高层建筑的高度大、层数多,造成烟气迅速蔓延的竖向通道多,所以其火灾危险性更大,火灾问题更明显。高层建筑不同部位相对中性面位置不同,气体流动形式也不尽相同,所以可以根据高层建筑中性面的具体位置来确定不同部位的烟气控制策略。因此对高层建筑竖向通道中烟气运动规律,尤其是烟囱效应下竖向通道内中性面位置进行研究,这对高层建筑的防排烟措施和减少火灾烟气对建筑物内人员的危害都有着极其重要的意义。本文主要研究竖井、楼梯井不同开口形式下的中性面位置。对于竖井中性面位置的研究,前人已经发展了Klote模型、双区域模型,然而,此两种模型均未充分考虑火灾烟气在竖井内向上蔓延时与竖井壁面间存在的热损失。这说明以上模型在竖井内烟气温度假设上均存在一定的局限性,不能准确地预测竖井内中性面的位置。而对于楼梯井中性面位置的研究却鲜有报道。通过理论分析,考虑了烟气与竖井壁面之间的热损失,根据多区域的思想建立了竖井侧面连续开缝和竖井侧面连续开缝及上部开口时竖井中性面位置的多区域模型,并通过CFD模拟、缩尺寸实验等方法验证了多区域模型的可靠性；根据竖井内温度在竖向上连续分布的特点,推导了火灾情况下竖井侧面连续开缝和竖井侧面连续开缝及上部开口时竖井中性面位置的连续模型,并通过CFD模拟、缩尺寸实验等方法验证了连续模型的可靠性；在验证过程中得到以下结论：a) Klote模型的偏差最大；任意工况下,Klote模型值均比模拟及实验结果偏高；双区域模型的偏差值也较大,并且相同工况下由于区域划分的不同导致模型结果本身偏差较大；Klote模型及双区域模型对于较高竖井偏差相对较小。b)中性面高度随火源功率变化不大,主要和开口情况有关。随着火源功率的增大,竖井中性面稍有下降,随着顶部开口面积的增大中性面位置明显升高。竖井仅有侧向开缝时,中性面均保持在竖井1/2高度以下,当竖井加有顶部开口后,中性面高度可能上升到竖井1/2高度以上。c)当上部开口面积不大时,连续模型及多区域模型、简化后的多区域模型偏差均较小,都能较准确的判断中性面的位置。当竖井上部开口面积较大时,连续模型偏差可减为0,而多区域模型及简化后的模型偏差则较大。说明多区域模型不适用于上部开口面积较大情形,即当WHc/Av≈0时,只有连续模型能较准确的判断竖井中性面高度。在1/3缩尺寸楼梯井实验台中研究了楼梯井不同开口方式下中性面位置的变化规律,并通过实验和模拟等方法研究了楼梯井侧向连续开口时中性面位置,通过分析实验和模拟结果可知：a)当楼梯井均匀开口和着火层上部楼层开口时,中性面位置较高；当着火层邻近层开口时,中性面位置较低；顶层开口时,形成了明显的烟囱效应。b)楼梯井侧向连续开口,火源位置在一层时,整体楼梯井不存在中性面,中间紊乱楼层存在各自小中性面。并且楼梯井与外部通过侧面开口形成若干个“竖井”小循环。随着火源功率的增加,紊乱楼层数增加,小循环数也增加。c)楼梯井侧向连续开口,火源功率不变,改变火源位置时,随着火源位置的增高,楼梯井下部空气流入的范围扩大,紊乱楼层数减小,小循环数也减小。