高层建筑涡激共振的危险性
摘要：本文在经验非线性模型、vickery-basu模型以及广义范德波尔振子模型的基础上，针对矩形超高层建筑涡激振动的“锁定”状态，提出了两种改进的广义范德波尔振子模型，即igvpo-1和igvpo-2，前者适用于“锁定”风速范围内任一折算风速对应的位移响应幅值的预测，后者适用于“锁定”时最大位移响应幅值的预测。最后，结合气弹模型风洞试验测试数据，实现了对两模型中气动参数的拟合。
关键词：高层建筑；涡激共振；危险性
一、关于涡激共振
当风从非流线型的高层建筑结构构件吹过时，气流就从构件表面剥离，在尾流中产生交替的涡流。当涡流从高层建筑结构构件脱离的频率和建筑结构构件的固有频率一致时，就会发生涡激共振。涡激共振(vortex-excitedoscillation)是一种只在某一风速区域内发生的有限振幅振动，最大振幅对阻尼和断面形状有很大的信赖性，一般发生在比较胖的如圆形断面和宽高比b/d=3以下的矩形断面上，而高层建筑中多采用b/d＞3，因此，涡激共振不是一种危险性的发散振动，能通过增加阻尼或者安装适当的整流装置将振幅限制在可以接受的范围内。
二、高层建筑涡激共振锁定模型建立的基本假定
高层建筑受强风振动的影响，所表现出来的气动力极其复杂，这同时也与建筑几何外形、地理原因、风速和振动幅度等因素息息相关，并随着这些因素的变化自身也呈现出许多非线性特征。考虑到来流会在迎风面角点产生分离，导致高层建筑侧面风压长时间停滞在绕流场的尾流区，这就使得在研究建筑侧面风压合力的形成机理和作用机制时，需要考虑的因素极多。因此，我们在分析此类问题的时候，经常会按照普通情况下，认为高层建筑矩形截面横风向气动力是简单地由下面面部分线性组合而成：
第一部分：受到建筑流场与结构振动两者的相互作用，而形成的气动弹性力(motion induced force)，该作用力是建筑结构是为了改变气流流动，从而在建筑走位产生的附加气动力。
第二部分：高层建筑结构静止时，其受到横向气动力荷载作用，我们可以将之看做是是两个方向的横风向荷载的叠加，即来流中侧向紊流产生的荷载，与静止结构尾流中的旋涡脱落而产生的荷载。如果建筑结构处在涡振“锁定”状态，那么横风向结构振动与涡激力的影响作用将大幅度提升，这时候横风向的振动反应会远远超过顺风向，而相比与前面提到的气动弹性，横风向的气动力比小之又小，几乎可以完全忽略。
三、气弹模型风洞试验对加强高层建筑抗风稳定性的作用
针对高层建筑涡激共振“锁定”的特征，本文在经验非线性模型、vickery-basu模型以及广义范德波尔振子模型的基础上，建立了基于超高层建筑气弹模型风洞试验数据的两种改进的广义范德波尔振子模型，简写为igvpo-1和igvpo-2。使用这两种改进的广义范德波尔振子模型能够预测出高层建筑基本振型发生共振锁定时，锁定风速范围内任一风速下的涡振位移响应幅值和最大位移响应幅值，将这两种模型预测值与风洞试验测量值进行比较，结果表明本文提出的这两种理论模型均具有较高的精度。与此同时，笔者还根据高层建筑气弹模型风洞试验所得出的相关数据，对各式各类的斯克拉顿数结构涡激共振提出了预测“锁定风速范围”的计算公式，限于篇幅，此处不表。下图为高层建筑气弹试验模型。
高层建筑结构在风荷载作用下很容易发生静力失稳(扭转发散、横向屈曲)和动力失稳(颤振和驰振)以及风致限幅振动(抖振和涡激共振)。因此设计中除应对高层建筑的静力稳定性、颤振稳定性以及抖振响应作必须的理论分析，还应以模型风洞试验加以佐证。高层建筑的风
洞模型试验主要有节段模型试验、拉条模型试验和建筑气动弹性模型试验，其中节段模型试验又分为静力节段模型试验和动力节段模型试验。节段模型试验周期短，花费少，在高层建筑初步设计阶段的断面选型和颤振分析方面具有优越性，但由于不能准确再现缆索体系中整体和局部振动之间相互作用所产生的阻尼，可能更加低估实际结构的空气弹性的稳定性，高层建筑气动弹性模型试验就具有不可替代的作用。通常设计新颖的高层建筑最终都利用气动弹性模型试验进行抗风稳定性评估。对于高层建筑，风洞实验主要研究高层建筑模型颤振发振风速，紊流、倾斜角、斜风对颤振发振风速的影响，风的静态解析的妥当性，并和部分模型实验作对比，将结果应用于抗风设计中。
用上述建立好的风筒模型对结构涡激共振数据进行预测，并看与经验值是否吻合；采用一组新的数据对其进行测试，归一化后看是否相符；另选一组样本数据测试试验精度，验证其对陌生数据处理的有效性。若相符（吻合）或是输出误差较小，满足规范中的要求，则表明此结构涡激共振模型能正确实现风速的预测，具有实际可用性。经现场人员的同意和配合，并结合有关要求，我们提出并使用综合方差作为判断指标，利用基于用改进的结构涡激共振模型初步对高层建筑涡激共振进行了仿真诊断，实现了对高层建筑斯克拉顿数结构涡激共振的“锁定风速范围”综合判断和未来发展趋势的预测。
高层建筑火灾危险特性及扑救措施实用版
YF-ED-J2470 可按资料类型定义编号 高层建筑火灾危险特性及扑救措施实用版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日
高层建筑火灾危险特性及扑救措 施实用版 提示：该解决方案文档适合使用于从目的、要求、方式、方法、进度等都部署具体、周密，并有很强可操作性的计划，在进行中紧扣进度，实现最大程度完成与接近最初目标。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 随着社会经济的快速发展，各类高层建筑 不断涌现，但是，随之而来的消防安全隐患也 在不断升级。最近，笔者在参与高层和地下建 筑消防安全整治行动中，对高层建筑进行了一 些调研，针对其一旦发生火灾如何扑救进行了 一些思考。 一、高层建筑火灾危险特性的主要表现 一是火势蔓延快、途径多，易形成立体火 灾。高层建筑的各种楼梯通道、管道井、风 道、电缆井等竖向井道多，如果防火分隔处理
