消防科学与技术

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黄嘉欣, 邹丽, 张扬, 陈钦佩, 汪箭

2024 (10): 1341-1344.

摘要 ( 154 )

为研究防火涂料对木结构建筑的防护效果,提升古建筑在火灾中的安全性，本文通过搭建缩尺寸模型进行对比试验。研究不同火源工况下，有无防火涂料在火蔓延、温升特性及灼烧痕迹方面的差异。与油盘火源相比，木垛火源引燃周围木板所需的时间更长。防火涂料在延缓火势蔓延、降低复燃概率及减小火焰灼烧面积方面均有显著效果。试验为改进和完善古建筑消防安全中被动防火技术的应用提供了基础数据及参考。

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古代消防智慧对文物古建筑保护的启示探析

李丽

2024 (10): 1345-1348.

摘要 ( 116 )

介绍了文物古建筑近5年的火灾概况，通过典型火灾案例概括了古代建筑的火灾风险特征，分析了古代建筑中体现出的古人防火意识、采取的消防技术措施。针对文物古建筑的防火安全保护措施提出了在维持古建筑原貌的基础上，加强古建筑消防文化的研究和利用，提高重点文物古建筑开放参观门槛，借鉴天一阁管理模式，特别是严格控制火源，提高公众对文物古建筑消防安全保护意识的建议。

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不同激源条件下磷酸铁锂电池热失控产气特性研究

张乾钧, 张明杰, 杨凯, 李建玲

2024 (10): 1349-1354.

摘要 ( 105 )

为研究磷酸铁锂电池热失控产气行为，选用105 Ah方形磷酸铁锂电池，分析过热和过充条件下电池热失控过程和产气特性，研究发现：过充能够直接引起电池电极和电解液之间的电化学反应，因此，与过热致电池热失控相比，过充导致电池热失控产生的H2比例下降、CO比例上升。当过充倍率升高时，电池热失控产生的CO、H2总量变大，最大产气速率也变大，105 Ah电池在1C和1.5C的过充倍率下最大产气速率分别为0.845、1.411 g/s。和过热相比，过充产生混合气体的质量更多。本文对电池热失控产气特性的研究结果可为储能系统安全防控设计提供支撑。

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基于拉曼光谱的锂电池热解气危险定量研究

张怡, 张伟

2024 (10): 1355-1360.

摘要 ( 73 )

为了解决传统锂离子电池热失控气体检测手段存在检测周期长、易交叉干扰等问题，系统地定量研究锂离子电池热解气体潜在危险性。提出气体拉曼光谱分析技术结合多种气体安全定量分析方法，对三元锂离子电池（以下简称锂离子电池）热解气体毒性及潜在燃爆危险性进行全面研究。通过建立的热失控特征气体预测模型，着重分析了不同荷电状态(25%、50%、75%、100%)下锂离子电池热失控气体浓度、气体生成量、爆炸极限、压力特性、爆炸严重程度变化规律，并结合实际场景评估电池火灾毒性。研究表明：拉曼光谱气体浓度定量模型可精准预测锂离子电池热失控气体浓度信息，H2、CO2和CO总浓度占热失控释放气体总量的80.31%~94.56%，最大压力、最大升压速率、爆炸指数和气体爆炸极限范围随着SOC增加呈现先减小后增大的趋势，50%SOC的锂离子电池表现出最好的气体安全性，爆炸极限范围最窄，为9.66%~25.27%，电池火灾具有灾难性毒性。

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试样安装对材料燃烧性能测试的影响

曾绪斌

2024 (10): 1361-1366.

摘要 ( 46 )

为分析材料燃烧性能试验的试样安装方法的重要性，提高材料燃烧性能测试及分级评价的一致性和准确性，基于GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》中的燃烧性能分级评价方法，以SBI试验为基础，探讨了试验基材、试样拼接缝、试样固定方式、空气间隙、试样受火面等因素对材料燃烧行为的影响。试验对比表明，这些试样安装的相关因素对试验结果具有显著影响，试样安装方法不同，可导致试验结果出现较大差异。因此，进行材料燃烧性能测试及分级评价时，应结合材料的实际应用来确定试样的安装方法。

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受限空间内不同容量电池过充热失控产气及产热特性研究

刘秀兰, 张倩, 刘通, 朱国庆

2024 (10): 1367-1372.

