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浅析玻璃幕墙火灾特性及防火设计刘建新【摘要】The application of skin facade brings big fire potential for high buildings. This paper introduces the con-struction of skin facade and makes a related analysis its fire characteristic and its dangerous potential. Also ,accord-ing to regulation and standards,it introduces fire protection construction of skin facade at home and abroad,as well as the key measures of fire protection of skin facade,which can benefit the following researching work.%玻璃幕墙在高层建筑中的应用给建筑带来了很大的火灾风险。
介绍了玻璃幕墙的构造类型，对玻璃幕墙的火灾特性及火灾危险性进行相关分析和探讨，并结合规范，分析了国内外幕墙防火构造的具体做法，明确了幕墙防火的关键措施，为下一步研究指明了方向。
【期刊名称】《武警学院学报》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P46-49)【关键词】玻璃幕墙;火灾特性;防火设计【作者】刘建新【作者单位】通辽市消防支队，内蒙古通辽 028200【正文语种】中文【中图分类】TU998.1玻璃幕墙作为一种新型的建筑外围护性结构,广泛应用于现代化的建筑外立面上，它具有自身重量轻、施工方便、美观大方、采光性好等优点，深受广大建筑设计者的喜爱。
玻璃幕墙多应用于高层建筑中，发生火灾后，火灾烟气沿幕墙及幕墙与楼板间的空隙向上蔓延，给建筑带来的火灾风险不容忽视。
EPS、PU保温材料火灾危害性研究The research on fire hazard of EPS and PU heat insulating material摘要在建筑中，外围护结构的热损耗较大，外围护结构中墙体又占了很大份额。
建筑墙体的改革和墙体节能技术的发展是建筑节能技术的一个重要的环节，而发展外墙保温材料技术则是节能的主要体现方式。
外墙保温技术最早起源于欧洲，我国是从20世纪80年代中期开始试点，并将该技术广泛应用于建筑领域的。
但目前的建筑节能水平还远低于发达国家，我国建筑单位面积能耗是气候相近的发达国家的3-5倍。
所以今后建筑业中对保温材料的应用将是一个很大的趋势，为了能够合理的利用能源，保温材料的使用将会占到一定的主导作用。
随着我国节能技术的发展房屋建筑中主要利用的保温材料有：EPS板材、XPS板材以及发泡聚氨酯（PU）板材等等。
本论文以EPS和PU板材为研究对象，通过其燃烧特性和得到的数据进行分析在发生火灾时两种材料各自的特点，对比两种材料哪种相对安全比较适合当今建筑业的需要，对两种材料的火灾危险性进行比较基础的测试。
本论文针对保温材料的燃烧特性和原理，主要以国内的试验评价方法对EPS、PU 板材进行试验研究，通过实验现象和结果比较二者的差异，经过一系列试验数据对材料进行分析针对其不同材料在同一种实验下的表现得到了一些有实用性的结论。
该论文中的实验包括：垂直燃烧、烟密度和氧指数。
通过材料在一定条件下火焰蔓延速度、产生有毒害气体的浓度以及燃烧时耗氧原理等对比材料的不同从而进行材料的评定。
同时在得出材料优点的同时也发现两种材料的缺点以及在应用的时候可能产生的危险后果。