不好，发生火灾时就好像一座座高耸的烟囱，成为火势迅速蔓延的途径。尤其是高级旅馆、综合楼以及重要的图书馆、办公楼等高层建筑，还有可燃物品的库房，一般室内可燃物较多，一旦起火，燃烧猛烈，蔓延迅速。加上高楼受气压和风速的影响，易使得整栋建筑物形成立体火场。高强度热辐射会引起临近建筑物燃烧，建筑物内起火，烟火扩散的方向沿着水平方向，再沿着墙壁向上、向下运动，随着空气的对流，越烧越烈，一旦烧透房顶门窗或设备孔洞，火势呈迅速蔓延之势。 二是疏散和进攻途径受限多。高层建筑发生火灾，1、层数多，垂直距离长，疏散到地面或其它安全场所的时间长；2、人员集中；3、发生火灾时由于各竖井空气流动畅通，火势和
涡激振动方法的
科技信息 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ2013年第9期0引言 结构的涡激振动（VIV ）在许多工程领域具有实际意义[1]。例如，涡 激振动可以引起热交换器管的振动；涡激振动还影响上升管道将石油 从海底运输到岸上的动力；涡激振动对于工程结构设计具有重要意 义，例如桥梁、大烟囱，还有船舶和陆地车辆的设计；并且涡激振动还 能引起海洋中的绳索结构的大幅度振动。关于涡激振动的众多问题中 的这几个事例是非常重要的。1研究涡激振动的目的 研究流体涡激振动的目的总的来说就是研究许多对于一般的流 激振荡和对于特殊的涡激振动的影响因素，并且通过物理和数值试 验，理论分析和物理的角度指导设计数据的获取。研究流体涡激振动 的最终目的是为了理解，预测和防止涡激振动（最好是没有阻力的情 况），一部分就像研究在工业中较为关注的流体-结构耦合一样通过 基础的直接数值模拟（DNS 谱方法），通过获得尽可能多的Navier- Stokes （N-S ）数据点（控制参数在期望范围内），还有一部分通过采用 雷诺时均Navier –Stokes 方程（RANS ）,大涡模拟（LES ）（用改进的亚格 子尺度模型），和他们的各种结合来研究。数值模拟方法是受到全新的 测量和流体的流动显示技术的指导和启发，主要是无干扰技术：数字 粒子图像测速技术(DPIV),激光多普勒测速技术(LDV)，TR-PIV ，压敏 涂料，智能材料和其他一些在未来几年一定会出现的手段。这些技术 与大规模的基准实验必定会增强对于采用非常大雷诺数的数值模拟 实验的指导作用[2]。2涡激振动的实验研究 从根本上说，有两种方法用来研究漩涡脱落引起的振动的影响。 第一种方法，通过分析作用在安装在水中或风洞中的圆柱的强迫振动 得到结果。第二种方法，漩涡脱落与物体振动之间的相互作用是通过 直接研究安装在弹性基础上的圆柱得到的，即自激振动。这个基座使 用可调弹簧与阻尼器做成的。事实上，第二种选择是试图直接研究涡 街脱落现象的方法。从另一方面说，第一种方法就是一种分析漩涡脱 落与结构体的振动之间的相互作用的间接方法。 以上两种方法中的每一种方法都有优点和缺点。采用安装在弹性 基底上的圆柱显示激励与系统响应之间的非线性作用的证据。然而， 需要测量和分析的参数的数目显著增加，意味着解释实验结果比较困 难。当采用强迫振动研究时，参数的数目较少，并且在涡激振动的实际 问题中观察到的一些特征可能不出现。可能出现的问题是：圆柱受迫 振动的实验在什么样的条件下相当于安装在弹性基底上的圆柱的实 验。另外，在什么条件下自由振荡的圆柱体可以发生受迫振动？要回答 上面的问题，就必须研究涉及流体振荡相互作用的能量转移的方向： 是从流体转移到物体上或是从物体转移到流体中。众所周知，能量的 转移和力与物体位移之间的相位角有关[3]（e.g.Morsea and Williamson,2006;Morsea,et al.,2008）。 流体流过圆柱后自由振动，这是被观察到的同步的或锁定的现 象。对于低流速的情况，涡旋脱落频率f vs 将与固定圆柱的振动频率f st 相同，即，f st 是由斯特劳哈尔数决定的。随着流速的增加，涡街脱落频率接近圆柱的振动频率f ex 。在这种水流状态下，涡街脱落频率不再随着斯特劳哈尔数变化。反而，涡街脱落频率变得逐渐“锁相放大”到圆柱的振动频率（即，f st ≈f ex ）。如果涡旋脱落频率接近圆柱通常情况下的固有频率f n ，在锁相放大状态下观测到大型物体运动（结构经历近共鸣振动）。 图1安装在弹簧上的圆柱体在空气中自由振动的响应和尾迹特征 同样众所周知的是结构振动接近共振区域时振幅变化和频率捕获可能存在滞后特性—不管是在低速的流体或者是高速流体[4]（Sarpkaya,1979）。滞后回线的两个分支分别与不同的涡旋脱落方式有联系，并且这些分支之间的转变与在0~180°的相位跃变有关系[5]（Krenk and Nielsen,1999）。图1所示为自由振动的小阻尼圆柱结构在锁相放大区域的经典响应[6]（Feng ，1968）。滞后效应在可以清晰地看出，当速度的减少超过一定的范围会获得较高的振幅。同样可以看出涡旋脱落频率和物体振动频率都衰减至接近圆柱体固有频率时发生锁相放大现象。直线St =0.198是代表常量斯特劳哈尔数的线。对于长的、刚性或柔性结构（例如，海洋立管），实际上结构在其整个长度上的频率趋向于多样化的现象更加的复杂。反过来,这产生了预测值最接近实际值的额外的和全方位的流体载荷。当不存在任何同步（锁相放大）时，引射流体载荷和结构以各自的频率振荡。3涡激振动的数值模拟 在相对小雷诺数情况下，流体绕过圆柱体经受（特别是Re=100-1000的时候）涡激振动的数字模型应用在流体力学的一些难题时非常的复杂，例如分离层的扰动，剪切层的不完全转变，基于尾迹附近动力学与涡旋结构动力学之间的尚无法解释的耦合机理的相干长度。对于雷诺数不超过大约15000至20000的情况，大多数实验研究与数值模拟之间的不同归功于向湍流转变的界线的平均位置没有达到足够的上游，即使涡激振动具有二自由度可能会促使不稳（下转第238页） 涡激振动研究方法的探讨 房建党 （上海海事大学物流工程学院，中国上海201306） 【摘要】涡激振动（VIV ）的内容是若干学科的综合，结合了流体力学、结构力学、振动、计算流体力学（CFD ）、声学、小波变化、复杂的解调分析、统计学和智能材料。