廈門市公安消防支隊 汪黎虹 江 騰

論模擬技術在建筑防火工程中的應用

廈門市公安消防支隊 汪黎虹 江 騰

在當前建筑工程建設過程中，建筑防火工程屬于十分重要的內容及組成部分，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。在當前建筑防火工程中，很多現代化技術均得到十分廣泛的應用，而模擬技術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，在當前建筑防火工程建設及應用中，應當合理應用模擬技術，從而使工程功能得以更好實現，促進其更好發(fā)展。

建筑防火工程；模擬技術；應用

隨著當前建筑工程火災事故發(fā)生率不斷提升，加強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較好實現，因而加強建筑防火工程建設及應用也就十分重要。在當前建筑防火工程建設及應用過程中，為能夠使其防火質量及效果得以更好保證，十分必要的一點就是應用現代化技術及手段，而模擬技術就是應用比較廣泛的一種。所以，相關人員應當對模擬技術加強認識，并且建筑防火工程中對其進行合理應用。

1.建筑工程防火安全成因

隨著當前城市建設不斷發(fā)展，建筑工程數量也在不斷增加，很多現代化高層建筑已經將傳統(tǒng)早期建筑取代。對于這些現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，其火災發(fā)生因素主要包括以下幾點。

首先，設計方面因素。相比于傳統(tǒng)建筑物而言，現代化建筑物在內部結構形成通常情況下均比較復雜，往往會由于建筑結構設計方案缺乏合理性而導致火災事故出現。建筑設計就是對建筑物整個結構進行合理規(guī)劃，在編制設計方案過程中，很多消防設計工作人員未能夠對防火安全需求進行充分考慮，導致建筑物在結構布局方面缺乏合理性，從而導致存在火災風險隱患。比如，在有些建筑物中對于通風設計缺乏科學性，室內空氣流通效率不符合相關功能標準，在火災發(fā)生后所造成人員傷亡也就會比較嚴重。

其次，施工方面因素。在建筑工程建設過程中，施工質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)揮也存在密切聯系。在實際施工過程中，相關施工人員安裝操作缺乏規(guī)范，所選擇的相關操作工藝流程缺乏合理性，這些均屬于導致火災事故發(fā)橫的重要因素。比如，在實際建筑施工過程中，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)安裝及接線與相關標準不符合，在線路燒壞之后很容易導致在較大范圍內有燃燒事故出現。

第三，管理維護方面因素。對于建筑物而言，其在實際運行及使用過程中應當定期進行管理維護，從而使電氣設備、建筑結構及相關裝飾材料均能夠保持在正常使用狀態(tài)，然而，就目前實際情況而言，很多建筑物管理及維護工作均缺乏完善，從而導致建筑物在實際使用及運行過程中有一些問題存在。比如，有些建筑物中相關電氣設備燒損現象十分嚴重，建筑結構被隨意改造，相關裝飾材料未能夠進行及時更換。在建筑工程實際運行過程中，由于缺乏科學合理管理維護措施，從而導致存在嚴重火災安全隱患。

2.建筑工程火災造成的危害

在當初城市建筑建設過程中，建筑防火問題已經成為亟待解決的重要問題，若無法較好解決建筑防火問題，將會導致嚴重危害。就當前城市建筑火災發(fā)生實際情況而言，其對人員安全、建筑性能及經濟等方面均會產生較大影響，會導致嚴重危害及損失。

其一，在人員安全方面的危害。對于當前城市建筑物而言，其通常均為高層建筑物，由于各個方面因素的影響，火災事故發(fā)生率也不斷提升，導致建筑物在實際應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事故出現，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，在建筑物使用及運行階段有火災事故發(fā)生，則會對建筑物居民及消防人員生命安全產生較嚴重危害。

其二，在建筑物性能方面的危害。對于當前建筑物而言，節(jié)能型材料屬于其基本構成，而現代建筑理念提倡應用節(jié)能、高效、輕質工程材料。對于高性能材料而言，其雖然能夠使建筑物結構性能得到較好改善，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，從而導致建筑結構被破壞，使建筑物使用壽命縮短，其內部結構也會有較明顯損壞情況發(fā)生。

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

3.建筑防火工程中模擬技術概述

在火災模擬技術實際應用過程中，依據模擬現象、研究層次及方法各不相同，火災模擬方法主要包括以下幾種。第一，專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)所指的就是對于實驗研究過中的一些經驗性模型或者一些簡化之后半經驗模型，在融入重要熱物性數據之后，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，在煙氣分層現象比較明顯的情況下，區(qū)域模擬模型便能夠提供較真實結果。第三，網絡模擬，在網絡模型中將系統(tǒng)每個特殊區(qū)域，均作為節(jié)點進行處理，對于每個節(jié)點均具有相同特征參數值，這一模型的優(yōu)點就是能夠對多個房間進行考慮，然而所得到結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數值模擬為基礎而構建的一種模型，該模型在實際應用過程中可獲得較信息物理量時空分布，可使火災現象得以精細體現，該模式在現代建筑防火工程中已經有著越來越廣泛的應用。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的具體應用