关键词：保温材料；EPS；PU；燃烧特性；ABSTRACTIn the building, external structure of the heat loss greater external structure of the wall they account for a large share. Reform of building walls and wall building energy-saving technology is an important energy-saving technology sectors, the development of external wall insulation technology is mainly embodied energy-saving mode. External wall insulation technology originated in Europe, China is the mid-80s from the 20th century, started a pilot, and the technology is widely used in construction field. But the current level of building energy efficiency is far lower than developed countries, China's building energy consumption per unit area of climate similar to the developed countries is 3-5 times. Therefore, the construction industry in the future the application of thermal insulation materials will be a big trend, in order to rational use of energy, the use of thermal insulation material must be accounted for the leading role. Along with the development of energy-saving technologies in housing construction are the main use of insulation materials: EPS board, XPS foam board and polyurethane (PU) sheet and so on. In this thesis, EPS and PU panel to study the object, through its combustion characteristics and analysis of data obtained when the two materials in the event of fire, their characteristics, to compare the relative safety of which two materials suited to today's construction industry needs, two materials are compared based on fire risk judgments.This thesis focuses on the combustion characteristics of insulation materials and principles, mainly to test the current evaluation method EPS, PU sheet pilot study, through experimental results and the differences between the two phenomenon, after a series of test data analysis for the different materials material performance under the same experiment has been some practical conclusions.Experiments in the paper include: vertical burn, smoke density and oxygen concentration. Through the material under certain conditions, the flame spread rate, resulting in the concentration of toxic gases and oxygen