结构的涡激振动（VIV ）在许多工程领域具有实际意义。涡激振动的研究方法主要有三种：实验研究，数值模拟和半经验公式，这儿我们主要研究涡激振动的实验研究方法和数值模拟。 【关键词】涡激振动；目的；实验研究；数值模拟 【Abstract 】The subject of VIVs is part of a number of disciplines,incorporating fluid mechanics,structural mechanics,vibrations,computational fluid dynamics (CFD),acoustics,wavelet transforms,complex demodulation analysis,statistics,and smart materials.Vortex-induced vibration (VIV)of structures is of practical interest to many fields of engineering.There are three methods on vortex -induced vibration ：Experimental,Numerical simulations,semi-empirical formula,and now we mainly introduce Experimental studies and Numerical simulations on vortex-induced vibration. 【Key words 】Vortex-induced vibration ；Objective ；Experimental ；Numerical simulations 作者简介：房建党（1988，9—），男，汉族，安徽砀山人，上海海事大学在读研究生，机械设计及理论专业，研究方向为港口与海洋装备工程 。 ○高校讲坛○216
圆柱横向涡激振动数值模拟研究
圆柱横向涡激振动数值模拟研究 摘要：以弹性支撑的刚性圆柱体为研究对象，基于k-w SST湍流模型对亚临界状态下的（Re=10000）圆柱横向涡激振动进行数值模拟，探讨单向流体对圆柱横向涡激振动的影响。研究圆柱横向涡激振动现象的产生以及边界层对涡激振动的影响，同时观察该工况下圆柱尾流中漩涡脱落形态，从而验证已有的相关理论。 关键词：涡激振动；边界层；漩涡脱落 1.引言 圆柱涡激振动（V ortex-Induced Vibration，简称VIV）存在于实际工程中的许多领域，特别是随着海洋石油的发展，海洋管道涡激振动而疲劳失效问题越来越受到人们的关注。过去的几十年，国内外许多专家学者对圆柱涡激振动进行了持续不断的研究，并取得了大量的研究成果。Williamson & Govardhan.R [1-6]等人在其综述中对近些年来圆柱涡激振动研究所取得的进展做了详细的阐述。 本文通过将圆柱简化成二维的质量阻尼弹簧系统，建立数值模型，研究单向流动下圆柱横向涡激振动的动力响应及圆柱尾流场中漩涡脱落的过程。基于CFX 软件，采用k-w SST湍流模型对亚临界状态下（Re=10000）圆柱横向涡激振动进行数值模拟研究。 2.控制方程 2.1 流体控制方程 粘性流动的纳维-斯托克斯（Navier-Stokes）连续性方程： 其中：是流体密度；t表示时间；V表示笛卡尔坐标系下的速度向量场；u、v、w分别表示流体在x、y、z方向上的速度；表示笛卡尔坐标系下的向量算子 2.2圆柱运动控制方程 将圆柱简化成质量阻尼弹性系统，只考虑圆柱在垂直与流向的升力作用下，系统的控制方程： 其中m为圆柱体的质量；c为结构系统的阻尼系数；k为弹簧的刚度系数；表示作用在圆柱上垂直于流向的力，即横向升力 3.计算模型设定 计算域的设定及网格模型如图3.1a所示，流体域的左侧为inlet边界，单向
高层建筑火灾扑救通用版
安全管理编号：YTO-FS-PD659 高层建筑火灾扑救通用版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
高层建筑火灾扑救通用版 使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 高层民用建筑，是指十层和十层以上的住宅建筑或建筑高度超过24m的公共建筑高层。高层工业建筑：是指二层及二层以上、建筑高度超过24m的厂房或库房。 (一)特点 1、基本特点。 (1)建筑高大：用途广泛。高层建筑主体建筑高、层数多，多数在主体建筑底层建有裙房(规范规定，高层建筑的底边至少有一个长边或周边长的l/4且不少于一个长边长度，不应布置高度大于5m、进深大于4m的裙房)；高层建筑多数用于住宅、办公、商贸、宾馆及综合使用等。此外，在建筑内用电设备多，可燃物质集中，火灾荷载密度大。 (2)内部竖向管井种类多。电梯井、电缆井、管道井、各种楼梯通道等。此外，设有共享空间的高层建筑，使楼层间互相连通。 (3)消防设施完善。高层建筑设有防火分隔、安全疏散及避难、防排烟等消防设施：同时设有火灾自动报警、自
高层建筑火灾的特点及预防措施
