文档介绍：性能化防火体系中的定量分析方法初探

摘要:定量分析方法是实现建筑物性能化防火目标的工具。以城市公共安全疏散性状的概率危险性评价为目标,计算机虚拟现实环境模拟平台应运而生。综合这两项最新研究成果,可以直观、具体地指导人员安全疏散设计和紧急状况下的安全管理。本文对定量分析方法做了简述,介绍了目前国内外流行的技术软件和前沿研究成果,并为今后的研究进行了展望。
关键词:性能化防火评估定量分析计算机虚拟现实环境模拟
性能化防火评估技术已成为当前国际建筑防火领域最先进的技术,是当前消防安全领域的热点课题。定量分析方法是实现精确模拟、大规模运算的必要科技手段。
计算机能够有效模拟火场中温度分布、烟气蔓延、人员疏散等性能化评估中涉及的问题,能够为评估提供分析数据,为应急决策和演习提供参考。实际建筑工程的情况千差万别,我们应在积极分析研究国外的模型与方法的基础上,开发自己的分析计算工具。
要定量分析公共场所的应急疏散安全性能,目前只有两种方法:一种是大规模的实地疏散演习,另一种是计算机模拟。通常来说大规模的实地疏散演习从可行性和经济性等多方面考虑多是不可取的,计算机模拟技术才是解决上述问题的唯一有效的科技手段。
近些年一些火灾案例表明,火场中有相当一部分人因无法识别疏散方向和安全出口不幸遇难。我们应该认识到,在现代化的复杂建筑物中,人们的安全疏散将面临更多困难。北京城市有毒有害易燃易爆危险源控制技术研究中心、中国科技大学火灾科学国家重点实验室、清华大学减灾研究所等研究机构,与英国格林威治大学火灾安全工程研究室合作,利用人员疏散模型对典型客流量和人员分布下的人员疏散情况进行了计算机模拟,并把人员安全疏散所需要的时间与各种火灾情形下可供人员安全疏散的时间进行了对比(表1该研究对不同功能建筑物分类报警系统人员响应时间的汇总统计结果),目前已经得到了若干有用的结论:

、长期化
、场馆人员分布流通模式调研以及应急疏散模拟

人员疏散模拟平台的运作程序
无论采用交互式虚拟现实技术,或采用沉浸式虚拟现实技术,首先需完成虚拟场景建模。在虚拟场景模型的基础上,借助于人机对话方式,完成人员疏散行为的动画模拟。其中人的疏散运动特征包括转身、超越他人、折返、排队等候、绕过障碍物等疏散运动状态下的疏散运动速度及群集流动规律。这些参数将受到障碍物和出口之间的相对尺寸、人员密度、人员之间相互的社会关系以及事故状态等诸多因素的影响。研究机构已经搜集了国内外大量经验数据资料,初步建立了人的行为规则数据库。综合利用MULTIGEN/VEGA软件用户可以模拟进人事故现场,进行疏散行动的模拟。
表1 各种用途的建筑物采用不同报警系统时的人员识别时间统计结果
建筑物用途及特性报警系统类型人员识别时间
Wl W2 W3
<1 3 >4
办公楼、商业或工业厂房、学校(居民处于清醒状态,对建筑物、
<2 3 >6
报警系统和疏散措施熟悉)
商店、展览馆、博物馆、休闲中心等(居民处于清醒状态,对建
<2 4 >6
筑物、报警系统和疏散措施不熟悉)
旅馆或寄宿学校(居民可能处于睡眠状态,但对建筑物、报警系统和疏散措施熟悉)
旅馆、公寓(居民可