combustion rationale of comparing the different materials to the evaluation of materials. While the advantages derived materials also found that the shortcomings of the two materials and the time of application may have dangerous consequences.Key words:thermal insulation material；EPS；PU；combustion characteristics；目录第1章绪论 (1)1.1保温材料火灾危险性研究的重要性 (1)1.2 国内外的研究现状 (2)1.3 保温材料的应用 (4)1.4 火灾的产生及危险性 (4)第2章试验方法和参考标准的选择 (7)2.1参考标准 (7)2.2 燃烧的标准方法 (10)2.3 燃烧性能的实验方法 (10)第3章试验材料 (12)3.1 EPS保温板(膨胀型聚苯乙烯保温板) (12)3.2 PU保温板（硬泡聚氨酯保温板） (12)第4章保温材料的燃烧特性研究 (13)4.1 实验方案 (13)4.2 实验内容和过程 (13)4.2.1 氧指数实验（GB/T 2406） (13)4.2.2 烟密度试验（GB／T 8627-1999） (15)4.2.3 垂直水平燃烧试验（GB/T 2408-2008、GB/T 2408-1996 ） (19)4.2.4 点着温度试验 (20)4.3实验现象和数据分析 (21)4.3.1 氧指数实验： (21)4.3.2 烟密度试验： (22)4.3.3 垂直水平燃烧试验： (23)4.3.4 点着温度试验 (25)4.4 实验数据和曲线汇总分析 (27)4.4.1 实验数据分析 (27)4.4.2 试验曲线分析 (27)第5章结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)第1章绪论1.1保温材料火灾危险性研究的重要性随着我国经济建设的发展和人民生活水平的提高，人们对建筑及装饰装修材料在美观、舒适及其它功能方面提出了更高的要求，而我国科学技术和新型建材工业的发展也为这些需求的实现提供了充足的条件。
从两起火灾谈建筑外立面装修及外墙保温的消防问题张伟鱼歌（西安市公安消防支队，西安 710003）摘要：本文通过探讨两起类似的火灾——在火灾基本情况一致的前提下，两起火灾的蔓延损失情况大不相同，其原因在于外墙使用的装修材料燃烧性能不同；重点论述了目前国内所使用的建筑外墙装修材料及外墙保温材料的种类、防火特性，以及国家现行技术规范标准在外墙装修及外墙外保温材料方面对材料防火性能的规定和国外外墙外保温防火技术现今的标准及要求，指出我国在这个问题上的差距，并且亟待制定针对此问题的相应的防火技术标准规范条款，保证建筑的消防安全。
关键词：消防；外立面装修；外墙保温；技术规范Discussion on Fire-fighting of the Buildings’ External Decorationand External Thermal Insulation on Walls from Two FiresZHANG Wei, YU Ge(Xi’an Fire -Fighting Bureau Xi’an, 710003, Shaanxi, China)Abstract: The paper examines two similar fires—which shows the spread and the losses of the two fires are quite different because the two buildings use decoration materials with different combustion function on the external walls,it discusses the sorts and the fireproof function of the current buildings’ external decoration materials and their external thermal insulation materials on