雙層幕墻由于其玲瓏剔透的美感、節能環(huán)保的特性以及高檔的建筑品味，正被越來(lái)越多的國內外建筑所采用。雙幕墻是一項新穎的技術(shù)，其內幕墻為雙層中空玻璃，外幕墻為單層玻璃，內外幕墻之間的夾層往往貫穿數個(gè)樓層，其上、下兩端和大氣相通形成自下而上的自然通風(fēng)，同時(shí)，為方便內層幕墻的清潔和維修，在夾層中靠近內幕墻一側往往設置維修走道，而目前國內沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對它的消防要求。那么，采用雙幕墻的建筑在發(fā)生火災時(shí)，火焰和煙氣蔓延上有何特點(diǎn)？需要采取哪些消防措施？這些都是消防部門(mén)、業(yè)主和建筑設計師所關(guān)心的問(wèn)題。本文依據計算流體力學(xué)分析軟件，對開(kāi)放辦公室火災發(fā)生時(shí)火焰和煙氣蔓延的特點(diǎn)進(jìn)行模擬分析，并對雙幕墻建筑的消防要求提出初步設想和建議。

　　一、計算流體力學(xué)分析方法和模擬軟件

　　利用計算流體力學(xué)分析來(lái)模擬火災的發(fā)展過(guò)程又稱(chēng)為“場(chǎng)模擬”。它利用計算機求解火災過(guò)程中狀態(tài)參數的空間分布及隨時(shí)間變化來(lái)定量模擬火災的發(fā)展過(guò)程。所謂“場(chǎng)”是指速度、溫度和化學(xué)組分的濃度等空間分布。場(chǎng)模擬的理論依據是自然界普遍成立的質(zhì)量守恒（連續方程）、動(dòng)量方程、能量守恒方程以及化學(xué)反應定律等�；馂倪^(guò)程中狀態(tài)參數的變化也遵循著(zhù)這些規律。這些定律在數學(xué)上可以抽象成一個(gè)基本方程組。通過(guò)求解這個(gè)方程組，就可以定性、定量地描述火災的發(fā)展過(guò)程了。場(chǎng)模擬的理論基礎十分豐富，數值方法也各具特色，有關(guān)場(chǎng)模擬的專(zhuān)著(zhù)也很多。場(chǎng)模擬的優(yōu)勢在于可以計算求解火和煙氣在具有復雜結構的建筑中的溫度、速度和組分濃度分布，同時(shí)便于采用動(dòng)畫(huà)的方式將計算結果和火災的發(fā)展過(guò)程變成可視化圖象。

　　二、計算流體力學(xué)（CFD）模擬中采用的熱釋放速率曲線(xiàn)和耐火構件試驗中采用的標準升溫曲線(xiàn)

　　實(shí)際火災的發(fā)展過(guò)程可劃分為增長(cháng)期、充分發(fā)展期和衰減期，熱釋放速率和溫度的變化都呈現這一規律。在火災的增長(cháng)期內（從起火到轟燃）起火室溫度變化劇烈，進(jìn)入充分發(fā)展期后，起火室內溫度很高但變化較平緩。

　　耐火構件試驗中采用的標準升溫曲線(xiàn)是為進(jìn)行建筑耐火性研究和耐火性能對比試驗而假定的一條建筑內發(fā)生火災時(shí)溫度隨時(shí)間變化的溫度曲線(xiàn)，它最早在1918年就被美國試驗與材料協(xié)會(huì )（ASTM）標準采用。由于在火災的增長(cháng)期（從起火到轟燃）起火室溫度較低，對建筑構件的影響并不大。同時(shí)，標準升溫曲線(xiàn)并不隨特定建筑的形狀大小、通風(fēng)和圍護結構熱物理性能變化而變化，因此只能代表室內火災中一種較危險的場(chǎng)景，而并不是真實(shí)火災的代表。

　　本文分析的起火室的玻璃或幕墻屬于非耐火構件，以往的經(jīng)驗和試驗研究表明，由于它們耐高溫性能較差，通常在火災的增長(cháng)期破碎，因此這一時(shí)間段的溫度變化對研究玻璃幕墻的火災特性至關(guān)重要。在雙幕墻火災特性計算機模擬中起火室內溫度隨時(shí)間的變化由計算機火災模型計算得到�；馂哪Ｐ屯ㄟ^(guò)求解動(dòng)量、質(zhì)量、能量守恒方程得到溫度在所模擬的空間中的分布。求解過(guò)程中考慮了不同建筑內的形狀、大小、通風(fēng)條件和圍護結構的熱物理特性對火災中的溫度的影響�；馂哪Ｐ陀嬎銜r(shí)需要輸入熱釋放速率作為火源輸入條件。在本文中，擬合火源熱釋放速率曲線(xiàn)時(shí)以權威研究機構的試驗結果為基礎，并考慮了開(kāi)放辦公空間內可燃物的物質(zhì)、火災荷載和擺放方式。

　　三、幕墻采用的雙層玻璃和單層玻璃的破碎條件

　　在計算機模擬中玻璃破碎臨界溫度雙層玻璃取為600℃，單層玻璃取為300℃是在分析國外研究機構的試驗結果基礎上作的假定。

　　另一方面起火層內幕墻破裂后，火焰和煙氣形成的熱氣流在內外幕墻之間的夾層中向上流動(dòng)時(shí)呈貼近外幕墻的趨勢，起火層以上的外幕墻側的溫度較高，內幕墻側的溫度較低，且對于間距為0.8米和2.4米的情況都有類(lèi)似現象。因此，即使內外幕墻采用相同耐火特性的玻璃材料，起火層內幕墻玻璃破裂后，同層或上層的外幕墻比上層的內幕墻承受了更高的溫度，將會(huì )先于上層內幕墻而破裂。其現象與本文中的模擬結果相似。

　　四、內外幕墻之間的間距對火災特性的影響

　　內外幕墻之間的間距大小對火災特性也有較大的影響。內外幕墻間距縮小時(shí)，起火室內幕墻破裂后，受火焰和熱氣流直接沖擊的外幕墻會(huì )在更短的時(shí)間內破碎。由于夾層空間狹小，熱氣流在夾層中升得更快，內外幕墻附近的溫度差別相對間距較大情況將減小。

　　內外幕墻之間的間距較大時(shí)，熱氣流上升需一段距離才能達到外幕墻，在此過(guò)程中熱氣流卷吸更多空氣，溫度下降較快。從起火室內幕墻破裂到外幕墻破裂的時(shí)間差和間距小的相比會(huì )更長(cháng)。同時(shí)，由于內外幕墻間距大，上升的熱氣流在熱煙壓的作用下偏離內幕墻外側噴出，在上升過(guò)程中并不貼近內幕墻外側，因此內幕墻距熱氣流的高溫較遠。