楼梯结构对烟气蔓延及安全疏散的影响研究_邓军.pdf

文章编号:1009-6094(2023)03-0704-09楼梯结构对烟气蔓延及安全疏散的影响研究*邓军1，2，赵恒1，康付如1，王彩萍1(1 西安科技大学安全科学与工程学院，西安 710054;2 西安科技大学陕西省煤火防治重点实验室，西安 710054)摘要:为研究高层建筑火灾中楼梯结构对烟气蔓延的影响，运用 PyroSim 软件建立不同结构楼梯间的数值模型，使用FDS 软件进行火灾烟气蔓延数值模拟，观测记录不同工况下烟气宏观高度随时间的变化，通过 SPSS 软件对观测值进行拟合分析，再结合烟气蔓延过程中楼梯间的温度、能见度及CO 体积分数的变化情况，对人员安全疏散条件进行分析。结果表明:不同楼梯结构对烟气蔓延的阻碍作用差异明显，并且烟气在不同结构楼梯间内蔓延的宏观高度与时间均呈二次函数关系，其中具有中部隔墙结构的楼梯间防烟效果最佳，无梯井结构的楼梯间次之，存在梯井结构的楼梯间防烟效果最差，但综合各因素考虑，无梯井结构的楼梯间更有利于人员安全疏散。关键词:安全工程;高层建筑;楼梯间火灾;数值模拟;FDS 软件;拟合分析中图分类号:X932文献标志码:ADOI:10.13637/j issn 1009-6094.2021.1858*收稿日期:2021 10 21作者简介:邓军，教授，博士生导师，从事煤火灾害防治、消 防 技 术、防 灭 火 材 料 研 究，ada2324 sohu com。基金项目:陕西省国际科技合作计划项目(2020KW 026);国家自然科学基金青年项目(51804247)0引言高层建筑发生火灾时，楼梯间是受灾人员逃生的生命通道。当火源位于楼梯间或合用前室时，烟气会在极短的时间内沿楼梯间迅速向上蔓延，一旦受灾人员在逃生的过程中吸入过量的有毒有害烟气，就会导致晕厥乃至死亡。因此，在建筑性能化防火设计中应不断优化高层建筑楼梯间的防排烟性能，最大程度减缓烟气在楼梯间内蔓延的速度，从而为受 灾 人 员 创 造 更 多 的 可 用 安 全 疏 散 时 间(Available Safety Egress Time，ASET)。GB/T 512512017建筑防烟排烟系统技术标准1 中指出，建筑高度小于或等于 50 m 的公共建筑、工业建筑和建筑高度小于或等于 100 m 的居住建筑，其防烟楼梯间、独立前室、共用前室、合用前室及消防电梯前室应采用自然通风系统。因此，该类建筑的性能化防火设计也基本是以自然通风为前提展开研究。2011 年，Zhang 等2 首先将比例试验与理论分析相结合，推导出了竖井内烟气层的无量纲上升时间与高度的关系。Ji 等3 通过建立等比例模型对楼梯间火灾的烟气温度分布规律及中性面的位置进行了分析。2015 年，陈艳波4 最先通过 FDS 软件模拟了高层建筑楼梯间不同开窗条件下的烟气蔓延情况，得出逐层设置自然排烟窗的排烟效果最佳。图 1电梯井与楼梯间烟气蔓延对比图Fig 1Comparison chart of smoke spread betweenelevator shaft and stairwell2020 年，张军5 首次进行了高层建筑楼梯间烟气蔓延全尺寸试验，并结合数值模拟进行分析，系统地探究了楼梯间门窗开闭条件、火源位置及功率对火灾烟气蔓延的影响。李宗翔等6 针对老式楼房垃圾道竖井进行了火灾数值模拟，得出了 CO 等有毒气体对人员安全疏散时间的影响。李贤斌等7 通过 FDS软件对比分析了挡烟垂壁高度、排烟口大小及数量、水喷淋系统、补风量和火源功率对扁平大空间内烟气蔓延的影响。在前人对高层建筑楼梯间火灾的研究中，关于建筑局部结构对火灾烟气蔓延影响的研究较少，而楼梯间作为一种特殊的竖井结构，如图 1 所示，虽然上下贯通，但楼梯对烟气的竖向蔓延具有较明显的阻碍作用。因此，楼梯结构对火灾烟气蔓延影响的研究具有重要意义。本文使用 FDS(Fire DynamicsSimulator)软件对楼梯间前室火灾进行数值模拟，对比分析楼梯中部结构对烟气蔓延的影响，并利用SPSS(Statistical Product and Service Solutions)软件对烟气宏观高度观测值进行拟合分析，并对楼梯间内温度、能见度与 CO 体积分数的变化情况进行分析，最终找出更有利于人员安全疏散的楼梯结构。