walls, as well as the related technical specification in China and abroad. It points out the disparity between the Chinese technical specification and the foreign one in this respect, and looks for ward to improving the related specification or code of fire-fighting about the buildings’ external decoration and their external thermal insulation for the purpose of ensuring the safety in buildings.Keywords: fire protection and prevention， external decoration，external thermal insulation， technical specification1 引言随着人们生活水平的提高，大众对周围环境以及建筑的审美要求也在提高，建筑设计时越来越注重建筑的外形，以及建筑的外部装修，不但新建筑如此，人们在对老建筑进行翻修改造时，其中的一个重点就是对外立面进行装修；建筑外立面的装修早年采用水刷石、干粘石、马赛克、外墙瓷砖等等，近年来出现了石材、铝塑板、金属氟碳漆、玻璃幕墙等等。
建筑外墙外保温材料的燃烧安全性能分析及建议论文建筑外墙外保温材料的燃烧安全性能分析及建议论文高层建筑节能的要求使外墙外保温材料的使用越来越广泛，但由于此类材料在堆放量、自身可燃性及施工管理等方面的疏忽，近年来已引发了多起火灾事故，如上海市静安区住宅公寓外保温材料着火而引发立体建筑燃烧、北京央视新址附属文化中心工地由于燃放烟花引燃外墙外保温材料；沈阳皇朝万鑫大厦由于烟花引燃 11 层外阳台的塑料草坪，导致引燃铝塑板结合处可燃胶条、泡沫棒、挤塑板等[1],给人民财产和生命安全带来了一定程度的损失和影响，为此加强对建筑外墙外保温材料的防火措施非常必要。
本文通过对国内外建筑外墙外保温防火技术法规和标准的调研，对目前广泛使用的外墙外保温材料燃烧性能进行分析，结合在火的作用下材料燃烧蔓延、扩散风险发生的可能性及危害进行了研究，并对提升建筑外保温工程的燃烧安全性能提出了建议。
1 国外建筑外墙外保温防火技术法规和标准。
1.1 欧盟。
欧盟对于建筑外墙保温采用技术标准（ETA）的监管手段，2000 年颁布了技术批准导则（ETAG004）《薄抹灰建筑外墙保温系统》，2008 年进行了修订。
该导则在防火方面的规定主要有 2 条：（1）保温材料的燃烧性能按（EN 13501-1:2002）《建筑制品和构件的火灾分级第一部分：用对火反应试验数据的分级》进行测试分级。
（2）欧盟对外墙保温外部火焰传播的火灾检测还没有统一的标准，此检测应根据各成员国相关要求进行。
1.2 英国。
英国涉及建筑外墙保温防火要求的技术法规是《建筑法规》[2].该法规规定外墙不能提供火焰传播的途径，针对学校、住宅、商业建筑等，考虑建筑物高度和间距等影响因素，对18 m 以上的建筑物的外部火焰传播做出了明确规定，主要内容包括材料燃烧性能、防火隔断等，且外墙外保温材料燃烧性能不得低于 A2 级。
2002 年，英国颁布了（BS 8414）《外维护结构系统的防火性能：建筑外墙用非承重外围护结构系统的试验方法》。
建筑节能外墙保温材料防火性能研究王慧发布时间：2021-07-08T11:34:15.963Z 来源：《基层建设》2021年第11期作者：王慧[导读] 摘要：现代科学技术的发展对建筑行业起到了良好的推动作用，利用先进的施工技术与材料可以有效提升建筑工程的综合质量。
宿迁市建筑工程质量检测中心江苏宿迁 223800摘要：现代科学技术的发展对建筑行业起到了良好的推动作用，利用先进的施工技术与材料可以有效提升建筑工程的综合质量。
然而，建筑材料种类越来越复杂，对消防安全构成了一定程度的影响。
建筑保温材料引发的无数火灾又让人们看到保温材料防火性的重要，建筑外墙的有效防火是对高层住户生命的保障。
本文就此进行了分析。
