論模擬技術(shù)在建筑防火工程中的應(yīng)用

廈門市公安消防支隊(duì) 汪黎虹 江 騰

論模擬技術(shù)在建筑防火工程中的應(yīng)用

廈門市公安消防支隊(duì) 汪黎虹 江 騰

在當(dāng)前建筑工程建設(shè)過程中，建筑防火工程屬于十分重要的內(nèi)容及組成部分，可使建筑工程防火安全得到較好保證，使其發(fā)揮更理想作用。在當(dāng)前建筑防火工程中，很多現(xiàn)代化技術(shù)均得到十分廣泛的應(yīng)用，而模擬技術(shù)就是比較重要的一種，可使建筑防火工程作用得以更好發(fā)揮。所以，在當(dāng)前建筑防火工程建設(shè)及應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)合理應(yīng)用模擬技術(shù)，從而使工程功能得以更好實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)其更好發(fā)展。

建筑防火工程；模擬技術(shù)；應(yīng)用

隨著當(dāng)前建筑工程火災(zāi)事故發(fā)生率不斷提升，加強(qiáng)建筑工程防火安全也就十分必要，而建筑防火工程可使這一目標(biāo)較好實(shí)現(xiàn)，因而加強(qiáng)建筑防火工程建設(shè)及應(yīng)用也就十分重要。在當(dāng)前建筑防火工程建設(shè)及應(yīng)用過程中，為能夠使其防火質(zhì)量及效果得以更好保證，十分必要的一點(diǎn)就是應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)及手段，而模擬技術(shù)就是應(yīng)用比較廣泛的一種。所以，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)對模擬技術(shù)加強(qiáng)認(rèn)識，并且建筑防火工程中對其進(jìn)行合理應(yīng)用。

1.建筑工程防火安全成因

隨著當(dāng)前城市建設(shè)不斷發(fā)展，建筑工程數(shù)量也在不斷增加，很多現(xiàn)代化高層建筑已經(jīng)將傳統(tǒng)早期建筑取代。對于這些現(xiàn)代化高層建筑工程而言，其雖然為人們提供很大便利，然而建筑防火安全也成為十分重要的一個問題。在建筑工程防火安全方面，其火災(zāi)發(fā)生因素主要包括以下幾點(diǎn)。

首先，設(shè)計(jì)方面因素。相比于傳統(tǒng)建筑物而言，現(xiàn)代化建筑物在內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成通常情況下均比較復(fù)雜，往往會由于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案缺乏合理性而導(dǎo)致火災(zāi)事故出現(xiàn)。建筑設(shè)計(jì)就是對建筑物整個結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理規(guī)劃，在編制設(shè)計(jì)方案過程中，很多消防設(shè)計(jì)工作人員未能夠?qū)Ψ阑鸢踩枨筮M(jìn)行充分考慮，導(dǎo)致建筑物在結(jié)構(gòu)布局方面缺乏合理性，從而導(dǎo)致存在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)隱患。比如，在有些建筑物中對于通風(fēng)設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)性，室內(nèi)空氣流通效率不符合相關(guān)功能標(biāo)準(zhǔn)，在火災(zāi)發(fā)生后所造成人員傷亡也就會比較嚴(yán)重。

其次，施工方面因素。在建筑工程建設(shè)過程中，施工質(zhì)量不但對建筑胡武使用性能具有一定決定作用，并且與消防系統(tǒng)安全功能發(fā)揮也存在密切聯(lián)系。在實(shí)際施工過程中，相關(guān)施工人員安裝操作缺乏規(guī)范，所選擇的相關(guān)操作工藝流程缺乏合理性，這些均屬于導(dǎo)致火災(zāi)事故發(fā)橫的重要因素。比如，在實(shí)際建筑施工過程中，保溫隔熱層施工有一定缺陷存在，所選擇的一些保溫材料未可燃性材料，很容易燃燒；另外，有些情況下電氣系統(tǒng)安裝及接線與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不符合，在線路燒壞之后很容易導(dǎo)致在較大范圍內(nèi)有燃燒事故出現(xiàn)。