407第 23 卷第 3 期2023 年 3 月安全 与 环 境 学 报Journal of Safety and EnvironmentVol 23No 3Mar，20231火灾数值模型的建立本文以西安某高层住宅建筑为原型，截取楼梯间及其前室进行火灾烟气蔓延研究，首先运用PyroSim 软件建立数值模型。1)模型尺寸:该建筑为 18 层，层高为 3 m，墙壁厚度为 0.2 m，楼梯间及其前室面积为 4.8 m 5.4m，防火门尺寸(宽 长)为1.0 m 2.0 m，楼梯间顶部设置有面积为 1 m2的通风口，窗口尺寸(宽 长)为 0.6 m 1.0 m。楼梯间外窗开放时，能够排出部分烟气，但会形成明显的烟囱效应8，考虑最不利原则，排烟窗口与防火门均设置为开放状态。单层结构布局见图 2。2)工 况 设 置:为 便 于 消 防 皮 管 的 通 过，GB 500162014建筑设计消防规范 推荐梯井宽度大于 15 cm，但由于高层建筑每层均设有消火栓，消防皮管无需从楼梯井穿越，且现有建筑中存在不设梯井的情况，为探究该结构对烟气蔓延的影响，以楼梯中部结构为单一变量，模拟 3 种工况下烟气在楼梯间的蔓延，各工况设置见表 1。表 1不同楼梯结构工况设置Table 1Settings for different stair structure working conditions工况编号楼梯两段之间的结构现有建筑楼梯井口结构设计情况工况一中部有宽度为 0.2 m 的梯井在现有建筑中，多数楼梯中部设有不同宽度的梯井工况二中部无梯井无梯井结构对施工支模工艺的要求较高，在建筑中使用较少工况三中部有厚度为 0.2 m 的隔墙该结构多用于剪式楼梯间，因造价等原因极少使用在普通楼梯间内不同工况楼梯间构造俯视图见图 3。3)火源设置:合理的火源设置会提高数值模拟试验与真实火灾的相似程度，楼梯间火灾多为电动车自燃引发，因此可燃物选取为泡棉(foam)与聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，PVC)材料来模拟电动车燃图 2一层楼梯间及其前室三维俯视图Fig 2Three-dimensional top view of the firstfloor and its front room烧9。电动车经常停放于楼梯间前室，因此火源位置也设置于此。火源热释放速率(Heat eleaseate，H)会影响烟气的释放量，H 越大，燃烧反馈给材料表面的热量就越多，造成材料热解速度加快和挥发性可燃物生成量的增多。t2模型被广泛用来预测热释放速率10，其计算公式为Q=bt2(1)式中Q为热释放速率，kW;b 为火灾发展系数，kW/s2;t 为火灾发展时间，s。根据美国消防协会(National Fire Protection Association，NFPA)的分类，上述可燃物的火焰蔓延等级为中级，火灾发展系数b 取 0.011 7 kW/s2;工况一模拟火灾发展时间为430 s，因此热释放速率上限设置为 2 163.33 kW。由于实际火灾中可燃物有限，火源热释放速率不会持续增长，工况二与工况三作为对照组，热释放速率上限设定同上。4)环境参数:室内外温度均设置为 20，气压设置为 pa=101.5 kPa。5)网格设置:PyroSim 软件建模过程中，模型网格尺寸的划分直接影响到 FDS 软件大涡模拟计算的精度，网格尺寸越小，模拟精准度越高，但计算量也会以2 次方量大量增加。基于 FDS 的火灾数值模拟研究中多以火源特征直径 D*来确定网格的最低精度11，其计算公式为D*=Q0cpT0g1/()22/5(2)图 3不同结构楼梯间构造俯视图Fig 3Top view of staircase structureswith different structures5072023 年 3 月邓军，等:楼梯结构对烟气蔓延及安全疏散的影响研究Mar，2023式中D*为火源特征直径，m;Q 为火源功率，kW;0为空气密度，kg/m3;cp为空气比热容，kJ/(kgK);T0为环境温度，K;g 为重力加速度，m/s2。