关键词：建筑节能；外墙保温材料；材料防火1外墙保温材料概述1.1外墙保温建筑外墙保温系统是一种建筑保温技术的重要组成部分，通过采用保温技术与材料对建筑外部构建保温系统，不仅可以提高保温效率，还可以对整套系统的应用成本进行控制。
在现阶段的外墙保温系统中，主要采用混凝土复合保温板、聚苯乙烯泡沫板、玻璃棉以及岩棉等材料。
但是外墙保温技术也存在一些缺点，例如，在工程项目建造与施工过程中，由于大部分保温材料暴露在室外，容易受到外部环境的影响，因此，选择材料时要综合分析各类材料的防火性能与质量影响因素。
1.2墙体外保温系统在防火安全性上的局限我国外墙保温系统在防火安全性上与欧美发达国家相比还存在一定局限。
由于技术原因，我国的保温材料与欧美等国相比还有一些差距。
岩棉是一种优质高效的保温材料，有良好的保温隔热性能且适用范围广、防火无毒、使用寿命长，是建筑等行业公认的性能优良的材料，在欧洲的建筑市场中它也被大量运用，仅北欧岩棉的人均消耗便达到20kg。
在国内，却由于抗拉强度及吸水率等技术性能指标与国外产品相差甚远而无法得到广泛运用。
另外，国内的地域差异大并且冬夏季温、湿度等差异也很大，大部分地区四季分明，冬季和夏季的墙体温度与水蒸气压力相差甚远，所以岩棉系统的高吸湿性和吸水性也是很大的局限。
专项研究26《安全》2014年第4期高层建筑外墙火灾数值仿真研究智会强 牛 坤公安部天津消防研究所【摘 要】采用CFD模型，对某高层建筑外墙火灾进行了仿真分析，考虑了火源位置及风速对火焰沿外墙蔓延的影响，分析结果表明在单点着火的情况下，火灾首先从着火点沿着火面外墙向上及向两侧蔓延，火焰垂直蔓延速度远远高于水平蔓延速度，火灾从单侧向相邻侧蔓延一般首先会出现在建筑顶部区域，然后相邻侧火灾会呈现自上而下的蔓延过程，最终会发展为整个建筑外表面全部参与燃烧的情形。
针对以上特点对高层建筑的外墙防火提出了建议。
【关键词】数值模拟；高层建筑；火灾蔓延高层建筑外墙发生火灾后，火灾竖向蔓延速度快，救援困难，且外墙玻璃破碎后，火灾很容易进入室内，给人员疏散造成困难，很容易造成人员伤亡。
随着信息技术及计算科学的发展，数值模拟技术在消防工程中得到了广泛应用，对消防工程的发展起到了良好的推动作用。
火灾过程的数值模拟是在描述火灾过程的各种数学模型的基础之上进行的，它试图从工程科学的角度出发，分析和研究火的发生、发展，烟气的蔓延以及火灾对周围环境的影响[1,2]。
数值模拟技术使科研人员不必投入大量的人力、物力、财力去进行全尺寸火灾实验,只需掌握火灾相关参数并建立有效的火灾模型即可进行模拟研究,是一种代价低、周期短且可多次复现的研究方法[3]。
目前，数值模拟已在消防科研、性能化设计、火灾调查、消防决策指挥系统等领域得到了广泛应用。
本文采用数值模拟的方法，对某高层建筑外墙火灾进行了分析，研究了火灾蔓延规律。
1 火灾蔓延数值分析的实现固体材料的燃烧过程，一般是先热解为气态物质，然后再燃烧，因此火灾蔓延模拟中一般需要热解模型的支持，本文数值分析采用美国NIST 开发的FDS软件，因此，以FDS的固体热解模型为例，说明火灾蔓延数值分析的实现[4,5]。
FDS中的固体物质可以由多层材料组成，每一层材料都可包含多种物质成分。
每种固体物质可以进行多个反应，这几个反应可能发生在不同的温度下，消耗不同量的热量。
高层建筑外墙保温材料燃烧特性及防火设计研究及优化方案研究主题：高层建筑外墙保温材料燃烧特性及防火设计研究及优化方案摘要：随着城市化的快速发展，高层建筑的数量和高度不断增加。
在这些建筑中，外墙保温材料的使用越来越广泛，而其燃烧特性及防火设计的安全性备受关注。
本论文旨在通过研究外墙保温材料的燃烧特性和防火设计，提出一种优化方案，以增强高层建筑的防火安全性。
1. 引言1.1 研究背景随着人们对环境保护和能源节约的关注，外墙保温材料的使用在高层建筑中得到了普及。
然而，该类材料往往具有较高的燃烧性能，一旦发生火灾，易引发火灾蔓延的风险。
因此，研究外墙保温材料的燃烧特性及防火设计是十分必要的。
1.2 研究问题本研究的问题是如何研究高层建筑外墙保温材料的燃烧特性，以及如何设计合理的防火措施，保障建筑的防火安全性。
2. 研究方案和方法2.1 研究对象和材料本研究选择几种常见的外墙保温材料作为研究对象，包括聚苯乙烯泡沫板、岩棉板和玻璃棉板等。
通过实验室的燃烧测试仪器，测定不同材料的燃烧特性。
2.2 研究方法通过实验室燃烧测试和数据分析，研究外墙保温材料的燃烧特性，包括燃烧速率、烟气产生量、温度变化等。
