Диссертация (1172936), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Согласно полученным данным, температурныйрежим пожара, выраженный зависимостью (3.2) и обеспечивающий в течениепяти минут нарастание температуры в зоне воздействия на стеклопакеттемпературы650°С,будетявлятьсякритическимдлястеклопакета,выполненного из обычного листового стекла.Таблица 3.1 – Динамика нарастания температуры в зоне воздействия настеклопакетВремявоздействия, мин01234567Температура, °С1032039553662064566268282Температура, °С800700600500400300200100время, мин.002468Рисунок 3.14 – Критическая зависимость роста температурыв зоне воздействия на светопрозрачную конструкциюT = 237,5 – 20,92+ Тн; R2 = 0,97,(3.2)где T – температура в области оконного заполнения, °С; τ – время, мин; Тн –температура окружающей среды, °С.Анализ результатов измерений позволил установить, что величинатемпературных полей зависит от площади проема, через который пламя пожаравыходит на фасад здания. В таблице 3.2 представлены максимальныетемпературные поля при различной площади проема, через который выходитпламя пожара.Таблица 3.2 – Характер изменения температурных полей в зависимости отплощади проемаВысота, м0,200,701,201,702,202,703,203,704,20Температура, °С, при площади, м2S = 0,5503545510395386336316253262S = 1,8548627570536589501475432421S = 5,173272166868265460859458152483Для практического применения данные таблицы 3.2 представим в видеизотерм (рисунок 3.15), наглядно показывающие характер распределениятемпературных полей вдоль плоскости фасада при различных проемах для выходапламени.а)б)в)Рисунок 3.15 – Поля температур вдоль плоскости фасада здания при различных площадяхразрушения оконного проема на этаже пожара: а) 0,5 м2; б) 1,8 м2; в) 5,1 м2Результаты измерений динамики прогрева стеклопакетов представлены вприложенииД.Нарисунках3.16–3.17представленызависимости,характеризующие скорость прогрева стеклопакетов при развивающемся пожаре впомещении (рисунок 3.16) и при резком нагреве от развитого пожара, вышедшегонаружу (рисунок 3.17).
Данные результаты подтверждают, что главнымкритерием разрушения стекла является динамика его нагрева.3002752502252001751501251007550250температура, 0С84время, мин0510151 стекло2025302 стекло35403 стеклоРисунок 3.16 – Прогрев стеклопакета оконного заполнения фасада зданияпри развивающемся пожаре внутри помещениятемпература, 0С18016014012010080604020время, мин0021 стекло42 стекло63 стеклоРисунок 3.17 – Прогрев стеклопакета оконного заполнения фасада зданияпри развитом пожаре, вышедшем наружуПри плавном нарастании среднеобъемной температуры в помещении очагапожарапотеряустойчивостистеклопакетапроизошлапридостижениисреднеобъемной температуры 830 °С через 37 минут, в то же время при резкомтепловом воздействии, создавшем через 5 минут в зоне стеклопакета температуру650 °С, потеря устойчивости стеклопакета наступила через 7 минут.При этом критерием разрушения листового стекла можно считатьдостижение им температуры 120 °С.85Результаты измерений динамики изменения скорости конвективныхветровых потоков, направленных вдоль плоскости фасада здания, изложены вприложении Е.
На рисунке 3.18 наглядно представлена динамика роста скоростиконвективных потоков на различных высотах с течением времени.Скорость, м/с161412108642Время от начала эксперимента, мин.036384042отм. +2,784446отм. +6,2Рисунок 3.18 – Динамика изменения скоростей конвективных потоков вдоль фасадаНа рисунке 3.19 представлен общий вид светопрозрачного фасада послеиспытаний. По характеру повреждений можно сделать вывод о неспособностимеждуэтажного пояса обеспечивать устойчивость светопрозрачного фасада вусловиях реального пожара и препятствовать распространению пожара навышележащиеэтажи.Данноеобстоятельствотребуетдополнительныхмероприятий, направленных на ограничение распространения пожара посветопрозрачному фасаду здания.Дляобоснованияпредотвращенияиоценкираспространенияэффективностипожарапосредствисветопрозрачномуспособовфасадунеобходима подготовка и проведение дополнительных исследований, в том числес проведением огневого эксперимента.86Рисунок 3.19 – Общий вид светопрозрачного фасада после испытанийПроведенный эксперимент позволил установить существенные различия вхарактере поведения светопрозрачных конструкций при развивающемся пожаре ирезком воздействии на стеклопакет развитого пожара, вышедшего наружу.