相关研究表明，网格边长小于火源特征直径的1/10 时模拟精度良好12，由上式得火源特征直径D*3.602 m，该模型单元网格尺寸(长 宽 高)设置为0.2 m 0.2 m 0.2 m，符合模拟精度要求，模型整体尺寸(宽 长 高)为 5.4 m 6 m 54 m，网格数量为 218 700。2数值模拟与分析2.1烟气蔓延数值模拟2.1.1烟气羽流前锋的界定方法通过 FDS 火灾动力学软件大涡模拟13 计算不同工况的火灾发展状况，利用 Smoke view 软件对模拟结果进行输出。该软件所输出的烟气蔓延动态结果由多帧高清图像组成，用户能够在三维可移动视角下，从任意方向观察某一时刻的静态烟气，因此采用目测观察的方法来界定烟气羽流前锋的位置14。2.1.2烟气水平蔓延过程火灾发生初期，由于火源位于合用前室，烟气首先在前室内横向蔓延，经羽流射流、顶棚射流阶段，填充前室窗口以上的空间，随后沿前室窗口及楼梯间防火门顶部，不断向室外及楼梯间溢出，进入竖向蔓延阶段。3 种工况横向蔓延过程相同，见图 4。图 4烟气在前室内的横向蔓延过程Fig 4Horizontal spreading process of smokein the front chamber由于楼梯间前室空间狭小，火灾发生2 s 内烟气羽流已接触天花板，顶棚射流阶段至扩散发展阶段共用时8 s，至20 s 时烟气填充整个前室，并持续、稳定地向楼梯间蔓延。2.1.3烟气竖向蔓延过程1)工况一:楼梯中部存在梯井。在该结构楼梯间中，烟气羽流前锋沿楼梯中部梯井迅速向上层蔓延，同时烟气沿楼梯斜顶横向扩散，并迅速填充单层楼梯间。在430 s 时烟气已填充 18 层楼梯间。截取t=10 s、t=60 s、t=180 s、t=430 s 时烟气在楼梯间的蔓延情况，见图 5。2)工况二:楼梯中部无梯井。由于无梯井结构，烟气羽流的垂直蔓延路径受阻，使得烟气先沿楼梯斜顶横向扩散，后在楼梯中部形成溢出型羽流。该楼梯结构明显减缓了烟气在竖直方向上的蔓延速度，在430 s 时烟气仅蔓延至第 14 层，工况二不同时刻烟气在楼梯间的蔓延情况见图 6。图 5工况一条件下不同时刻烟气在楼梯间的蔓延情况Fig 5Spread of smoke in the stairwell at different timeunder working condition 1图 6工况二条件下不同时刻烟气在楼梯间的蔓延情况Fig 6Spread of smoke in the stairwell at different timeunder working condition 2607Vol 23No 3安全 与 环 境 学 报第 23 卷第 3 期3)工况三:楼梯中部存在隔墙。该楼梯结构限制了烟气的竖向蔓延路径，迫使烟气沿楼梯斜顶螺旋上升，并且在该结构中无法形成竖向烟气羽流，更大程度上减缓了烟气的竖向蔓延速度，在430 s 时烟气仅蔓延至第 13 层，工况三不同时刻烟气在楼梯间的蔓延情况见图 7。图 7工况三条件下不同时刻烟气在楼梯间的蔓延情况Fig 7Spread of smoke in the stairwell at different timeunder working condition 32.2烟气竖向蔓延模拟结果定量分析2.2.1烟气层高度界定由于烟气在楼梯间的扩散规律复杂，在计算机模拟中无法直接得出各时刻烟气在三维模型中的高度数据。同时，烟气羽流前锋烟密度较低，对人员逃生疏散影响较小，以此判定楼梯间烟气蔓延高度并不合理，因此以烟气在楼梯结构中产生顶棚射流现象为条件，来界定烟气层的高度。以 10 s 为时间间隔，对烟气层宏观高度进行观测记录，并绘制 3 种工况下烟气高度随时间变化的散点图，见图 8。2.2.2观测值曲线拟合使用 SPSS 软件对 3 种工况的观测值进行回归曲线估计。