3. 数据分析和结果呈现3.1 实验结果分析通过实验数据分析，比较不同材料的燃烧特性和火灾蔓延速度。
结果表明，不同材料的燃烧速率存在明显差异，聚苯乙烯泡沫板燃烧速率最高。
3.2 结果呈现将实验数据呈现为图表和表格，直观地展示不同材料的燃烧特性。
通过数据分析和结果呈现，可以清晰地观察不同材料的燃烧特点。
4. 结论与讨论4.1 结论通过对外墙保温材料的燃烧特性研究，得出不同材料的燃烧速率存在差异。
聚苯乙烯泡沫板的燃烧速率最高，岩棉板次之，玻璃棉板最低。
4.2 讨论为了提高高层建筑的防火安全性，我们需要在设计阶段加入合理的防火措施，例如选择较低燃点的保温材料、设置防火隔离带等。
5. 结束语本研究通过对高层建筑外墙保温材料的燃烧特性和防火设计的研究，得出了一些有益的结论。
高层建筑外立面防火材料的设计与研究第一章：引言高层建筑外立面的防火安全是一个极其重要的话题。
尤其在城市化进程加速的今天，高层建筑的数量日益增多，这也使得高层建筑面临着越来越大的安全隐患。
外立面防火材料的设计和研究就成为了防止高层建筑火灾的一个重要环节。
本文将就高层建筑外立面防火材料的设计与研究进行深入探讨。
第二章：国内外防火材料状况分析2.1 国内防火材料的状况长期以来，国内防火材料的生产能力和技术水平都较为落后，无法满足高层建筑的防火需求。
虽然国家一直在加强防火技术和防火材料的研究和开发，但是在实践中，仍然存在很多问题。
例如，许多建筑中使用的防火材料质量差、使用寿命短、受高温影响而变形、断裂等。
2.2 国外防火材料的状况相对于国内防火材料的发展，国外的防火材料技术和产业已经非常成熟，防火材料的种类也更加丰富。
常见的国外防火材料包括石膏板、可燃板材等。
这些材料在防火性能、抗弯曲性能、承载能力等方面都比国内的防火材料更为优秀。
第三章：高层建筑外立面防火材料的设计与研究3.1 防火板防火板是指一种特殊制作工艺的板材，具有优异的防火性能，并且具有抗坠落、抗震、承载能力强等优点。
防火板的制作工艺对于其防火性能的表现至关重要。
常见的工艺包括多层木质的贴合，或是采取木纤维板的填充和表面包覆等方法。
3.2 防火涂料防火涂料的作用是将建筑物的表面涂上一层能够起到防火隔热作用的涂层。
目前一般采用无机防火涂料，新型防火涂料还采用可燃烧性小、具有吸热、低热膨胀率等特点的材料，这大大提高了涂料的防火性能。
3.3 防火硅酮密封胶防火硅酮密封胶是一种用于密封建筑物表面缝隙和接缝的防火产品。
其具有优异的耐高温性、防火性能、耐候性和耐紫外线性能，适合用于室内外各种建筑物的密封。
第四章：高层建筑外立面防火材料的应用案例4.1 日本东京银座广场大火案例2017年6月16日，在东京一栋地标性建筑银座广场发生了严重火灾。
起因是混凝土外墙保温材料起火导致。
中国工程热物理学会燃烧学学术会议论文编号：184112 建筑外立面非对称U型结构火灾特性研究闫维纲1，王坤1，周洋2，安伟光3.1 School of Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai, 200093, PR China.2. Department of Fire Protection Engineering, School of civilengineering, Central SouthUniversity, Changsha 410075, PR China3. Key Laboratory of Gas and Fire Control for Coal Mines, School of Safety Engineering, ChinaUniversity of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu, 221008, PR ChinaEmail: ywg@摘要本文对建筑外立面非对称U型结构的火灾特性进行了实验研究。
选取三种不对称程度的U型结构，得到了对应的火蔓延速度、火焰高度和质量损失速率随结构因子和不对称程度的变化趋势。
研究发现，不对称程度相同的情况下，火蔓延速度、火焰高度及质量损失速率均随结构因子整体的增大而增大，且随着结构因子的增大，三者逐渐趋于稳定。
对于平均结构因子相同的情况，随着不对称程度的增大，三者均呈现减小趋势。
理论分析与实验结果相符。