TECHNOLOGY WIND 1高层建筑火灾的特点 在高层建筑火灾中，热对流是火灾蔓延的主要形式，火风压和烟囱效应是使火灾蔓延的动力，高层建筑火灾蔓延迅速，烟囱效应强，极易向上迅速蔓延，几层同时燃烧，形成立体火灾，而且热烟毒气危害严重，直接威胁着人们的生命安全。高层建筑火灾一旦失控，就会酿成冲天大火。 1）烟、火蔓延途径多，容易形成立体火灾，楼层高，建筑内竖向井道多，可燃材料多造成火势蔓延快高层建筑主体建筑多，楼层较高，建筑内楼梯间、电梯井、管道井、风道、电缆井等竖向井道多，如果防火设施不到位，发生火灾时就好像一座座高耸的烟囱，成为火势迅速蔓延的途径，形成“烟囱效应”。据测定，在火灾初期阶段，因空气对流，在水平方向造成的烟气扩散速度为0.3m/s ，在火灾燃烧猛烈阶段，由于高温状态下的热对流而造成的水平方向烟气扩散速度为0.5～3m/s ；烟气沿楼梯间或其它竖向管井扩散速度为3～4m/s 。如一座高度为100m 的高层建筑，在无阻挡的情况下半分钟左右，烟气就能顺竖向管井扩散到顶层。 2）疏散困难，极易造成人员伤亡。a.高层建筑发生火灾时往往人员惊慌、拥挤，易造成踩伤踩死，甚至出现人员跳楼事件。如1985年4月19日哈尔滨天鹅饭店大火，跳楼死亡达9人之多。b.高温、烟气充满建筑物内，能见度降低，易造成被困人员恐慌，增大安全疏散的难度。人员在浓烟中停留1~2min 就可能昏倒，4~5min 就有死亡的危险。c.烟气、毒气等燃烧产物极易造成人员窒息、中毒死亡。国内外大量统计资料表明，高层建筑火灾，死亡人数中50%以上是被烟气毒死的。d.疏散途径少、难度大，高层建筑一是层数多，垂直距离长，疏散到地面或其它安全场所的时间长；二是人员集中，影响消防员登梯的速度和人员疏散的时间，贻误了灭火救援的时机；三是发生火灾时由于各竖井空气流动畅通，火势和烟雾向上蔓延快，普通电梯在火灾时因不防烟火或停电等原因而无法使用，因此，多数高层建筑安全疏散主要是封闭楼梯，而楼梯间内一旦窜入烟气，就会严重影响疏散。这些都是高层建筑发生火灾时进行疏散的不利条件。 3）功能复杂，起火因素多高层建筑层数多，面积大，大多综合性较强，使用功能复杂，集餐饮、娱乐、宾馆、商店、办公等于一身。使用单位多，人员密集，流动性大，各项管理制度就不容易落到实处，火灾隐患和漏洞就容易出现。一是复杂多样的功能，使用的电器设备多，用电荷载大，如果管理不善，出现电器使用不当、乱拉乱扯电线、随意增加负荷等，就会造成电线短路而引发火灾。二是功能多样，结构复杂，设计、施工难度大，稍有疏忽，都会埋下火灾隐患。三是使用明火部位多易引发火灾。同时，高层建筑落雷机会比一般建筑多，如果避雷接地出现问题，也可能在雷击时引发火灾。 2高层建筑火灾的预防措施 高层建筑物火灾一直是令消防部门非常头疼的事情。虽然高层建筑物火灾有其独特之处，但起火原因却与其他类型的建筑物相类似。在导致此类火灾多发的原因方面，以违章操作、乱扔烟头等居多，物业擅自关闭自动泵，云梯高度不够等问题正在影响此类火灾的及时控制。针 对高层建筑物火灾的特点，我们可以采取下列预防措施： 1）靠强化自救措施。高层建筑不同于一般的低矮建筑，火灾发生时，高层建筑主要依靠自身的消防措施来保障安全。目前，国内消防部门云梯车所能达到的高度一般不超过100米，如果几百米高的高楼出现火灾，很难靠外部力量救援。目前，高层建筑的自救措施主要分为主动性和被动性两大类。主动性措施指直接限制火灾发生和发展的技术，如火灾探测报警技术、喷水灭火等灭火技术、烟气控制技术等；被动性措施指提高或增强建筑构件或材料承受火灾破坏能力的技术，如提高建筑构件耐火性能的技术等。这些完善的自救措施，比大量消防队员更能应付突发火灾。 2）加强防火分隔和防排烟。由于建筑使用功能、规模形状不同，地理位置及室内火灾荷载、装饰和陈设等不同，建筑防火规范不可能把各式各样的高层建筑防火都详细地规定下来。这就要求设计人员针对所设计建筑物的具体条件灵活运用，加强防火隔断，增加灭火手段，加强防排烟措施，采用不同的解决办法，达到防火目的。从国内外火灾现场统计来看，超过半数的火灾死亡是烟熏致死，或者被烟熏晕后烧死的。科学的防火分隔设计可以有效地解决这方面的问题。例如，一旦发生火灾，楼梯间、消防电梯间如果能保持较高的气压，逃生者开门进入后，风就会从里面往外吹，将烟雾拒之门外。 3）室内装修选用阻燃材料，在建筑中消除火源是不可能的，但是采用阻燃装饰可避免和减少火灾伤亡以及财产损失。 4）高层建筑物主体较高，所以应做好防雷工作。 5）切实制定和落实本建筑物的消防规定，实行消防安全责任制。将本建筑物的消防安全落实到具体的人身上，让其专门负责。并使负责消防安全的人在做好自己的本职工作基础上，定期向建筑使用人员进行消防安全教育以及逃生自救知识的宣传。 6）定期组织建筑使用人员进行疏散演习，以增强他们应对紧急情况的能力和信心。 7）加强防火管理，控制建筑物内的各种火源，并进行定期检查。对建筑物内的各种电气进行定期检查，以确保不会因电气问题导致火灾的发生。 8）高层建筑结构复杂，所以应在大楼各房间内以及各楼层醒目的地方贴出疏散路线图，以指导人们在火灾发生时安全疏散。 高层建筑因其使用的特殊性和复杂性，具有自己的火灾特点，我们应本着“预防为主、防消结合”的方针，按照政府统一领导、部门依法监管、单位全面负责、公民积极参与的原则，加强高层建筑消防工作，一方面根据规范要求，做好防火分区、防火防烟系统以及安装各种规定的消防设施；另一方面教育人们提高消防安全意识，确保万无一失。使消防安全工作与日益发展的城市建设相适宜，促进地方经济的长远发展。 高层建筑火灾的特点及预防措施 彭 霞 （云南省保山市腾冲县公安消防大队，云南保山678000） [摘要]近几年来，随着经济建设的发展，城市建筑日益向着大型化、多功能化、高层化、地下化发展，高层建筑越来越多，世界上其他很 多国家也是如此，并且高层建筑的使用类型非常复杂，有住宅、旅馆、饭店、写字楼等等。城市建筑的发展彰显着新时期发展的成就，但也为消防工作带来了一定的难度。本文分析了高层建筑的火灾特点并归纳了一些高层建筑火灾的预防措施。[关键词]高层建筑火灾；特点；预防措施 工程技术 155
超高层建筑火灾危险性
超高层建筑火灾危险性 1、火灾荷载大 火灾荷载是衡量建筑区域内可燃物多少的参数，可燃物完全燃烧时产生的热量与建筑面积之比，谓之火灾荷载的密度。其来源主要包括：（1）、建筑装饰材料； （2）、电气设备； （3）、办公与生活用品。 火灾荷载大的潜在的危险因素：一方面会增加火灾时的温度，另一方面会产生大量浓烟与有毒气体。火灾荷载越大，建筑物内发生火灾后参与燃烧的可燃物就越多→燃烧释放的热量就越多→、环境温度就越高→发生轰燃的时间就越短→对人类生命的安全威胁就越大。 2、火灾蔓延快 由于超高层建筑的结构特点，其内部形成各种纵横交错的管道样连通空间，如横向的吊顶、空调风管、排烟管道，纵向的各类管道井、电梯井、电缆井、通风井、楼梯井。如果超高层建筑的竖井房火分隔存在问题，火灾中这些竖井就如同一座高大的烟囱，高度越高其烟囱效应越明显，烟囱效应具有很强的吸引力。使烟火以每秒3-5米的速度迅速向上蔓延，仅1分钟就可将烟火蔓延到200米的高度的空间，使摩天大楼成为一片火海。 3、管理难度大 超高层建筑的功能趋于多样化，通常集办公、商贸、餐饮、娱乐于一