在回归曲线拟合分析中，2表示回归方程与观测值的拟合度，其值越趋近于 1，表示曲线拟合程度越高。各工况的曲线估计结果表明，二次函数的拟合程度最佳，3 种工况的拟合度 2分别为0.998、0.996 和 0.997，均大于 0.99，因此各拟合方程基本符合各工况烟气高度随时间变化的规律，工况一、二、三的拟合方程分别见式(3)、(4)、(5)。x1=0.127y21+0.721y1+10.141(3)x2=0.267y22 1.529y2+18.305(4)x3=0.269y23+0.565y3+10.225(5)式中x1、x2、x3分别为工况一、二、三的时间，s;y1、y2、y3分别为工况一、二、三的烟气高度，m。2.2.3拟合结果分析从 3 种工况的拟合结果中可以看出，观测值与拟合值在前20 s 内拟合度较低。这是因为火源位于合用前室，前10 s 烟气由前室向楼梯间水平蔓延，与烟气在楼梯井内的蔓延条件不符;后 10 s 烟气刚蔓入楼梯间，需经过短暂的局部充填阶段，再到达稳定充填阶段。因此令各拟合方程的定义域为 x 20 s。各工况烟气高度随时间变化拟合曲线见图 9。由图 9 可知，工况一条件下烟气蔓延至顶层的拟合预测值为 419 s，工况二和工况三烟气蔓延至顶层的预测值分别为 740 s 和 825 s，工况一与工况二、三相比分别相差 321 s 与 406 s，可见不同楼梯间结构对烟气蔓延时间影响显著。为检图 8各工况烟气层高度随时间变化观测值散点图Fig 8Scatter plot of observed value of smoke layer heightover time under different working conditions图 9各工况烟气高度随时间变化拟合曲线Fig 9Fitting curves of smoke height with time underdifferent working conditions7072023 年 3 月邓军，等:楼梯结构对烟气蔓延及安全疏散的影响研究Mar，2023验拟合预测结果的准确性，对工况二、三进行加时数值模拟，其模拟结果与预测值基本相符，证明了楼梯间烟气蔓延的宏观高度随时间的变化呈二次函数关系。2.2.4烟气蔓延速度分析为探究烟气在楼梯间蔓延速度的变化情况，分别对式(3)(5)中的时间变量求导，得到各工况烟气蔓延速度与烟气高度的关系式，见式(6)(8)。dy1dx1=10.254y1+0.721(6)dy2dx2=10.552y2 1.529(7)dy3dx3=10.538y3+0.565(8)根据式(6)(8)绘制各工况烟气蔓延速度与烟气高度的曲线，见图 10。图 10各工况烟气蔓延速度随烟气高度变化Fig 10Variation of smoke spreading speed with smokeheight under different working conditions由图 10 可见，3 种工况下烟气在楼梯间的蔓延速度均呈初期较快、后期逐渐稳定的态势。工况一、二中烟气初期蔓延速度较为接近，在 3层下的蔓延速度接近 0.4 m/s，但随楼层高度增加，工况二中烟气的蔓延速度较工况一有了十分显著的下降，并在后期的蔓延速度稳定在 0.04 m/s 左右，仅为工况一的 50%，这也表明楼梯梯井结构为烟气竖直蔓延提供了快速通道，不利于楼梯间防烟，在自然通风建筑设计中应予避免。对比工况二、三的烟气蔓延速度发现，两者蔓延前期的速度差别较大，工况三中烟气蔓延初期的最高速度为 0.21 m/s，仅为工况二的 60%，而随蔓延高度的增加两者速度逐渐接近统一，由此可见楼梯中央隔墙在烟气蔓延初期有更好的防烟效果。2.2.5蔓延速度与现有试验结果对比分析烟气在竖直方向的流动速度通常为 1 5 m/s，对比试验结果可见楼梯结构极大程度上阻碍了烟气的竖直运动。对比刘朋等8 的楼梯间烟气蔓延数值模拟结果，在全开窗自然通风条件下，烟气 250 s 时蔓延至第 10 层，工况二蔓延速度与其基本相符。