Вотличие от внутреннего, пожар, вышедший наружу, имеет высокий импульсвоздействия на фасад здания. Температура и тепловой поток уже на выходеимеют критические для светопрозрачных конструкций значения, что приводит кдинамичному нагреву стеклопакетов, их разрушению и переходу пламени навышележащие этажи.В испытаниях, проводимых другими учеными, не оценивалось шоковоевоздействие пламени на светопрозрачные конструкции. Данный факт являетсяглавным критерием, который требуется учитывать при разработке нового методаоценки устойчивости светопрозрачных конструкций при пожаре.Достоверность теоретического расчета с учетом влияния вертикальнонаправленного ветрового потока на высоту пламени и зону температурных полейвдоль плоскости фасада определяется по результатам сравнительного расчетатеоретических и экспериментальных данных.873.3 Достоверность теоретических данных и методики расчетаустойчивости светопрозрачного фасада зданияВыполненный в разделе 2.5 настоящей работы расчет температурных полейвдоль плоскости фасада значительно отличается от результатов, полученных входе натурного эксперимента.
В таблице 3.3 приводится сравнение полученныхрезультатов.Таблица 3.3 – Данные по теоретической и фактической температуреВысота, м1,21,72,2ДанныеТемпература теоретическая, °С632,6559,3485теоретическогорасчетаимеютТемпература фактическая, °С668682654допустимуюсходимостьсрезультатами эксперимента только на уровне 1,2 м, с увеличением высотырасхождение результатов значительно. Очевидно, что обусловлено это влияниемвертикально направленного конвективного потока поднимающего температурныеполя на большую высоту.Результаты, полученные в ходе настоящего огневого эксперимента,позволяют определить эмпирические зависимости для проведения практическихрасчетов распределения температурных полей при пожаре вдоль плоскостифасада в высотных жилых зданиях.Для применения в теоретических расчетах определим зависимостьтемпературы Tmax на высоте h вдоль плоскости фасада здания от среднеобъемнойтемпературы пожара.На рисунке 3.20 представлена аппроксимация полученных температурныхполей в зависимости от высоты и коэффициента корреляции среднеобъемнойтемпературы в помещении очага пожара и температуры вдоль плоскости фасада.2,01,81,61,4коэффициент881,21,00,80,60,40,2высота, м0,00,01,02,03,04,05,0Рисунок 3.20 – Коэффициент распределения температурного потока по высотеПолучена зависимость коэффициента распределения температурного потокапо высоте здания – К, с достоверностью аппроксимации R² = 0,93 (3.3).
Даннаязависимость справедлива для высоты от 0 до 5 м.К = 0,12h+1,3,(3.3)где h – высота вдоль плоскости фасада относительно верхнего среза оконногопроема, м.Зная среднеобъемную температуру внутри помещения очага пожара вжилом высотном здании, можно установить температурное поле, формируемоевыходящим пламенем вдоль плоскости фасада, по формуле:(3.4)где Th – температура вдоль плоскости фасада на высоте h, °С, Tср –среднеобъемная температура внутри помещения очага пожара, °СЗначения, получаемые по формуле (3.4), справедливы при скорости внешнегоконвективного потока не более 5 м/с.Вцеляхопределениядопустимостипримененияпредложенныхэмпирических зависимостей в практических расчетах выполним проверочный89расчет распределения температурных полей вдоль плоскости фасада. Алгоритмрасчета определен в разделе 2.4 настоящей работы (рисунок 2.2).Расчет:1.2.=14,433.=8,524.удкр= 1336,2 К = 1063,2 0С5.6.