体。管理难度大的标志—— a) 人员流动大； b) 人员的消防安全意识、技能、素质参差不齐； c)擅自使用或扩大使用生活用热原、火原；违章使用电气的现象屡禁不； d) 消防安全责任制、动态管理、教育培训落实不力； 4、救援难度大 安全疏散难度大 1)、疏散的途径有限。 步行楼梯是是人员自救逃生、安全疏散的安全通道。 2）、疏散的有效时间长。 火灾环境中人员密集度1米/人/小时,其通过速度只有75米/分钟;通过能力75人/分钟;(10分钟能疏散750人;如果一栋高层建筑办公楼有3000人办公,在疏散秩序良好的前提下,也需要40-60分钟才能疏散结束，而安全疏散有效时间是5-15分钟；从安全疏散的有效时间来衡量，这对生命安全带来了很大的危险性。 3)、疏散过程中拥挤。 由于疏散过程中的人员惊慌与火灾中的烟雾导致疏散速度慢、人员拥挤、疏散秩序不良。 扑救困难 以2009年2月9日，央视火灾为例，30米以上的大火，救援工作很难开展。
两自由度圆柱体的涡激振动
www.elsevier.nl/locate/jnlabr/yjfls Journal of Fluids and Structures 17(2003)1035–1042 Special Brief Note Vortex-induced vibration of a cylinder with two degrees of freedom N.Jauvtis,C.H.K.Williamson* Mechanical and Aerospace Engineering,Cornell University,252Upson Hall,Ithaca,NY 14853,USA Received 2July 2002;accepted 21March 2003 Abstract In this work,we study the response of an elastically mounted cylinder,which is free to move in two degrees of freedom in a ?uid ?ow,and which has low mass and damping.There has been a great deal of work concerned with bodies restrained to move in the direction transverse to the free stream,but very few studies which comprise motion in both the transverse (Y )and in-line (X )directions.In such cases,it has generally been assumed that in-line response would dramatically change the character of the wake vortex dynamics as well as the transverse body response.We ?nd in the present work that,surprisingly,the freedom to move in two directions has very little effect on the transverse response,the modes of vibration,or the vortex wake dynamics (for a body of similar low mass ratio (relative density)in the range m n ?5225).For low values of normalised velocity (U n B 224)below the classical synchronisation regime for transverse response,we ?nd two in-line vibration modes,which are associated with symmetric and antisymmetric vortex wake modes,corresponding well with the modes discovered by Wooton et al.and by King for a ?exible cantilever.Coupled with a parallel effort by D.O.Rockwell’s group at Lehigh,these experiments form the ?rst such studies in which both the oscillating mass and the natural frequency are precisely the same in the X and Y directions.A principal conclusion from this investigation is that it demonstrates the validity,for bodies in two degrees of freedom,of employing the existing comprehensive results for bodies restrained to vibrate only in the transverse Y -direction,even down to low mass ratios of m n ?5: r 2003Elsevier Ltd.All rights reserved. 