对比朱路等15 的高层建筑楼梯间火灾相似模拟结果，在无外界风作用下，烟气在 6 层以下的平均蔓延约为0.23 m/s，在180 s 时到达第12 层，蔓延后期速度小于0.1 m/s，工况一结果与其相符。各数值模拟结果基本一致，表明烟气在楼梯间的蔓延规律具有相似性。对比国内 1/3 尺寸楼梯间火灾试验台烟气蔓延速度实测值16 17，初期流速为 0.2 0.4 m/s，在150 s 时烟气前锋到达第 12 层，各工况中烟气在楼梯间内的运动速度与其基本相符，这也印证了本模拟结果的准确性。经对比分析，模拟结果与实际值存在差异的原因主要有:1)火源功率的不同;2)火源位置的不同;3)不同外界风压的作用;4)楼梯结构与尺寸不同。2.3温度变化数值模拟在建筑火灾中，烟气蔓延过程中还携带着较大的热量，使途经区域产生局部高温，极易灼伤人体皮肤及呼吸道，阻碍人员疏散逃生。通过 FDS 火灾动力学软件对3 种工况下楼梯间温度进行模拟计算，通过 Smoke View 软件对楼梯间切面温度随时间变化情况进行观测，分别截取 t=60s 和 t=600 s 楼梯间温度切面，见图 11。图 11各工况 60 s 与 600 s 楼梯间温度切面图Fig 11Sectional view of temperature in staircase at 60 sand 600 s under different working conditions从图 11 可以看出，高温区域主要集中在着火层807Vol 23No 3安全 与 环 境 学 报第 23 卷第 3 期楼梯间顶棚，工况一与工况二中最高温度均为 120，工况三中最高温度达 170，但在着火层以上的楼梯间中，工况三中温度明显低于工况一与工况二。为进行更加精准的定量分析，在一 四层楼梯间内分别设置热电偶，各热电偶距楼梯地面高度均为1.5m，其竖直坐标分别为 z=3 m、z=6 m、z=9 m、z=12 m，各工况下热电偶数据输出结果对比见图12。图 12各工况楼梯间 z=3 m、z=6 m、z=9 m、z=12 m 处温度随时间变化Fig12Variation of temperature with time at z=3 m，z=6 m，z=9 m，z=12 m in staircase under different working conditions分析图 12 中各楼层温度随时间变化曲线可知，在着火层楼梯间内工况三平均温度最高，3 m 处平均温度高达 100，高于工况一近 25，但随楼层的升高工况三中平均温度下降梯度大于工况一及工况二，在 z=9 m 和 z=12 m 处平均温度低于工况一及工况二。造成上述现象的原因是工况三楼梯中央隔墙结构阻碍烟气向上蔓延的同时，也使高温烟气在着火层楼梯间顶棚积聚，导致局部温度高于工况一与工况二。2.4能见度变化数值模拟能见度是火场人员逃生的重要指标，浓密的烟气会阻挡逃生人员的视线，造成人员心理恐慌，降低人员的逃生速度。在楼梯间模型 x=2.2 m 处设置能见度(visibility)监测切片，模拟得到楼梯间内能见度随时间的变化情况，分别截取 60 s 和 180 s 时楼梯间能见度切面，见图 13。从图 13 可以看出，一旦楼梯间被烟气填充，能见度迅速由 30 m 下降至 3 m 以下，这是因为楼梯间内空间狭小，烟气无法迅速排出窗外，烟气不断积图 13各工况 60 s 与 600 s 时楼梯间能见度切面图Fig 13Visibility cross-section diagrams of 60 s and 600 sstairwells under different working conditions9072023 年 3 月邓军，等:楼梯结构对烟气蔓延及安全疏散的影响研究Mar，2023聚。并且，在不同工况下，烟气已填充的楼梯间内，能见度均已低于人员安全疏散指标 10 m，这也表明了楼道内电动车起火的危险性极高。2.5CO 体积分数变化数值模拟CO 是火灾烟气中的主要有毒气体，CO 会与血红蛋白结合导致人体急性缺氧，吸入过量 CO 会导致头晕、乏力、呕吐等，严重者会出现意识丧失乃至死亡。