关键词火蔓延；非对称U型结构；外立面火灾0 前言建筑加装外保温系统是诸多建筑节能技术中应用最为广泛的技术之一，考虑到其高保温性、轻便和廉价，建筑外保温材料的主体多使用泡沫类有机外保温材料。
尽管在许多实际工程中使用了高阻燃等级的有机保温材料，但近年来国内外建筑外墙保温系统火灾案例仍多有发生。
而随着建筑物功能需求的变化，其外立面结构越发复杂。
许多建筑外立面存在不同尺寸的U形槽，L形拐角等。
图1所示为典型的外立面U型结构火灾案例（乌鲁木齐，神华城火灾，2010）。
实际案例显示，火灾的发生和发展会受到外立面结构形状的影响，其火灾特性会和普通的平面保温系统的有很大的不同。
因此，研究外立面结构的影响很有必要。
基金项目：火灾科学国家重点实验室开放课题(No. HZ2017-KF07)，上海高校青年教师培养资助计划（ZZslg16007）。
图1 典型的建筑外立面U型结构火灾案例（乌鲁木齐，神华城火灾，2010）对于保温系统中使用的典型保温材料国内外研究人员进行了相当广泛的研究，而关于外立面结构对火灾特性的影响，前人也取得了一些很有价值的研究成果。
Tsai等[1-5] 以及Shih和Wu[6]都研究了可燃物的不同几何结构对火蔓延过程的影响。
在Tsai的实验中，研究了平面、拐角和平行三种结构的火蔓延。
结果发现，火焰高度是影响火蔓延的主要因素。
Tsai的实验中L-型结构是火蔓延最快的几何结构。
Shih和Wu的实验中，火蔓延速度最大的是封闭结构、之后是U-型、四平行平面型、二平行平面型、L-型以及单平面型结构。
梁参军等[7]研究了不同海拔下拐角型结构PMMA的火蔓延特性，研究显示火蔓延速度随拐角结构夹角的减小而增大。
唐飞等[8]研究了倾斜外墙限制卷吸条件下溢流火的火焰高度和辐射强度特性，研究发现火焰高度及辐射强度随倾斜外墙水平夹角的增加而增大。
Shih[9]利用耦合辐射的二维火蔓延模型对低速逆流条件下一组薄固体材料火蔓延的相互作用进行了数值模拟研究，并研究了隧道效应和辐射的相互作用。
Avinash等[10]实验研究了自然对流条件下平行的薄固体材料的扩散火焰蔓延特性，结果发现当距离较近时火蔓延速度小于单表面的情况，而当距离适中时火蔓延速度高于单表面，当距离足够大时，火蔓延速度与单表面相同。
胡隆华等[11]与陆凯华等[12, 13]共同研究了侧墙对开口舱室火溢流特性的影响，结果表明侧墙的影响存在两种模式，对于较小的火焰侧墙间距对无量纲火焰高度及无量纲辐射强度几乎没有影响，而对于较大的火焰，两者随侧墙间距减小而增大。
安伟光等[14-16]建立了试样宽度、气压及U形槽影响的XPS 竖向火蔓延模型。
闫维纲等[17-19]通过理论分析发现火蔓延速度正比U形槽诱导的向上卷吸气流速度，而U形槽深度的增大促使向上卷吸气流速度增大，并建立了U形槽结构对PU材料火蔓延速度影响的模型。
同时通过中大尺度实验进行了验证。
李建涛等[20, 21]则通过实验和数值模拟研究，得出了与闫维纲等接近的结论。
上述研究多数关注于不同的几何结构的对比上，对几何结构自身特征影响的研究与分析相对较少，同时对几何结构影响机制的深入研究与探索也较为缺乏。
本文将针对建筑外立面的非对称U 型结构，研究不同特征参数下的非对称U 型结构对火灾蔓延特性的影响，并分析其作用机制。
1 实验材料与方法1.1 U 型结构的结构因子为了更好地表征不同的非对称U 型结构的结构特点，本文引入（平均）结构因子α与不对称程度α∆两个特征参数。
其含义如图2所示。
图2 （平均）结构因子α与不对称程度α∆示意图以及实验台简图图2中，B 为背墙宽度，1A 、2A 为不对称的两个侧墙宽度，则（平均）结构因子的代表了非对称U 型结构整体的进深程度，其值越大，代表整体的进深程度越深。
而不对称程度则代表了两侧侧墙宽度的差异，其值越大，代表两侧侧墙宽度的差距越大。
1.2 实验装置实验装置如图2所示。
实验台使用铝型材搭建框架，放置在电子天平上，用于采集质量数据，正前方使用DV 采集实验视频。
其中，U 型结构的背板材质为可燃的PMMA 板材，宽度10B cm =，厚度为5mm ，高度为30cm 。
PMMA 板材嵌入在厚2cm 的陶瓷纤维耐火板上。
而侧墙材质为陶瓷纤维板，厚度2cm 。
侧墙宽度随实验工况不同进行调节。
实验中使用丙烷喷枪点火，点火时通过人工控制使得PMMA 板材上边缘受热均匀，点火后火焰前锋保持直线蔓延。
1.3 实验工况本文实验选取三种不同的不对称程度：0α∆=（普通对称情况），0.1α∆=以及0.2α∆=。