1.Introduction Vortex-induced vibration of structures is of practical interest in many branches of engineering,for example in aeroelastic applications where the ?uid is air,yielding mass ratios m n of order 100(m n =mass of oscillating structure/displaced ?uid mass),or in hydroelastic applications in water,where m n is of order 1or 10.In most practical cases,cylindrical structures (such as riser tubes or heat exchangers;to name two examples)have a mass ratio,which is the same in both the streamwise (X )and transverse (Y )directions,and the same natural frequencies in these two directions.Contrasting with previous studies,we therefore focus on a design which ensures similar mass and similar frequencies in these two directions,and we introduce the resulting pendulum apparatus later in Section 2. The problem of vortex-induced vibration of cylinders free to respond transverse to the ?uid ?ow has been well studied,and several reviews discuss this problem [see Sarpkaya (1979);Bearman (1984);Naudascher and Rockwell (1993);Sumer and Fredsoe (1997),for example].The work of Feng (1968)at high mass ratios,m n ?320;demonstrates that the resonance of a body,when the oscillation frequency coincides with the vortex formation frequency,will occur over a regime of normalised velocity U n (where U n ?U =f N D ;f N ?natural frequency;D ?diameter)such that *Corresponding author. E-mail address:cw26@https://www.360docs.net/doc/0e8208538.html, (C.H.K.Williamson). 0889-9746/03/$-see front matter r 2003Elsevier Ltd.All rights reserved.doi:10.1016/S0889-9746(03)00051-3
高层建筑火灾的逃生(2021版)
Safety issues are often overlooked and replaced by fluke, so you need to learn safety knowledge frequently to remind yourself of safety. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 高层建筑火灾的逃生(2021版)
高层建筑火灾的逃生(2021版)导语：不安全事件带来的危害，人人都懂，但在日常生活或者工作中却往往被忽视，被麻痹，侥幸心理代替，往往要等到确实发生了事故，造成了损失，才会回过头来警醒，所以需要经常学习安全知识来提醒自己注意安全。 越来越多的高层建筑在极大地美化城市空间格局的同时，诸多的安全问题就突现出来，其中火灾中如何逃生就显的尤为重要，据有关资料显示，如今世界上最高的登高消防车能伸到20层楼，再高的位置就无能为力了，这也就是说，居住在高楼大厦中的人，在突发的火灾事件中，要想逃生，很大程度上要靠自救，因此，学习和掌握一些在火场中逃生的技巧，就很有必要。一、火灾发生初起，要立足实际，机智灵活，充分利用建筑内的消防设施将火灾扑灭 1、高层建筑一旦发生火灾，首先要镇静，不要惊慌失措，要迅速找到着火的部位，若是初起火灾，要设法扑救。如是电器起火，先关上电源，如是天然气、煤气、液化气起火先关上气，然后用灭火器将火扑灭。确实无能力扑救时，尽快设法打火警电话报警。 2、要设法自救，以最快的速度离开火场。首先必须对建筑的消防设施有所了解，看有无紧急通道和安全楼梯，若有而且畅通，那你的生命就有了安全保险系数。若没有，就必须利用一般的楼梯逃生，但
圆柱体涡激振动缩尺实验的相似关系研究