摘要 ( 73 )

过充是引发热失控的主要因素之一，但不同容量下储能电池单体过充热失控行为特性尚缺少讨论，其热失控演变规律仍不清晰。本文对不同容量的方形锂离子电池进行了过充试验。结果表明，电池挤压力是热失控早期变化最敏感的参数，可作为初期预警信号。随着过充电流倍率增加，热失控不同阶段的热量和气体释放分布完全改变，总气体产生量增加。当电池容量从50 Ah增加到280 Ah时，产气量和产热量都会迅速增加，单位容量下气体释放量增加了1倍多，热失控危险性显著增加。

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建筑隔震装置用橡胶高温下力学性能研究

王岚, 朱宏辉, 王俊胜, 刘中宪

2024 (10): 1373-1378.

摘要 ( 34 )

为了研究建筑工程隔震装置用橡胶材料高温力学性能，进行了常温和高温下橡胶材料拉伸性能、剪切性能以及压缩性能的力学试验，得到橡胶材料高温下力学性能损伤规律。通过试验数据拟合，得到橡胶材料高温本构关系和相关参数计算公式，为今后隔震装置高温下数值模拟分析提供了真实高温下基本力学性能参数依据。

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实际火灾场景下不锈钢伞状结构倒塌分析

陈威, 宗金辉, 沈丹月

2024 (10): 1379-1387.

摘要 ( 42 )

为研究不锈钢伞状结构在实际火灾场景下的倒塌机制，本文以一个缩尺1：4的不锈钢伞状结构火灾试验为基础，建立并验证了有限元分析模型，通过热-结构耦合分析方法，对其在不同火灾场景下的抗火性能进行研究。结果表明：火源位置改变对伞状结构耐火性能有明显影响，当火源处于同一水平高度时，发生在截面面积小的次支杆下方的火灾将引起结构整体倒塌破坏，而当火源位于主支杆下方时，仅引起受火区域内结构的局部破坏，剩余结构仍有一定的承载能力。

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轨道交通双岛四线站台辅助排烟风速实测及模式优化

刘凯

2024 (10): 1388-1393.

摘要 ( 28 )

以成都轨道交通中医大省医院站为研究对象，对既有辅助排烟系统效果进行了现场实测，从风阀密闭性、辅助排烟模式、辅助排烟管路等方面分析了既有辅助排烟模式的可优化空间，提出了相应的优化方案，并通过现场实测验证了优化方案的可行性。主要结论有：组合式风阀的密闭性对辅助排烟效果影响较大；同时开启站台两端及中部站台门辅助排烟能较好地解决不同位置楼扶梯风速不均匀的问题，满足所有楼扶梯1.5 m/s向下气流的要求；TVF与OTE风机辅助排烟时端门处存在相互抵消作用，仅开启TVF风机辅助排烟效果更好；仅开启站台一侧的站台门，减少区间隧道漏风点，可增加楼扶梯口风速。

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外露式钢管混凝土柱连接节点的耐火性能研究

刘永利

2024 (10): 1394-1400.

摘要 ( 24 )

超高层建筑靠外墙的钢管混凝土柱及其节点采用外露的布置方式时，现行规范对如何进行有效的防火保护没有明确的规定。本文以某超高层建筑位于室外的钢管混凝土柱连接节点为研究对象，通过FDS模拟计算，确定室外连接节点的最不利升温曲线；在此基础上计算节点的受力情况和耐火性能，提出室外连接节点的防火保护设计方案；最后对连接节点开展实体升温试验，节点的试验结果与理论计算结果非常接近，验证了防火保护方案的有效性。

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大型飞机防火安全设计研究

张沛, 任恒英, 陈钦佩, 王娟

2024 (10): 1401-1407.

摘要 ( 48 )

火灾是大型飞机安全面临的最大挑战之一，全机防火设计和防火系统设计是飞机防火安全设计的两个关键方面。以某大型飞机防火设计实践为例，强调飞机防火设计应从源头出发，以预防设计为主，结合探测系统和灭火系统设计，实现飞机的高安全性和高生存力。分析大型飞机火灾的特点，探讨大型飞机防火安全设计目标和设计思路，从全机防火和防火系统设计两个方面给出具体的设计对策。

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扁平大空间建筑相邻分区不同排烟模式可行性研究

谢元一, 黄晓露

2024 (10): 1408-1412.