其中，0α∆=时，选取的结构因子分别为0,0.4,0.8,1.2,1.6α=，而当0.1α∆=和0.2α∆=时，选取的结构因子分别为0.4,0.6,0.8,1.0,1.2α=。
每种工况均重复实验两次。
之所以普通对称情况下结构因子选取0-1.6的情况，而非对称情况下结构因子选取0.4-1.2的情况，一是因为对称情况下更宽泛的结构因子更有利于研究结构因子的影响趋势，二是当结构因子0α=时对应平面结构，此时α∆无意义。
具体工况如表1所示。
表1 实验工况表结构因子α不对称程度α∆ 0 0.1 0.2 0√ N/A N/A 0.4√ √ √ 0.6N/A √ √ 0.8√ √ √ 1.0N/A √ √ 1.2√ √ √ 1.6√ N/A N/A2 实验结果与讨论2.1 火蔓延速度对于固体材料的火灾特性而言，其火蔓延速度是众多表征参数中最重要的表征参数之一。
而对于建筑外立面结构的整体火灾特性，火蔓延速度则可以反应结构对火蔓延的影响程度，并可在设计阶段对相应的火灾危害进行评估。
因此，有必要对非对称U 型结构的火蔓延速度进行研究。
点火前 0s(点火) 300s 600s 900s 1200s 1500s1800s 2100s 2400s 2700s 3000s 3300s 3600s图3 典型的实验过程视频截图（=0.4α，=0.2α∆）图3所示为典型的实验过程截图。
通过一定的火焰图像处理方法[22]对实验视频进行处理可以得到火焰的形状以及位置信息，其中就包括每一帧中热解前锋位置和火焰高度的像素位置和距离数据。
由于摄像机镜头与材料表面平行，镜头变型可以忽略，故可利用已知的参考长度（材料长度等）将像素坐标等比换算为实际坐标。
结合视频的帧速率则可以得到热解前锋位置随时间的变化曲线。
对火焰稳定蔓延阶段的热解前锋位置进行线性拟合，拟合曲线的斜率即为火蔓延速度，其截距由于选择参考系坐标原点的不同而无意义。
在本文中，由于PMMA 材料火蔓延速度较慢，且点火后不稳定阶段与稳定阶段之间的转变不明显，为了尽可能选择稳定阶段进行研究，选择点火后2000s 之后的阶段，认为此阶段中火蔓延一定处于稳定阶段。
对于每种工而言，取对应的实验的平均值作为该工况平均火蔓延速度，图4所示为火蔓延速度随结构因子的变化情况。
F l a m e S p r e a d S p e e d (m m /s )Alpha图4 各工况平均火蔓延速度随结构因子α及不对称程度α∆的变化可以发现，火蔓延速度在整体上会随结构因子α的增大而增大，但增大的趋势则逐渐减小，当结构因子增大到一定程度时，火蔓延速度将趋于一个稳定值。
对于具体的火蔓延速度的数值而言，在0α= 时，火蔓延速度最低，随着α 的增大，火蔓延速度相比于0α=时的有最大约23%的增长。
而当结构因子α相同时，火蔓延速度则随着不对称程度α∆的增大而降低。
实验的结果在整体上与作者在之前的研究结果[17, 18]基本一致。
对于对称的情况，之前的研究结果中也有所解释：火焰的卷吸作用受到两侧壁面的限制，进而增大诱导气流速度。
U 型结构加深（α增大），限制作用越大，最终导致诱导气流增大。
而火焰对热解区的热反馈为()/f g f ig g q k T T δ''=-，边界层厚度近似为,/()g g g p g k c u δρ∞=[23],其中g k 、f T 、ig T 、g ρ、,p g c 、u ∞和g δ分别是气相导热系数、火焰温度、点燃温度、气体密度、气体定压比热、诱导气流速度和边界层厚度。
边界层厚度随诱导气流速度的增加而减小，进而导致热流密度增大。
最终增大火蔓延速度。
因此火蔓延速度随结构因子α的增大而增大。
对于不对称情况，随着不对称程度α∆的增大，一侧侧壁对卷吸的限制作用减小，而另一侧的限制作用则增大。
但是，两侧的改变对卷吸限制作用的变化程度不同。
因此，不对称的结构的对卷吸的整体限制作用与对称结构有差距。
相对而言，较短的一侧的影响程度较大，导致整体上限制卷吸的程度随不对称程度α∆的增大而减小。
因此，对应的火蔓延速度则随α∆的增大而减小。
2.2 平均火焰高度本文中，对火焰瞬时高度的定义是火焰尖端与火焰前锋之间的距离。
与热解前锋类似的，通过对视频进行处理可以得到火焰瞬时高度随时间的变化规律。
由于火焰的脉动，导致火焰瞬时高度随时间的波动较大。
而经典的平均火焰高度的定义则为50%概率火焰高度[24]，平均火焰高度是稳定阶段火焰瞬时高度的中位数。