4.1 在性能化防火設計中模擬技術的應用

隨著現代社會科學技術不斷發(fā)展，各種不同類型建筑物也開始不斷出現，在建筑防火設計過程中，單純“規(guī)格式”設計規(guī)范已經無法滿足當前實際消防需求及要求，因而對于結構及功能均比較復雜的一些新型大型建筑工程，在防火設計方面實行性能化設計已經成為必然發(fā)展趨勢，同時也是必然需求，因而實行性能化設計也就十分必要。

在性能化防火設計方面，其主要就是運用消防安全工程學原理，應用計算機模擬方式，依據具體建筑布局、火災荷載分布情況及火場中人們行為特點等相關因素，對火災發(fā)生及發(fā)展過程進行模擬，并且對建筑物內煙氣流動情況進行模擬，同時還需要模擬人員疏散情況及消防系統(tǒng)在火災發(fā)生時的作用及影響，在分析計算結果的基礎上，可對消防設計情況進行判斷，觀察其是否能夠使消防安全要求得到滿足。對于性能化設計的實現而言，其最重要基礎為對火災工程相關計數值進行模擬，在實際設計過程中需要依據火災模擬結果對消防設計方案實行評估，從而判斷其是否與相關要求相滿足。所以，火災模擬結果準確性與建筑防火設計安全性之間存在直接關系，在實際模擬過程中也就應當保證模擬的準確性，在此基礎上才能夠保證更好進行性能化設計，使建筑防火設計能夠得到更加理想的效果。

4.2 在建筑防火工程實際運行過程中模擬技術的應用

在建筑防火工程實際運行過程中，對于模擬技術的應用而言，主要就是對相關防火設備性能進行研究，從而保證相關防火設備能夠得以更好應用。在實際操作過程中，通過對模擬技術進行應用，可對相關消防設備進行模擬，可利用相關模型及軟件模擬消防設備運行原理及實際運行情況，從而也就能夠較好了解消防設備實際運行情況，使消防設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。就當前實際情況而言，利用模擬技術可對滅火系統(tǒng)、火災探測系統(tǒng)以及防排煙系統(tǒng)的消防設備性能進行模擬，從而可使消防管理人員更好了解這些消防設備實際運行情況，最終保證建筑防火工程能夠在實際運行過程中發(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控制中模擬技術的應用

在建筑防火工程實際運行過程中，建筑主動火災控制屬于十分重要的一個方面，對于提升建筑防火質量及效率具有十分重要的作用及意義，因而在主動火災控制中對數值模擬技術進行應用也就十分必要。具體而言，在建筑工程主動防火中數值技術的應用主要體現在以下幾點：其一，在火災自動報警系統(tǒng)中的應用，在當前建筑工程中火災自動報警系統(tǒng)屬于一種應用較廣泛的自動探測系統(tǒng)，在建筑物中有火災發(fā)生之后，探測器可對相關溫度、煙氣濃度及火焰等信號進行檢測，并且將其轉變成為電信號，然后傳到自動報警控制器，然后可向消防管理工作人員發(fā)送具體火災信息。在這一過程中，可利用數值模擬技術模擬火災發(fā)生相關信息，使系統(tǒng)對這些信息進行探測，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用。其二，在自動滅火系統(tǒng)中的應用，在當前建筑物工程中，自動滅火系統(tǒng)有著十分廣泛的應用，其主要包括自動噴水滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)以及細水霧滅火系統(tǒng)與水泡沫滅火系統(tǒng)等幾種類型。在實際建筑消防設計過程，需要依據實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值模擬技術進行利用，可模擬火災發(fā)生時實際情況，以判斷系統(tǒng)實際應用效果，從而合理選擇自動滅火系統(tǒng)。其三，在防排煙系統(tǒng)中的應用。在建筑消防安全設計中，防排煙系統(tǒng)屬于十分重要的內容，依據排煙方式不同可分為自然排煙與機械排煙，而防煙也可分為自然防煙與機械防煙，在地下建筑設計過程中，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，在排煙時應當適當補風，而補風量及補風口均有具體規(guī)定，利用數值模擬技術，可模擬火災發(fā)生時煙氣彌漫情況，從而可較好確定補風量及補風口，使其更好符合實際需求。

