基于BIM的高校多层宿舍楼火灾模拟及疏散模型优化研究

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近年来,火灾事故频繁发生,建筑消防安全问题也在不断被重视。高校宿舍楼是学生们日常生活起居的重要场所,其内部人员密集,安全隐患较多,一旦发生火灾,会严重危害到人员的生命财产安全。传统的疏散演练耗时费力,成本较高,而计算机模拟则能避免这些缺点,还能直观地看到火灾发展和人员疏散的全过程。此外,BIM模型信息化程度高,可与仿真平台信息互通,能为其研究提供更精准的模拟环境,因此基于BIM技术开展高校宿舍楼火灾应急疏散模拟具有重要的理论价值和现实意义。本文以某高校多层宿舍楼作为研究对象,按实际情况建立了BIM模型,并与Pyrosim和Pathfinder仿真模拟软件结合,基于火灾理论、人员疏散理论和相关计算原理,研究最不利状态下该多层宿舍楼火灾蔓延和人员疏散的情况。其主要研究成果如下:(1)结合现行的防火规范,通过实地走访、访谈交流、问卷调查的方式寻找建筑环境中存在的不利因素,并深入研究大学生的火灾安全意识与行为倾向,进行危险因素分析,进而分别从学生、建筑、管理的方面提出切实可行的优化思路。(2)以BIM+Pyrosim为核心,基于现实情况,本着最不利原则模拟西侧楼体首层宿舍起火的情景,通过Smokeview可视化窗口分析烟气扩散、CO浓度、能见度及温度随时间变化情况,并结合探测设备测得的数据和危险临界值得出各重点位置的危险时刻。(3)以BIM+Pathfinder为核心,不考虑火灾时,在本模型中加装室外楼梯和减少人员数量分别可缩短31.3%和30.5%的疏散时间,在休息平台或出口附近设置障碍物则会使疏散时间延长。考虑火灾时,将危险时刻、人员反应时间和行为倾向的因素加入了进来,由模拟结果可知该工况下的人员受火灾产物影响无法全部逃出,其安全性存在问题。故综合以上模拟结果,结合安全培训等因素,以减少疏散时间和满足疏散安全性为目标设计了优化模型,优化后的模型疏散通道压力明显降低,楼内人员均能安全疏散至室外,且总疏散时间为268.3s,符合人员密集的公共建筑所规定的5min安全疏散时间。
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