火灾中，CO 的产生是由不完全燃烧造成的，这与火源处氧气的供给量相关，受通风条件的影响，同时，CO 的释放量与可燃材料的种类也密切相关。分别在一 四层楼梯平台 1.5 m 处设置 CO 测点，各工况楼梯间 CO 体积分数的变化情况见图 14。图 14各工况楼梯间 z=3 m、z=6 m、z=9 m、z=12 m 处 CO 体积分数随时间变化Fig 14Variation of CO volume fraction with time at z=3 m，z=6 m，z=9 m，z=12 m in staircaseunder different working conditions对比各工况不同位置 CO 体积分数随时间的变化情况发现，一层 z=3 m 处，工况三中 CO 体积分数在稳定后高于工况一与工况二约 47%，分析其原因为隔墙结构加剧了烟气的小范围积聚，导致局部 CO浓度较高。二 四层处，各工况 CO 体积分数均未有明显变化，但工况一始终小于工况二与工况三，这是因为工况一中烟气竖向蔓延速度较快，CO 扩散较快，使得局部 CO 体积分数有所降低。但从整体来看，各工况中空气中的 CO 体积分数均低于危险值0.1%，不会对人员疏散产生影响。2.6人员安全疏散分析研究建筑火灾烟气蔓延的最终目的是为了保证受灾人员的安全疏散，优化建筑防烟性能可以有效延长可用安全疏散时间(ASET)。不同工况下人员安全疏散条件对比见表 2。从表 2 可以看出，工况一中烟气充满整个楼梯间的平均速度较快，工况二与工况三平均速度相近，仅相差近 0.01 m/s，可见后两者的防烟性能对人员疏散的影响差别甚微。根据 NFPA 标准18，对比各结构楼梯间的温度条件对人员疏散的影响，工况一在各楼层 1.5 m 处的平均温度均为各工况中最低，人员耐受时间在 1230 min;工况二在相同位置的平均温度均高于工况一近 12，但一楼平均温度仅 83，人员在该温度条件下耐受时间仍为12 30 min;工况三一楼1.5m 处平均温度高达 101，受灾人员在该温度条件下逃生将受到高温伤害，且人员在该温度条件下耐受时间为 7 12 min，逃生通道一旦受阻，极易造成人员伤亡。在能见度指标中可以看出，不同工况下，烟气蔓017Vol 23No 3安全 与 环 境 学 报第 23 卷第 3 期表 2不同工况下人员安全疏散条件对比Table 2Comparison of conditions for safe evacuation of personnel under different working conditions工况编号18 层烟气填充时间/s18 层烟气蔓延平均速度/(ms1)一层 1.5 m 处平均温度/二层 1.5 m 处平均温度/楼梯间能见度/m一层 1.5 m 处CO 体积分数/%二层 1.5 m 处CO 体积分数/%工况一4190.128726230.0370.040工况二7400.073837530.0390.048工况三8250.0651016530.0560.050过的楼梯间内能见度均低于 10 m，但在工况一中其降低速度最快。由 CO 指标可以看出，在前室内，泡棉与 PVC 材料燃烧所产生的 CO 较少，楼梯间内不同位置 CO 体积分数均低于危险值 0.1%。综合考虑烟气蔓延速度、楼梯间温度、能见度与CO 体积分数，在 3 种工况中，工况二无梯井结构的楼梯间有效降低了人员逃生时的危险程度。3结论本文运用 FDS 软件对不同结构楼梯间的火灾烟气蔓延情况进行了数值模拟，将观测数据在 SPSS软件中进行了拟合分析，主要得出以下结论。1)不同的楼梯中部结构对烟气竖向蔓延的阻碍作用有较大差异。在该数值模型中，设有梯井的楼梯间防烟效果最差，烟气充满 18 层仅需 419 s;无梯井结构的楼梯间防烟效果较前者有明显提升，烟气填充需要 740 s;中部存在隔墙的楼梯间防烟效果最佳，烟气填充的时间长达 825 s。2)火灾烟气在楼梯间内的竖向蔓延呈前期较快、后期较慢的趋势，其蔓延时间(x)与高度(y)呈x=ay2+by+c 的关系，蔓延速度(dy/dx)与高度(y)呈 dy/dx=1/(2ay+b)的关系，其中不同结构楼梯间的蔓延方程系数不同，可以此作为建筑性能化防火设计的一项指标。