International Journal of Fluid Dynamics 流体动力学, 2014, 2, 35-45 Published Online September 2014 in Hans. https://www.360docs.net/doc/0e8208538.html,/journal/ijfd https://www.360docs.net/doc/0e8208538.html,/10.12677/ijfd.2014.23004 Study on the Similarity Relation of Model Test of Vortex-Induced Vibration on Circular Cylinders Yang Zhou*, Weiping Huang Shandong Provincial Key Laboratory of Ocean Engineering, Ocean University of China, Qingdao Email: *edit502@https://www.360docs.net/doc/0e8208538.html, Received: Aug. 10th, 2014; revised: Sep. 1st, 2014; accepted: Sep. 8th, 2014 Copyright ? 2014 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.360docs.net/doc/0e8208538.html,/licenses/by/4.0/ Abstract An experimental method, based on Reynolds number similarity, of the vortex-induced vibration (VIV) of circle cylinders is proposed to achieve VIV similarity between prototype and tested model. The VIV response of a circle cylinder is closely related to Reynolds number because the mode of vortex shedding highly depends on Re. However, the scaled model test of circle cylinder’s VIV is designed based on Froude number similarity but Reynolds number is not similar under the same fluid for both model and prototype. Therefore, the VIV response of tested model is not similar to that of the prototype because they have different vortex shedding modes. It means that the test results can not be used to predict the VIV response of the prototype according to the scaling law based on Froude number similarity. The prototype and three scaled models with different simi-larity schemes have been simulated using CFD to validate the method and at the same time, expe-riments are compared. The numerical results show that the similarity between prototype and model is satisfying by Reynolds number similarity, and it is in accordance with both Froude num-ber and Reynolds number similarity. But the similarity between prototype and model is not satis-fying by Froude number similarity. The experimental results show that the similarity of period of the vortex shedding is satisfying by Reynolds number similarity but not satisfying by Froude number similarity. As a result, Reynolds number similarity should be used in the scale model test instead of Froude number similarity when studying the characteristics of VIV. Keywords Vortex-Induced Vibration (Viv), Cylinder, Cfd, Reynolds Number Similarity, Froude Number Similarity *通讯作者。
试论高层建筑火灾的扑救对策(最新版)
( 安全论文 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 试论高层建筑火灾的扑救对策 (最新版) Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.