摘要 ( 34 )

为研究扁平大空间建筑两个相邻防烟分区采用不同排烟模式的可行性，基于FDS数值模拟，对比分析起火位置、排烟模式以及排烟补风对烟气温度分布、烟气层高度以及气流质量流量的影响，探讨扁平大空间建筑相邻防烟分区采用不同排烟模式的可行性。结果表明：单一自然排烟模式的排烟效果最佳；外窗有效排烟面积为地面面积3.16%的复合排烟模式排烟效果优于单一机械排烟模式；机械排烟模式扰乱烟气分层，防烟分区间气流交换更加剧烈，不利于人员安全疏散；挡烟垂壁能够有效蓄烟并延缓烟气蔓延，将高温烟气限制在起火分区。

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不同释放方式对全氟己酮抑制B类火焰的影响研究

韩志跃, 任彦博, 张信睿, 和张航

2024 (10): 1413-1418.

摘要 ( 48 )

全氟己酮作为一种高效环保的灭火剂，需要依托良好的释放方式才能有效发挥其灭火性能。为了检验不同释放方式下全氟己酮的灭火效能，使用20 mL正庚烷油盘火作为火焰模型，分别利用1.2 MPa的氮气和2 g富氮产气物质来推动全氟己酮释放。讨论和比较了全氟己酮在两种释放方式下，对B类火焰的灭火效果、降温能力和作用机理。研究结果表明：施放的压力对全氟己酮灭火效果影响显著。相比于充装氮气的驱动方式，全氟己酮在富氮产气物质产生的高压气流作用下，能充分释放并及时扑灭火灾，在灭火时间、降温效果、火焰抑制上均有优异的表现。机理分析表明，在1.2 MPa的氮气充装驱动下，大部分的全氟己酮在释放过程中尚未与火焰接触便发生了挥发。而全氟己酮在仅2 g富氮产气物质产生的高压气流作用下，能够与火焰燃烧面充分接触，吸热分解并发挥化学抑制作用，快速阻断燃烧反应。

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壳聚糖盐酸盐改性锂辉石基地质聚合物阻燃涂料的制备及表征

刘小丽

2024 (10): 1419-1423.

摘要 ( 33 )

面向锂辉石尾矿堆放造成的环境污染和提高建材被动防火性能的需求，本研究基于化学改性技术，制备了壳聚糖盐酸盐改性锂辉石基地质聚合物Si-C-P阻燃涂料。锥形量热仪测试结果表明：适量的壳聚糖盐酸盐（质量分数0.8%）改性使复合涂层的阻燃性能指数（FRI）从1.00增加到3.52，总产烟量（TSP）由3 347.16 m2减少至1 688.66 m2。壳聚糖盐酸盐促使形成针状无定形炭，增加了残留物的比表面积，形成了更具弹性和强韧的Si-C-P复合材料残留物，增强了地质聚合物涂层的阻燃性。

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水基型灭火剂扑救液体火灾关键性能对比研究

刘慧敏, 王帅, 白斌

2024 (10): 1424-1428.

摘要 ( 56 )

为了进一步规范泡沫灭火剂和水系灭火剂等水基型灭火剂的适用火灾类型和灭火应用场景，厘清对上述两类灭火剂的认识误区，选择应用广泛的水成膜泡沫灭火剂和水系灭火剂，按照GB 15308-2006《泡沫灭火剂》规定的标准试验方法对表面张力、界面张力、发泡倍数、25%析液时间以及灭火性能进行对比试验研究。研究结果表明，水基型灭火剂使用泡沫产生装置应用时，水成膜泡沫灭火剂的关键性能特别是灭液体火效果优于水系灭火剂，绝大多数水系灭火剂达不到对于液体火灾的理想扑救效果。因此，基于对比试验结果和产品标准对水基型灭火剂的性能要求，建议水系灭火剂应用场景为充装水基型灭火器、扑救固体和液体初起火灾，泡沫灭火剂则应结合固定式泡沫灭火系统和消防车等移动式灭火装备，扑救石油化工储罐等场景下的大型液体火灾。

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含油、固污水对泡沫液发泡性能的影响研究

姜春雨

2024 (10): 1429-1434.