第三，管理維護(hù)方面因素。對于建筑物而言，其在實(shí)際運(yùn)行及使用過程中應(yīng)當(dāng)定期進(jìn)行管理維護(hù)，從而使電氣設(shè)備、建筑結(jié)構(gòu)及相關(guān)裝飾材料均能夠保持在正常使用狀態(tài)，然而，就目前實(shí)際情況而言，很多建筑物管理及維護(hù)工作均缺乏完善，從而導(dǎo)致建筑物在實(shí)際使用及運(yùn)行過程中有一些問題存在。比如，有些建筑物中相關(guān)電氣設(shè)備燒損現(xiàn)象十分嚴(yán)重，建筑結(jié)構(gòu)被隨意改造，相關(guān)裝飾材料未能夠進(jìn)行及時更換。在建筑工程實(shí)際運(yùn)行過程中，由于缺乏科學(xué)合理管理維護(hù)措施，從而導(dǎo)致存在嚴(yán)重火災(zāi)安全隱患。

2.建筑工程火災(zāi)造成的危害

在當(dāng)初城市建筑建設(shè)過程中，建筑防火問題已經(jīng)成為亟待解決的重要問題，若無法較好解決建筑防火問題，將會導(dǎo)致嚴(yán)重危害。就當(dāng)前城市建筑火災(zāi)發(fā)生實(shí)際情況而言，其對人員安全、建筑性能及經(jīng)濟(jì)等方面均會產(chǎn)生較大影響，會導(dǎo)致嚴(yán)重危害及損失。

其一，在人員安全方面的危害。對于當(dāng)前城市建筑物而言，其通常均為高層建筑物，由于各個方面因素的影響，火災(zāi)事故發(fā)生率也不斷提升，導(dǎo)致建筑物在實(shí)際應(yīng)用過中的安全性很大程度降低。首先，在工程施工期間有火災(zāi)事故出現(xiàn)，這必然會對建筑工程施工人員人身安全造成較大危害；其次，在建筑物使用及運(yùn)行階段有火災(zāi)事故發(fā)生，則會對建筑物居民及消防人員生命安全產(chǎn)生較嚴(yán)重危害。

其二，在建筑物性能方面的危害。對于當(dāng)前建筑物而言，節(jié)能型材料屬于其基本構(gòu)成，而現(xiàn)代建筑理念提倡應(yīng)用節(jié)能、高效、輕質(zhì)工程材料。對于高性能材料而言，其雖然能夠使建筑物結(jié)構(gòu)性能得到較好改善，然而在抗高溫能力相對而言比較差，在火災(zāi)發(fā)生之后，由于不斷劇烈燃燒節(jié)能材料也會受到破壞，從而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)被破壞，使建筑物使用壽命縮短，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會有較明顯損壞情況發(fā)生。

其三，火災(zāi)事故導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失發(fā)生。在建筑物中一旦有火災(zāi)事故發(fā)生，其所造成經(jīng)濟(jì)損失必然會十分嚴(yán)重，對工程單位及業(yè)主個人均會造成嚴(yán)重影響。尤其在一些大型商業(yè)建筑中，建筑物層數(shù)越高其火災(zāi)事故所產(chǎn)生危害也就越嚴(yán)重，整體建筑均會由于劇烈然而而出現(xiàn)嚴(yán)重受損問題，從而造成返工、返修，增加成本，對工程后期運(yùn)營必然會造成嚴(yán)重影響。

3.建筑防火工程中模擬技術(shù)概述

在火災(zāi)模擬技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，依據(jù)模擬現(xiàn)象、研究層次及方法各不相同，火災(zāi)模擬方法主要包括以下幾種。第一，專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)所指的就是對于實(shí)驗(yàn)研究過中的一些經(jīng)驗(yàn)性模型或者一些簡化之后半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，在融入重要熱物性?shù)據(jù)之后，將其編制成為軟件，從而使消防工作人員合理使用。第二，區(qū)域模型，對于區(qū)域模型而言，其通常情況下都是將建筑工程空間分隔成為兩個控制體，其上部為熱煙氣層，下部為冷空氣層，在煙氣分層現(xiàn)象比較明顯的情況下，區(qū)域模擬模型便能夠提供較真實(shí)結(jié)果。第三，網(wǎng)絡(luò)模擬，在網(wǎng)絡(luò)模型中將系統(tǒng)每個特殊區(qū)域，均作為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理，對于每個節(jié)點(diǎn)均具有相同特征參數(shù)值，這一模型的優(yōu)點(diǎn)就是能夠?qū)Χ鄠€房間進(jìn)行考慮，然而所得到結(jié)果相對而言精確性較差。第四，場模擬，對于場模型而言，其屬于以CFD數(shù)值模擬為基礎(chǔ)而構(gòu)建的一種模型，該模型在實(shí)際應(yīng)用過程中可獲得較信息物理量時空分布，可使火災(zāi)現(xiàn)象得以精細(xì)體現(xiàn)，該模式在現(xiàn)代建筑防火工程中已經(jīng)有著越來越廣泛的應(yīng)用。第五，混合模擬，混合模擬所指的就是將兩種或者兩種以上模型混合使用的方法[1-2]。

