际应用过程中，相关工作人员属于重要影响因素，在保证相关工作人员具备一定能力及水平的基础上，才能够更好运行该技术。所以，在实际工作过程中应当对相关工作人员实行教育培训，使相关工作人员能够将模拟技术相关内容较好掌握，从而保证其能够在实际工作过程中更好运用该技术加强建筑防火工程建设及运用，以保证取得更加理想的应用效果。

此外，在建筑防火工程假设及实际运行过程中，为能够保证得到更好应用效果，还应当注意的一个方面就是对模拟技术加强深入研究。在该技术实际应用过程中，相关研究人员应当清楚认识到其应用现状，在此基础上对该基础进一步加强研究，从而使该技术在建设防火工程中的应用范围进一步扩大。另外，应当通过对该技术加强进一步研究，使该技术在实际应用中存在的缺陷及不足之处得以较好补充，使技术应用能够更加完善全面，在此基础上保证该技术在实际应用中发挥更加理想的作用，为建筑防火工程作用及功能的更好实现提供较好技术支持[3-4]。

6.结语

随着现代建筑工程建设不断发展，建筑防火工程在整个建筑工程中也逐渐占据越来越重要的地位，因而保证建筑防火工程功能及作用发挥也就十分必要。在当前建筑防火工程建设及实际运行过程中，可对模拟技术进行合理应用，从而更好发挥其防火工作。相关工作人员应当对模拟技术及其应用加强认识，并且进一步加强其应用，使其在建筑防火工作中实现更大价值，促进建筑防火工程建设及应用的进一步发展。

[1]刘迎利,关培斌．数值模拟在建筑防火工程中的应用[J]．建筑科学,2013,(07):112-116．

[2]沈凯．数值模拟技术在大空间化工火灾调查中的应用[J]．科技促进发展,2011,(S1):114-115．

[3]王卫剑关于火灾模拟技术应用和发展的思考[J]．武警学院学报,2011,(10):8-9．

[4]姜红．火灾模拟技术在建筑防火设计中的应用[J]．消防科学与技术,2011,(10):922-923．

汪黎虹（1985-），女，福建南安人，硕士研究生，厦门市公安消防支队助理工程师，研究方向：消防工程。