摘要 ( 22 )

为指导消防污水的处理回用，选取柴油、汽油2种典型成品油以及硅胶、二氧化硅2种微米级固体粉末配置不同含量的污水发泡，测试油、固含量对发泡性能的影响。结果表明：在0~3%质量分数范围内，柴油主要影响发泡倍数，降幅可达40.15%；汽油主要影响25%析液时间，降幅可达33.05%；直径大于10 µm的固体颗粒对发泡倍数和析液时间均有影响，前者降幅可达25.22%，后者降幅可达18.49%。

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火灾下结构构件远程超温报警装置研究

项凯, 潘雁翀, 刁晓亮, 宋天诣,

2024 (10): 1435-1442.

摘要 ( 32 )

为实现建筑火灾中结构构件达到耐火极限时进行远程超温报警，利用不同合金材料高温熔化时熔点固定的特性，结合控制器局域网总线技术，研发了结构构件的临界温度远程超温报警装置，并开展了试验验证。采用有限元方法，分析了感温合金在H型钢柱构件上的布置方式。明确了标准升温曲线作用下，H型钢柱达到耐火极限时，柱表面的临界温度影响因素，提出了H型钢柱临界温度计算方法。研究结果表明：研发的报警装置可以实现结构构件达到耐火极限时的超温报警，试验验证了报警装置的有效性；感温合金宜布置在H型钢柱的中部2/3柱高范围内的钢构件表面任意位置；约束方式、荷载比、截面尺寸和长细比对H型钢柱构件表面临界温度的影响较大。

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不同结构压力式比例混合器的流动特性研究

王海娟, 罗宗军, 田立伟, 经子彤

2024 (10): 1443-1449.

摘要 ( 25 )

结合压力式比例混合器特点建立了3种不同结构的节流部件几何模型，采用Fluent软件对含有不同节流部件的比例混合器内部流场进行数值模拟计算，分析在设计工况下的压力分布和速度分布状态，并通过试验对3种不同结构比例混合器的混合比和压力损失进行了研究，分析不同压力式比例混合器结构特性对主要性能参数的影响。在模拟和试验结果对比验证中，在大流量下压力损失相对误差在±10%以内，为比例混合器设计计算、选型和结构优化提供了理论参考。

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消防监督检查三维数字化系统建设及应用研究

张文彬, 李春强, 雷蕾, 张雨杭, 廖晗玉

2024 (10): 1450-1454.

摘要 ( 40 )

为进一步提升消防监督检查员的工作水平和职业技能，从而提高单位落实消防安全主体责任的能力，通过信息化、数字化手段丰富完善消防监督检查工作的学习方式，文章建设了消防监督检查三维数字化系统平台。消防监督检查三维数字化系统实现了城市综合体的三维场景和自动消防系统的模型建立，故障状态的仿真模拟，监督检查知识点的训练和考核，用户及成绩管理等功能，实现学员的三维漫游学习和沉浸式考核。介绍了三维数字化系统的系统特点、构成框架、系统功能及应用建议，学员利用该系统进行训练和考核可大大提升学习效率和学习效果。

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湿式报警阀组的要求时平均失效概率计算方法研究

李金梅, 杨心怡, 李强

2024 (10): 1455-1458.

摘要 ( 35 )

受腐蚀、老化、堵塞等累加因素影响，火灾时自动喷水灭火系统的湿式报警阀组有概率无法按需运行。为科学评估湿式报警阀组在执行预定功能方面的能力，对阀组的安全失效模式和危险失效模式进行分析，通过引入功能安全评估方法，使用JMP数据分析软件对区间删失型失效数据的分布情况进行拟合。实例分析表明，湿式报警阀的失效概率函数符合威布尔分布，进而计算获得PFD_avg，评估阀组的SIL等级。研究方法可为其他固定消防设施的功能安全评估提供借鉴，有助于提升消防系统安全管理水平。

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消防水枪辅助支撑外骨骼的设计与可靠性分析

李艳志, 白小龙, 王建敏

2024 (10): 1459-1465.