4.4 在被動火災控制中數值模擬技術的應用

在建筑防火工程中，被動火災控制也是十分重要的一個方面，其對火災發(fā)展及進一步蔓延具有一定阻止作用，可在一定程度上必然造成嚴重經濟損失及人員傷亡。在被動火災控制中，數值模擬技術的應用主要體現在以下幾點：其一，在防火間距中的應用。防火間距所指是就是兩棟建筑物之間應當保持必要間距，從而更好適應火災救援、人員安全疏散以及降低火災時產生的熱輻射，所以設置科學合理防火間距在就十分必要，在防火間距設置方面，可在利用模擬技術的基礎上，對火災發(fā)生情況進行模擬，從而判斷最合理防火間距，使防火間距設置能夠更加準確、科學合理。其二，在防火分區(qū)中的應用，防火分區(qū)所指的就是通過對防火分隔措施進行利用而劃分出一定局部區(qū)域，從而可在一定時間內必然火災蔓延，其主要就是通過涵蓋面積進行確定，通過合理劃分防火分區(qū)，在建筑物有火災發(fā)生時可將其控制在一定范圍之內，從而可將其火災損失。在實際防火分區(qū)劃分方面，可利用數值模擬技術對防火分區(qū)進行模擬，也就能夠確定合理防火分區(qū)區(qū)域，從而使火災能夠得以更好控制。其三，在消防撲救條件中的應用。對于建筑消防撲救條件而言，其可依據消防通道就消防撲救面實際情況合理衡量，其保證消防通道暢通基礎上，可使消防車輛順利到達火災現場，有利于更好開展火災救援工作，可在最大程度上減少人員傷亡及經濟損失，因而需要對消防通道合理設置。通過數值模擬技術，可對消防通道相關參數進行模擬，以判斷其是否符合實際需求，從而也就能夠對消防通過進行合理設置，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運用有效途徑

首先，在建筑防火工程建設及運行中應制定科學管理體系及制度。在建筑防火工程建設及實際運行過程中，為能夠給使更好應用模擬技術，應當構建相關科學制度，從而為模擬技術的更好應用奠定較好理論基礎支持，也能夠為模擬技術的更好應用提供一定指導作用。在實際工作過程中，相關工作人員應當結合建筑過程實際情況及相關工作人員實際情況，在此基礎上才能夠制定科學性及合理性均比較強的管理制度，從而對相關工作人員進行更好管理，使其能夠更好應用模擬技術，保證建筑防火工程質量及效率。

其次，在當前建筑防火工程中，為能夠使模擬技術得較好應用，另外比較重點的一點就死應當提升工作人員技術水平及能力。在模擬技術實際應用過程中，相關工作人員屬于重要影響因素，在保證相關工作人員具備一定能力及水平的基礎上，才能夠更好運行該技術。所以，在實際工作過程中應當對相關工作人員實行教育培訓，使相關工作人員能夠將模擬技術相關內容較好掌握，從而保證其能夠在實際工作過程中更好運用該技術加強建筑防火工程建設及運用，以保證取得更加理想的應用效果。

此外，在建筑防火工程假設及實際運行過程中，為能夠保證得到更好應用效果，還應當注意的一個方面就是對模擬技術加強深入研究。在該技術實際應用過程中，相關研究人員應當清楚認識到其應用現狀，在此基礎上對該基礎進一步加強研究，從而使該技術在建設防火工程中的應用范圍進一步擴大。另外，應當通過對該技術加強進一步研究，使該技術在實際應用中存在的缺陷及不足之處得以較好補充，使技術應用能夠更加完善全面，在此基礎上保證該技術在實際應用中發(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現提供較好技術支持[3-4]。

6.結語

隨著現代建筑工程建設不斷發(fā)展，建筑防火工程在整個建筑工程中也逐漸占據越來越重要的地位，因而保證建筑防火工程功能及作用發(fā)揮也就十分必要。在當前建筑防火工程建設及實際運行過程中，可對模擬技術進行合理應用，從而更好發(fā)揮其防火工作。相關工作人員應當對模擬技術及其應用加強認識，并且進一步加強其應用，使其在建筑防火工作中實現更大價值，促進建筑防火工程建設及應用的進一步發(fā)展。

[1]劉迎利,關培斌．數值模擬在建筑防火工程中的應用[J]．建筑科學,2013,(07):112-116．

[2]沈凱．數值模擬技術在大空間化工火災調查中的應用[J]．科技促進發(fā)展,2011,(S1):114-115．

[3]王衛(wèi)劍關于火災模擬技術應用和發(fā)展的思考[J]．武警學院學報,2011,(10):8-9．

[4]姜紅．火災模擬技術在建筑防火設計中的應用[J]．消防科學與技術,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助理工程師，研究方向：消防工程。