超高层建筑冬季烟囱效应的模拟分析

目前，超高层建筑正在全世界迅速崛起。截止2011年，全球已建成的高度在300m以上的建筑有56座，中国占22座。这样的发展势头使众多学者对超高层建筑安全问题的关注度越来越高。烟囱效应、抗震、疏散、消防、避难等问题是学者们的主要研究对象。目前，解决超高层建筑中烟囱效应的措施还不够成熟。在寒冷以及严寒地区，烟囱效应在超高层建筑中能够引发比较严重的安全事故，如增加建筑能耗、火灾时加速火势蔓延、迫使建筑内部的各种门无法正常开启等。鉴于以上问题，本文针对西安市一在建超高层建筑展开相关研究。本文以实体超高层建筑为对象，具体分析了超高层建筑烟囱效应的形成原因、影响因素、缓解措施等。烟囱效应是由于室内外空气存在温差导致空气密度差而形成。在超高层建筑中，烟囱效应除了受建筑高度和室内外温差两个因素影响外，还受到建筑外围护结构的气密性和建筑内部隔断的影响。笔者针对后两个因素提出加强建筑外围护结构的气密性和增加建筑内部隔断两项缓解措施，并运用CFD建立实体建筑的物理模型，通过改变模型中的参数来实现以上缓解措施，模拟计算得到建筑内部竖井流场的各项参数，对比模拟结果分析上述措施的效果和可行性。结果显示，上述措施都能够不同程度的减弱超高层建筑的烟囱效应。本文的研究成果为缓解超高层建筑烟囱效应提供了基本措施和理论依据，旨在在工程设计中能够优化超高层建筑内部的气流组织，减少安全事故，降低建筑能耗。