摘要 ( 51 )

针对当前消防工作场景中，消防员需要长时间托举水枪导致身体容易疲劳这一问题，研制了消防水枪外骨骼。在初步完成外骨骼的受力结构设计后，为验证受力结构在工作时的可靠性，使用ABAQUS仿真软件对其进行应力应变分析。有限元计算结果显示，由于开启水枪的瞬间会产生较大冲击载荷，此时外骨骼在水枪冲击作用下会产生工作状态时最大应力，在工作状态下，外骨骼危险部件的最大应力为1.639×10^-2 MPa，最大形变为4.835×10^-3 mm，均在合理安全的数值范围内。在验证外骨骼具有较高可靠性后，对其进行总体设计，详细阐述受力结构，以及非受力的功能性部分的设计完善。在实物测试中，对比不穿戴外骨骼进行灭火作业时，消防员在穿戴外骨骼进行灭火作业时明显感受到托举水枪的小臂受到的负载减轻，身体左右两侧肌肉发力更为均衡。利用生物力学分析，分析穿戴外骨骼前后进行消防作业时人体多个关节和肌肉部分的受力情况，结果表明，穿戴外骨骼后，关节受力情况均有所改善，肌肉激活度有所下降。

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基于超立方体排队均衡的消防站布局和调度优化

顾彧, 姜立平, 刘晗, 程森, 魏世博

2024 (10): 1466-1472.

摘要 ( 33 )

科学合理的消防站布局与调度方案能够有效提升消防救援效率。本研究通过引入需求点对服务器效率的影响和系统饱和损失率，将现实中的复杂性和不确定性因素纳入消防资源优化模型，提出了一种基于超立方体排队均衡的消防站布局和调度优化模型，并设计了相应的遗传算法以实现模型的精准快速求解。研究结果表明，就近调派策略有可能对消防响应系统的整体效能提升带来负面影响；通过采用更加有效的消防系统布局及调度策略，能够显著提升消防资源利用率、救援平均通行效率以及系统饱和损失率等关键指标。

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基于火灾分析的光伏储能电站消防安全对策研究

韩钰, 韩子忠

2024 (10): 1473-1476.

摘要 ( 311 )

通过研究一起光伏储能电站磷酸铁锂电池预制舱火灾，结合火灾事故预警、初期处置、火灾扑救、事故原因等环节，评估该储能电站的消防安全可靠性，对该类场所的火灾风险、消防设计、防火措施、消防管理、灭火处置等进行讨论，并提出完善该类储能电站相关消防标准法规、消防安全的对策建议。

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住宅建筑消防车道智能管理云平台的建立与应用

何汶静

2024 (10): 1477-1481.

摘要 ( 49 )

针对当前消防通道治理工作中的难点、堵点问题，立足于充分发动基层监管、实施群防群治的出发点，设计并建立了消防车道智能管理云平台。该平台拥有智慧停车、消防通道智能监控和消防力量联动等功能，可实现对社区停车泊位的动态监控，间接反映消防通道的占用情况，进行实时预警；同时，采用图像加速提取和推理技术，实现了任意场景的消防通道实时监测预警；设置了一键报警和起火点定位上传功能，与消防指挥中心联动，实时为消防救援力量规划最快的行进路线，有效提升了灭火救援的行动效率。

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面向不同决策层级需求的化工火灾指挥信息分级研究

杨曦戊, 夏登友, 朱毅, 陈昶霖

2024 (10): 1482-1487.

摘要 ( 51 )

为提高重特大石油化工火灾应急救援现场大数据指挥决策信息的利用效能，提出一种面向不同决策层级主体需求的化工火灾指挥信息分级方法。基于案例分析和重特大石油化工火灾应急指挥特点，确定了不同指挥层级主体的关键态势需求及其信息集合，构建了满足各指挥层级态势需求的信息分级指标体系；基于博弈论思想提出了重特大石油化工火灾态势信息分级算法，通过计算关键态势信息指标的重要度实现了对不同指挥层级主体的态势信息的重要性分级；通过实例对本文提出的计算方法进行了验证。研究表明：基于本方法得到的计算结果与实际案例基本一致，研究结论可为消防救援队伍提升重特大化工火灾指挥决策信息的利用效能和推进化工火灾智慧应急体系建设提供支持。

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