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4.2.4 火灾场景4 71
4.3 试验结论分析与总结 73
第5章结论与展望 75
致谢 77
参考文献 78
附录：源代码 80
第1章 绪论
1.1研究背景及意义
充气膜结构是利用柔性膜材在某种有压差的气体(通常为空气)作用下这一特点，形成一种具有稳定形态及一定刚度的结构形式。充气膜结构一般分为气承式膜结构(air-supported membrane structures)和气胀式膜结构fair-inflated membrane structures)[1]。气承式膜结构主要是通过压力控制系统向建筑物室内充气，从而使室内外保持一定的压力差．同时膜体产生一定的预张力，来保证体系一定的刚度。气胀式膜结构主要是向单个膜构件(通常是管状构件)内充气，使其能够保持足够的内压，然后通过多个膜构件组合从而形成具有一定形状的整体结构。
充气膜结构在民用和航天领域当中都有比较广泛的应用。日本已经建成了东京穹顶和熊本公园穹顶等多个充气膜结构，到1984年美国就已经建造了8个大中型充气膜式体育馆，近年来我国也已经建成了一些，作为游泳馆和临时性的展览馆。充气膜结构也引起了很多学者的研究兴趣，文献中给出了充气膜较详细的有限元分析方法和典型的充气膜结构图片，同时也回顾了充气膜结构的历史[2]。随着2008奥运国家游泳中心中标方案——“水立方”的固护体系采用充气膜结构形式，充气膜在我国将更广泛地被运用到工程实践中。充气膜结构主要有气承式和气胀式两种结构形式。气承式膜结构具有良好的三文受力特性和抗震性能，加上其良好的经济性、气密性、环保节能性以及能够形成大跨度、保温隔热、富氧空间等独特优点，被广泛用于大型场馆如网球场、运动场、会展中心、物流仓库等多种公共设施之中。但目前气承式膜结构( 简称气承膜) 还是有很多问题未得以很好解决，如紧急情况下人员疏散所需时间及计算方法等。目前国内外学者对气承膜紧急情况下人员疏散时，打开应急门后气承膜泄气过程及泄气时间的研究很少，目前可查阅的资料中仅有美国空气支撑结构技术标准ASCE 17—96 ( 简称美国标准) 规定了气承膜紧急情况下人员疏散时泄气时间的简化计算方法。我国《膜结构技术规程》( CECS 158 ∶2004) ( 简称膜结构规程) 并未对此做出相应规定，目前膜结构规程正在修订，专家提出需添加气承膜紧急情况下人员疏散泄气所需时间及其计算方法等相关规[1]。
大量火灾事故表明，大跨空间结构火灾安全问题必须引起高度重视。一旦发生火灾，室内会积聚大量有毒气体，人员生命安全受到较大威胁。据统计，火灾中85% 以上的人员死因归咎于烟气的影响，烟气的危害性主要表现在烟气温度、烟气毒性和烟气能见度这三个方面。对于充气膜，虽然膜材多数是难燃或不燃材料，能够阻止火焰扩散，但高温下膜材及加劲索的力学性能发生变化，比如膜材会被烧融烧穿、内压出现波动、索材预应力损失、弹性模量和承载力等降低，最终导致结构倒塌破坏。
因而研究充气膜结构的抗火性能，首先应从生命安全角度出发，分析火灾下膜面温度场分布特性规律，进而根据膜面温度分布对结构进行区域简化，以便后续结构分析。最后根据烟气流动规律对人员安全疏散进行预测。而且还可以为将来充气膜结构火灾温度场研究提供有力依据。
1.2 国内外研究现状
1.2.1国内研究现状
1.2.2国外研究现状
1.3 本文研究内容和方法
随着现代充气膜结构建筑的发展，尤其是大空间建筑，由于其结构上的特殊性、使用功能的复杂性和人员的大面积聚集等多方面因素, 火灾时所表现的特点与普通建筑有着明显的区别, 通常造成的财产损失和人员伤亡也较一般建筑严重。因此，为了对充气膜结构（大空间）建筑火灾进行有效防治, 本文主要从多个角度出发，以多火源位置为前提进行了一系列研究试验，建立起多个不同的火灾场景，对充气膜结构的大空间建筑建立FDS数值模型，然后应用时下专业的火灾模拟软件——FDS软件进行火灾模拟演示试验，最后得出各个火灾场景温度场分布云图，从而了解其火灾温度场的分布特性。结合相关文献资料和实际数据得出对人员疏散有力的方案或建议等。
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