4.在建筑防火工程中模擬技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1 在性能化防火設(shè)計(jì)中模擬技術(shù)的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代社會科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，各種不同類型建筑物也開始不斷出現(xiàn)，在建筑防火設(shè)計(jì)過程中，單純“規(guī)格式”設(shè)計(jì)規(guī)范已經(jīng)無法滿足當(dāng)前實(shí)際消防需求及要求，因而對于結(jié)構(gòu)及功能均比較復(fù)雜的一些新型大型建筑工程，在防火設(shè)計(jì)方面實(shí)行性能化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為必然發(fā)展趨勢，同時也是必然需求，因而實(shí)行性能化設(shè)計(jì)也就十分必要。

在性能化防火設(shè)計(jì)方面，其主要就是運(yùn)用消防安全工程學(xué)原理，應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬方式，依據(jù)具體建筑布局、火災(zāi)荷載分布情況及火場中人們行為特點(diǎn)等相關(guān)因素，對火災(zāi)發(fā)生及發(fā)展過程進(jìn)行模擬，并且對建筑物內(nèi)煙氣流動情況進(jìn)行模擬，同時還需要模擬人員疏散情況及消防系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生時的作用及影響，在分析計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，可對消防設(shè)計(jì)情況進(jìn)行判斷，觀察其是否能夠使消防安全要求得到滿足。對于性能化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)而言，其最重要基礎(chǔ)為對火災(zāi)工程相關(guān)計(jì)數(shù)值進(jìn)行模擬，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中需要依據(jù)火災(zāi)模擬結(jié)果對消防設(shè)計(jì)方案實(shí)行評估，從而判斷其是否與相關(guān)要求相滿足。所以，火災(zāi)模擬結(jié)果準(zhǔn)確性與建筑防火設(shè)計(jì)安全性之間存在直接關(guān)系，在實(shí)際模擬過程中也就應(yīng)當(dāng)保證模擬的準(zhǔn)確性，在此基礎(chǔ)上才能夠保證更好進(jìn)行性能化設(shè)計(jì)，使建筑防火設(shè)計(jì)能夠得到更加理想的效果。

4.2 在建筑防火工程實(shí)際運(yùn)行過程中模擬技術(shù)的應(yīng)用

在建筑防火工程實(shí)際運(yùn)行過程中，對于模擬技術(shù)的應(yīng)用而言，主要就是對相關(guān)防火設(shè)備性能進(jìn)行研究，從而保證相關(guān)防火設(shè)備能夠得以更好應(yīng)用。在實(shí)際操作過程中，通過對模擬技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可對相關(guān)消防設(shè)備進(jìn)行模擬，可利用相關(guān)模型及軟件模擬消防設(shè)備運(yùn)行原理及實(shí)際運(yùn)行情況，從而也就能夠較好了解消防設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，使消防設(shè)備各個方面性能均能夠得到較好保證，使其作用得以更好發(fā)揮。就當(dāng)前實(shí)際情況而言，利用模擬技術(shù)可對滅火系統(tǒng)、火災(zāi)探測系統(tǒng)以及防排煙系統(tǒng)的消防設(shè)備性能進(jìn)行模擬，從而可使消防管理人員更好了解這些消防設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，最終保證建筑防火工程能夠在實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)揮更加重要的作用，使建筑工程安全得到更好保證[2-3]。