3)具有中部隔墙结构的楼梯间减缓烟气竖向蔓延的同时，也使烟气所携带的热量及 CO 聚集在着火层楼梯间，局部 100 以上的高温与有毒气体的积聚不利于人员安全疏散，综合防烟效果、温度条件、能见度与 CO 体积分数，人员在无梯井结构的楼梯间中逃生危险性最低，建议高层建筑楼梯间设计规范中推荐无梯井结构的设计。4)通过函数拟合，将烟气蔓延高度随时间变化的过程量化，更准确地描述了烟气的宏观运动过程。但针对烟气在多种建筑结构中的运动，单一函数拟合不够精确，应用此方法的后续研究应考虑采取分段函数来描述烟气蔓延的不同过程。参考文献(eferences):1 中华人民共和国公安部 建筑防烟排烟系统技术标准:GB/T 512512017S 北京:中国计划出版社，2018.Ministry of Public Security of the Peoples epublic ofChina Code for fire protection design of building:GB500162014 S Beijing:China Planning Press，2018.2 ZHANG J Y，LIY Q，HUO，et alExperimentalstudies on a rise-time of smoke layer interface in verticalshaft J Procedia Engineering，2011，11:162 170.3 JI J，LI L J，SHI W X，et al Experimental investigationon the rising characteristics of the fire-induced buoyantplume in stairwells J International Journal of Heat andMass Transfer，2013，64:193 201.4 陈艳波 楼梯间开窗方式对自然排烟效果的影响 J 消防科学与技术，2015，34(11):1436 1439.CHEN Y BInfluence of layout of windows in thestaircase on natural smoke exhaustingJ Fire Scienceand Technology，2015，34(11):1436 1439.5 张军 高层建筑楼梯井烟气流动特性和正压送风技术研究 D 合肥:中国科学技术大学，2020.ZHANG JStudies on smoke movement and 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710054，China;2 Key Lab ofCoal Fire Disaster Prevention in Shaanxi Province，Xi anUniversity of Science and Technology，Xian 710054，China)Abstract:To study the influence of staircase structure on smokespread in a high-rise building fire，we used PyroSim software toestablish numericalmodelsofthestaircasewithdifferentstructures，and utilized FDS software to simulate the spread offire smoke The changes of the macroscopic height of smoke withtime under different working conditions were observed andrecorded，and the observation res