试论高层建筑火灾的扑救对策(最新版) 摘要：随着城市经济的发展，城市人口密集，土地昂贵，城镇的高层建筑和超高层建筑越来越多。目前，我国高层建筑正朝着现代化、大型化、多功能化的方向发展，由于高层建筑楼层高，功能复杂，设备繁多，一旦发生火灾，不能像一般建筑那样从外部进行灭火，给扑救工作和人员疏散带来了很大的困难，容易造成重大的经济损失和人员伤亡事故。国内外高层建筑的火灾已发生多起，有的造成了严重的危害。高层恶性火灾在20世纪70-80年代曾经肆虐美国、日本等地，而我国则是在20世纪80-90年代较为严重，如1985年4月19日零点左右，黑龙江哈尔滨市天鹅饭店发生一起特大火灾，起火原因是一外国人在八楼1116房间吸烟所致。这起火灾燃烧面积505㎡，造成10人死亡，其中坠楼死亡9人，烟熏窒息死亡1人，直接财产损失24.9万元。
为此，对高层建筑的灭火工作必须高度重视，认真研究高层建筑的火灾规律、火灾特点和扑救措施，以适应高层建筑大量涌现的发展趋势的需要。 关键词：高层建筑火灾特点救人供水排烟 一、高层建筑特点 1、建筑结构复杂 （1）高层建筑主体建筑高、层数多，如深圳国际贸易中心大楼，主体建筑高155米，共55层。（2）周围有裙房。按规定主体建筑至少留有1/4边不设裙房，裙房内设有锅炉房、变压器室、配电间、厨房、餐厅、仓库等。（3）形式与结构多样，形式有四方形、塔型、阶梯形、凹形、人形等。结构体系有框架、剪力墙、筒体等。（4）竖井、管道多。有电梯井、电缆井、楼梯井、管理井等，有排风管、水管、电线管道等。竖井、管道是火灾蔓延的重要途径。（5）用电设备多。如各种照明灯具，电冰箱、电视机、电梯、自动空调、自动窗帘等。 2、功能复杂，人员密集
海洋立管涡激振动计算方法进展_秦延龙
第23卷第4期2008年8月中国海洋平台CHI NA O FFSH OR E PL AT FO RM V ol.23N o.4A ug.,2008收稿日期:2008-01-22 基金项目:国家863计划海洋领域重大项目(2006AA09A104)作者简介:秦延龙(1956 ),男,高级工程师,从事海洋工程及深海采油平台研究。 文章编号:1001 4500(2008)04 014 04 海洋立管涡激振动计算方法进展 秦延龙, 王世澎 (中国石油集团工程技术研究院,天津300451) 摘 要:针对海洋立管的涡激振动的计算问题,评述了近年来国内外研究进展,并对未来的发展趋势进行 展望。 关键词:涡激振动;计算方法;经验模型;CF D 中图分类号:P75 文献标识码:A COMPUTATIONAL METHODS PROGRESS OF THE VORTEX INDUCED VIBRATION OF OCEAN RISERS QIN Yan long, WA NG Shi peng (CNPC Research Institute of Engineering Technolog y,Tianjin 300451,China) Abstract:T his paper reviews the liter ature on the com putational metho ds used to investi gate vor tex induced vibration (VIV )of ocean risers in r ecent years.Through conclusion, highlighting the natur e of VIV and how to reduce vibration amplitude ar e the key w ork in the future. Key words:vo rtex induced vibration;com putational m ethods;em pirical models;CFD 0 简 介 海洋立管是海洋平台或钻探船舶与海底井口间的主要连接件。立管系统在工作期间,内部有高压的油和气通过,外部承受海洋环境荷载、冲击荷载以及浮式装置运动等,受力复杂。当波浪、海流经过立管时,在一定的流速下会产生漩涡脱落,使得立管发生横向振动,导致立管疲劳破坏,不仅影响工程进展,而且可能产生严重的环境灾害,因此立管系统的涡激振动问题,受到各国学者的重视,进行了大量的实验和数值模拟工作,并且建立了很多涡激振动模型。本文依托于国家863计划海洋技术领域重大项目 深水半潜式钻井平台关键技术 ,针对国内外近年来关于涡激振动计算方法进行归纳总结与评述。 对于海洋工程而言,涡激振动(VIV)的分析方法主要有两种:(1)通过实验或参数预测的手段,依靠试验数据去获得有效的计算结果;(2)利用CFD 技术求解Nav ier Sto kes 方程,直接求得水动力项。具体如图1所示。 然而,随着近来计算机软硬件以及CFD 计算方法的发展,越来越多的研究者开始采用数值方法。数值方法可以在理想的条件下精确控制影响参数的量值。可以准确地追踪流体力、结构的位移以及流场信息,而不需要像模型实验中那样从实验仪器中提取并经过复杂的数据处理手续。