4.3 在建筑工程主動火災(zāi)控制中模擬技術(shù)的應(yīng)用

在建筑防火工程實(shí)際運(yùn)行過程中，建筑主動火災(zāi)控制屬于十分重要的一個方面，對于提升建筑防火質(zhì)量及效率具有十分重要的作用及意義，因而在主動火災(zāi)控制中對數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用也就十分必要。具體而言，在建筑工程主動防火中數(shù)值技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：其一，在火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用，在當(dāng)前建筑工程中火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)屬于一種應(yīng)用較廣泛的自動探測系統(tǒng)，在建筑物中有火災(zāi)發(fā)生之后，探測器可對相關(guān)溫度、煙氣濃度及火焰等信號進(jìn)行檢測，并且將其轉(zhuǎn)變成為電信號，然后傳到自動報(bào)警控制器，然后可向消防管理工作人員發(fā)送具體火災(zāi)信息。在這一過程中，可利用數(shù)值模擬技術(shù)模擬火災(zāi)發(fā)生相關(guān)信息，使系統(tǒng)對這些信息進(jìn)行探測，從而可較好判斷系統(tǒng)性能，保證其能夠得以更加理想的應(yīng)用。其二，在自動滅火系統(tǒng)中的應(yīng)用，在當(dāng)前建筑物工程中，自動滅火系統(tǒng)有著十分廣泛的應(yīng)用，其主要包括自動噴水滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)以及細(xì)水霧滅火系統(tǒng)與水泡沫滅火系統(tǒng)等幾種類型。在實(shí)際建筑消防設(shè)計(jì)過程，需要依據(jù)實(shí)際氣候條件選擇合理自動滅火系統(tǒng)，而在這一過程中可對數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行利用，可模擬火災(zāi)發(fā)生時實(shí)際情況，以判斷系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用效果，從而合理選擇自動滅火系統(tǒng)。其三，在防排煙系統(tǒng)中的應(yīng)用。在建筑消防安全設(shè)計(jì)中，防排煙系統(tǒng)屬于十分重要的內(nèi)容，依據(jù)排煙方式不同可分為自然排煙與機(jī)械排煙，而防煙也可分為自然防煙與機(jī)械防煙，在地下建筑設(shè)計(jì)過程中，由于建筑空間與外界接口有限，為能夠使排煙效率得以提升，在排煙時應(yīng)當(dāng)適當(dāng)補(bǔ)風(fēng)，而補(bǔ)風(fēng)量及補(bǔ)風(fēng)口均有具體規(guī)定，利用數(shù)值模擬技術(shù)，可模擬火災(zāi)發(fā)生時煙氣彌漫情況，從而可較好確定補(bǔ)風(fēng)量及補(bǔ)風(fēng)口，使其更好符合實(shí)際需求。

4.4 在被動火災(zāi)控制中數(shù)值模擬技術(shù)的應(yīng)用

在建筑防火工程中，被動火災(zāi)控制也是十分重要的一個方面，其對火災(zāi)發(fā)展及進(jìn)一步蔓延具有一定阻止作用，可在一定程度上必然造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失及人員傷亡。在被動火災(zāi)控制中，數(shù)值模擬技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：其一，在防火間距中的應(yīng)用。防火間距所指是就是兩棟建筑物之間應(yīng)當(dāng)保持必要間距，從而更好適應(yīng)火災(zāi)救援、人員安全疏散以及降低火災(zāi)時產(chǎn)生的熱輻射，所以設(shè)置科學(xué)合理防火間距在就十分必要，在防火間距設(shè)置方面，可在利用模擬技術(shù)的基礎(chǔ)上，對火災(zāi)發(fā)生情況進(jìn)行模擬，從而判斷最合理防火間距，使防火間距設(shè)置能夠更加準(zhǔn)確、科學(xué)合理。其二，在防火分區(qū)中的應(yīng)用，防火分區(qū)所指的就是通過對防火分隔措施進(jìn)行利用而劃分出一定局部區(qū)域，從而可在一定時間內(nèi)必然火災(zāi)蔓延，其主要就是通過涵蓋面積進(jìn)行確定，通過合理劃分防火分區(qū)，在建筑物有火災(zāi)發(fā)生時可將其控制在一定范圍之內(nèi)，從而可將其火災(zāi)損失。在實(shí)際防火分區(qū)劃分方面，可利用數(shù)值模擬技術(shù)對防火分區(qū)進(jìn)行模擬，也就能夠確定合理防火分區(qū)區(qū)域，從而使火災(zāi)能夠得以更好控制。其三，在消防撲救條件中的應(yīng)用。對于建筑消防撲救條件而言，其可依據(jù)消防通道就消防撲救面實(shí)際情況合理衡量，其保證消防通道暢通基礎(chǔ)上，可使消防車輛順利到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場，有利于更好開展火災(zāi)救援工作，可在最大程度上減少人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失，因而需要對消防通道合理設(shè)置。通過數(shù)值模擬技術(shù)，可對消防通道相關(guān)參數(shù)進(jìn)行模擬，以判斷其是否符合實(shí)際需求，從而也就能夠?qū)ο劳ㄟ^進(jìn)行合理設(shè)置，保證其有效性，使其作用能夠得以更加理想的發(fā)揮。