Температура на высоте 1,2 м:7. Температура на высоте 1,7 м:8. Температура на высоте 2,2 м:Расхождениерезультатовтеоретическогорасчетасрезультатами,полученными в ходе эксперимента, составляет на 1,2 м – 10%, на 1,7 м – 3,5%, на2,2 м – 3,8%. Это подтверждает возможность использования зависимостей (3.4)–(3.6) в практических расчетах для высотных жилых зданий при наличиивертикально направленного конвективного потока до 5 м/с. Область применениянастоящихзависимостейограничиваетсявозможностьюопределениятемпературных полей на высоте до 5 метров от верхнего края оконного проемаэтажа пожара и максимальной1,82 м2.площади разрушения оконного проема более903.4 Выводы по результатам натурного огневого испытания1.
Междуэтажный пояс высотой 1,2 м не способен препятствоватьраспространению пожара на вышележащие этажи при площади разрушенияоконного проема более 1,82 м2 (светопрозрачное заполнение второго этажаразрушено, тканевые шторы, размещенные у окна, воспламенились).2.Потеряустойчивостистеклопакета,размером1551×1676мм,выполненного из листового стекла по формуле 6+12+4+12+6 при внутреннемпожаре наступила через 33 мин. Критериями разрушения стеклопакета привнутреннем пожаре является среднеобъемная температура, равная 830 °С(рисунок 3.11).3.
Потеря устойчивости светопрозрачного заполнения над этажом пожаранаступила через 5 минут воздействия пламени (43 минута испытания).Критическим режимом нагрева стеклопакета является режим, выраженныйзависимостью (3.3), обеспечивающий в течение 5 минут температуру в зоневоздействия на стеклопакет 650 °С.4.Установлено,чтоприразрушениисветопрозрачногооконногозаполнения площадью 4,8 м2 и внешнем вертикальном воздушном потокескоростью 3 м/с, высота пламени пожара, вышедшего на фасад здания, достигает3 м, а максимальная температура в области светопрозрачного заполнения второгоэтажа распределяется от 550 до 650 °С.5. Установлена зависимость (3.5) для определения температуры Th навысоте h от среднеобъемной температуры пожара для жилых высотных зданий.6.
Также установлено, что закаленное стекло не способно выдерживатьрезкого нагрева. Закаленные стекла размером 1551×1126 мм, толщиной 4 ммразрушились при трехминутном нагреве температурой от 500 до 700 °С.91ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПЛОЩАДИОКОННОГО ПРОЕМА НА ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯПОЖАРА ПО ФАСАДУ4.1 Методика натурного огневого испытания по оценке эффективностисредств и способов предотвращения распространения пожарапо светопрозрачным фасадам зданийПорезультатампроведенногонатурногоогневогоиспытания,направленного на определение устойчивости при пожаре светопрозрачногофасада высотного здания (результаты испытания представлены в главе 3настоящей работы) установлено, что конвективный поток, возникающий вдольплоскости фасада здания, увеличивает высоту пламени, выходящего изгорящего помещения, до 3 метров.
При этом применяемый в фасадномостеклении огнестойкий междуэтажный пояс высотой 1,2 м не способенпредотвратитьраспространениепожарапосветопрозрачнымфасадамвысотных зданий, что подтверждается результатами проведенного испытания.Это обстоятельство требует поиска новых технических решений, направленныхна ограничение распространения пожара по фасаду здания.Анализ известных способов ограничения распространения пожаров посветопрозрачным фасадам зданий указывает на необходимость поиска новыхтехнических решений, отвечающих требованиям архитектуры и условиямбезопасности высотных зданий, представляющих собой объекты повышеннойопасности.Механизмраспространенияпожарапосветопрозрачномуфасадузаключается в выходе пламени на фасад здания и его разрушающемвоздействии на светопрозрачные конструкции вышележащего этажа. Длясохраненияцелостностисветопрозрачныхконструкцийнеобходимо:предусмотреть стеклопакеты, имеющие критерий разрушения, превышающийожидаемые температурные и тепловые воздействия от пожара, либо снизитьтемпературные поля в зоне светопрозрачного заполнения над этажом пожара.92В работе [68] установлено, что на высоту и температуру пламени,выходящего из окна, оказывает влияние площадь оконного проема.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
