目前我国很多（超）高层项目为了实现更优的建筑立面效果,越来越多的采用玻璃幕墙外墙形式,但玻璃幕墙及玻璃窗均易在火灾条件下破裂形成火焰向室外蔓延的通道。本文旨在研究采用喷淋系统对玻璃幕墙和外窗进行冷却防护的可行性,研究相关防护冷却行为规律,提出关键工程应用参数,最终形成经济而高效的防护冷却系统,极大降低火灾时外墙玻璃受火破裂及进一步因玻璃破裂出现开口火溢流的风险。本文首先在高12 m的三层全尺寸实验装置和总高39.6 m的12层实体火灾试验塔开展了全尺寸火溢流实验,对室内火灾开口火溢流行为进行了详细分析,研究了火源位置对火溢流行为的影响特征以及使用喷淋系统抑制窗户开口火溢流行为的可行性;进而基于全尺寸试验结果对CFD模拟方法的可行性和准确性进行了验证,然后采用CFD仿真开展了单个窗式喷头和双喷头对窗玻璃防护冷却能力的数值模拟研究,量化分析了窗式喷头安装间距对防护效果的影响规律,并为工程应用获得了数据支撑;最后结合我国相关标准规范中有关自动喷水灭火系统和防护冷却系统存在的问题,设计了外窗防护冷却系统的工程应用参数,从系统应用层面提出了外窗防护冷却系统的工程应用方案,并对系统的防护性能开展了实体火灾实验研究,相关研究成果应用于成都“环球汇”综合商业项目和中海秦皇寺项目2#地块项目两个典型超高层建筑工程中。具体研究内容包括:（1）采用全尺寸实验研究了火源位置对火溢流行为的影响以及不同洒水喷头对玻璃外窗的防护效果,发现经典火溢流模型无法准确预测全尺寸火灾实验的火溢流现象,仅依靠经典模型中临界热释放速率来预测火溢流现象并不够全面;获得了窗玻璃喷头、常规下垂型喷头和水幕喷头对外窗进行有效防护所需的设置间距和工作压力,揭示了真实火灾中在喷淋防护条件下窗玻璃破裂的两种典型模式;研究发现除了喷头类型、工作压力和安装方式以外,玻璃边框对最终的防护效果也有重要的影响;当窗式喷头安装间距不大于1.6m时,窗式喷头与钢化玻璃形成的防火隔断对单窗和双窗房间均有很好的防护效果。（2）通过对全尺寸试验场景的重构模拟发现,CFD数值模拟能够准确模拟燃烧室内的火源稳态后房间上方的烟气层厚度和温度,并能有效模拟窗式喷头和常规下垂式喷头的喷淋布水形态及喷淋动作后的室内烟气温度;采用CFD数值模拟研究了不同火源功率、不同喷头安装间距下的玻璃冷却防护规律,获得了最不利场景下（自动灭火系统失效）的喷头安装间距。结果表明,火源功率为2MW、4MW和6MW时,单个窗式喷头形成的水膜对火源及热烟气产生的入射热通量阻隔率达到54%～59%,且窗户中心和窗户边缘没有明显差异,单窗情况下单个喷头的隐患仍出现在窗户顶部边缘;当喷头间距2.8m时,双喷头中间的较大范围未处于喷头保护区域,玻璃温度持续升高,窗户破裂风险较大。随着喷头间距的减小,当喷头间距降至1.6m以下时,玻璃表面温度在100℃附近,较未保护时下降67.8%,保护效果较好。（3）针对我国现行规范标准中对外墙玻璃保护冷却缺乏具体技术要求的问题,从系统应用层面提出了外窗防护冷却系统的设计要求和工程应用方案,并在两个超高层建筑中开展了工程应用。根据试验研究和数值模拟分析结论,提出了外窗防护冷却系统喷头设置间距和喷头最小喷水强度的具体参数;针对外窗防护冷却系统独立设泵与合用泵两种方案开展了全面对比分析,并对合用泵的方案开展了实体火灾实验验证,提出在保证供水安全稳定的前提下应优先采用合用泵方案的设计思路。本文提出的外窗防护冷却系统及关键参数应用于实际超高层建筑工程,为外窗防护冷却系统的设计和相关国家标准规范的修订提供了科学依据,对外窗防护冷却系统在（超）高层建筑玻璃外墙中的应用及实施起到了重要示范作用。