5.在建筑防火工程中模擬技術(shù)運(yùn)用有效途徑

首先，在建筑防火工程建設(shè)及運(yùn)行中應(yīng)制定科學(xué)管理體系及制度。在建筑防火工程建設(shè)及實(shí)際運(yùn)行過程中，為能夠給使更好應(yīng)用模擬技術(shù)，應(yīng)當(dāng)構(gòu)建相關(guān)科學(xué)制度，從而為模擬技術(shù)的更好應(yīng)用奠定較好理論基礎(chǔ)支持，也能夠?yàn)槟M技術(shù)的更好應(yīng)用提供一定指導(dǎo)作用。在實(shí)際工作過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合建筑過程實(shí)際情況及相關(guān)工作人員實(shí)際情況，在此基礎(chǔ)上才能夠制定科學(xué)性及合理性均比較強(qiáng)的管理制度，從而對相關(guān)工作人員進(jìn)行更好管理，使其能夠更好應(yīng)用模擬技術(shù)，保證建筑防火工程質(zhì)量及效率。

其次，在當(dāng)前建筑防火工程中，為能夠使模擬技術(shù)得較好應(yīng)用，另外比較重點(diǎn)的一點(diǎn)就死應(yīng)當(dāng)提升工作人員技術(shù)水平及能力。在模擬技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，相關(guān)工作人員屬于重要影響因素，在保證相關(guān)工作人員具備一定能力及水平的基礎(chǔ)上，才能夠更好運(yùn)行該技術(shù)。所以，在實(shí)際工作過程中應(yīng)當(dāng)對相關(guān)工作人員實(shí)行教育培訓(xùn)，使相關(guān)工作人員能夠?qū)⒛M技術(shù)相關(guān)內(nèi)容較好掌握，從而保證其能夠在實(shí)際工作過程中更好運(yùn)用該技術(shù)加強(qiáng)建筑防火工程建設(shè)及運(yùn)用，以保證取得更加理想的應(yīng)用效果。

此外，在建筑防火工程假設(shè)及實(shí)際運(yùn)行過程中，為能夠保證得到更好應(yīng)用效果，還應(yīng)當(dāng)注意的一個方面就是對模擬技術(shù)加強(qiáng)深入研究。在該技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，相關(guān)研究人員應(yīng)當(dāng)清楚認(rèn)識到其應(yīng)用現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上對該基礎(chǔ)進(jìn)一步加強(qiáng)研究，從而使該技術(shù)在建設(shè)防火工程中的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。另外，應(yīng)當(dāng)通過對該技術(shù)加強(qiáng)進(jìn)一步研究，使該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在的缺陷及不足之處得以較好補(bǔ)充，使技術(shù)應(yīng)用能夠更加完善全面，在此基礎(chǔ)上保證該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮更加理想的作用，為建筑防火工程作用及功能的更好實(shí)現(xiàn)提供較好技術(shù)支持[3-4]。

6.結(jié)語

隨著現(xiàn)代建筑工程建設(shè)不斷發(fā)展，建筑防火工程在整個建筑工程中也逐漸占據(jù)越來越重要的地位，因而保證建筑防火工程功能及作用發(fā)揮也就十分必要。在當(dāng)前建筑防火工程建設(shè)及實(shí)際運(yùn)行過程中，可對模擬技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，從而更好發(fā)揮其防火工作。相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)對模擬技術(shù)及其應(yīng)用加強(qiáng)認(rèn)識，并且進(jìn)一步加強(qiáng)其應(yīng)用，使其在建筑防火工作中實(shí)現(xiàn)更大價值，促進(jìn)建筑防火工程建設(shè)及應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展。

[1]劉迎利,關(guān)培斌．?dāng)?shù)值模擬在建筑防火工程中的應(yīng)用[J]．建筑科學(xué),2013,(07):112-116．

[2]沈凱．?dāng)?shù)值模擬技術(shù)在大空間化工火災(zāi)調(diào)查中的應(yīng)用[J]．科技促進(jìn)發(fā)展,2011,(S1):114-115．

[3]王衛(wèi)劍關(guān)于火災(zāi)模擬技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的思考[J]．武警學(xué)院學(xué)報(bào),2011,(10):8-9．

[4]姜紅．火災(zāi)模擬技術(shù)在建筑防火設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]．消防科學(xué)與技術(shù),2011,(10):922-923．

汪黎虹（1985-），女，福建南安人，碩士研究生，廈門市公安消防支隊(duì)助理工程師，研究方向：消防工程。