①课题来源与背景:随着经济和现代化建设的发展，城市正在建设展览馆、礼堂、剧场、体育馆、机场、码头、车站类等公共建筑，其特点是人流量大，人员密度高，相应的安全要求也非常严格。火灾中人员的死亡有85%以上与烟气有关，其中大部分是因为吸入烟尘和有毒气体昏迷后致死的。因此，在火灾中如何有效地控制和排除烟气，为人员安全疏散和消防救援提供一条安全的通道，具有非常重要的现实意义。

   ②技术原理及性能指标:高大空间建筑火灾主要存在以下的特点： (1) 火灾不受限制地急剧扩大，由于高大空间建筑体积比较大，具有充足的氧气供应，燃烧迅猛，极易发展为重大火灾，造成巨大的人员伤亡和经济损失。 (2) 烟气扩散迅速，高大空间建筑没有分隔物，无法进行有效的防烟防火分区。 (3) 早期探测和初期灭火较难实现，因为高大空间建筑一般顶棚高，且空间比较大，烟气在上升的过程中，卷吸了大量的冷空气，在空气的冷却和稀释作用下，烟气的温度和浓度大大降低，达不到感烟、感温探测器和自动喷水灭火装置所需要的启动值，错过最佳灭火时机。 (4) 安全疏散困难，由于烟气扩散迅速，使建筑内的能见度很快降低下，人员对逃生路线不熟，难以找到安全出口，易给人员造成恐慌心理。
   火灾烟气控制的首要目标是减少烟气造成的伤亡以及经济损失，这就要求消防设计能够尽可能快的控制烟气在建筑物中的蔓延。为此，本项目完成了以下创新性工作：
   1)  建立了公共建筑人群聚散空间火灾烟气扩散三维模型。以国际机场航站楼为研究对象，本着性能化设计理念，采用浮升力修正的湍流模型和SIMPLEST算法，建立了公共建筑人群聚散空间火灾烟气扩散三维模型，更精确地反映了火灾烟气在高大空间中形成、发展和蔓延的规律，充分揭示了空间尺度、燃烧热量和产烟量、排烟速度与人员疏散时间的关系；
   2) 提出了公共建筑人群聚散空间顶部机械排烟系统排风口速度与烟气扩散的关系。在高大空间中火灾烟气有很高的上升空间，烟气上升过程中不断混合，上升的烟气被流稀释冷却使得上升的速度越来越慢。而顶棚设置排烟系统正好可以在抽吸作用下加快烟气的上升，所以如果排烟口的速度加大，排烟口的抽吸作用也增强，在排烟口的附近形成一个很强的负压区使得上升的烟气会以最短的路径流向排烟口。排烟口的速度大时比速度比较小的时候排出去的烟气浓度和温度要大的多，从而使排烟的效率大大提高。因而认为排烟口排烟速度达到30 m/s时，排烟效果最佳。现有规范中"排烟口的风速不宜大于10m/s"的提法是有条件的。
   3) 通过实地调查和人员统计分析，研究了火灾人员疏散行为，获得了乘客的基本特征数据，如性别、年龄、是否有人陪同、行动能力、行动状态、鞋子的状况以及是否携带行李等，采用精细网格法建立了火灾人员疏散的模型，并且详细分析了出口条件及检查口对人员疏散的影响，获得了不同人员荷载下的必需安全疏散时间，建立了人员疏散路线优化方法。通过优化人员疏散路线和排烟口设置 ，其自然排烟窗排烟面积按建筑投影面积小于1%设置是安全的，研究结果为《建筑设计防火规范》（GB50016）修订时做理论参考。

   ③技术的创造性与先进性
   1) 建立了公共建筑人群聚散空间火灾烟气扩散三维模型, 本着性能化设计理念，采用浮升力修正的湍流模型和SIMPLEST算法，建立了公共建筑人群聚散空间火灾烟气扩散三维模型，更精确地反映了火灾烟气在高大空间中形成、发展和蔓延的规律;
   2) 根据高大空间中火灾烟气上升空间高的特征，提出排烟口排烟速度达到30 m/s时排烟效果最佳的排烟规律，修正了现行规范值的局限性；
   3）通过实地调查和人员统计分析，研究了火灾人员疏散行为，建立人员疏散路线和排烟口设置优化方法，为《建筑设计防火规范》（GB50016）的修订提供了理论恭和数据参考。

   ④技术的成熟程度，适用范围和安全性:项目技术成熟，可广泛应用于机场、剧院、车站等高大空间的防排烟设计，不仅可以有效提高高大空间火灾烟气排放能力优化人员的紧急疏散，而且可大幅度降低工程初投资。

   ⑤应用情况及存在的问题:该成果在广州白云国际机场一号、二号航站楼、重庆江北国际机场新建航站楼工程（T2A航站楼）等项目中得到成功应用，取得了显著的经济效益和社会效益。存在的问题和改进措施：该成果所开发的模型目前只应用于高大空间的人群聚散区域，在其他类型的建筑空间的应用尚未开展，有待进一步深入研究，并根据建筑空间的特性进行模型的优化。