基于性能化设计的人员疏散仿真

论文摘要

各种复杂的、多功能的大型建筑迅速增多,新材料、新工艺、新技术合新的建筑结构形式不断涌现,对建筑物的防火设计提出了新的要求。需要寻求一种新的、承认建筑具有个性化的理念,又基本能保障建筑物中人的生命安全和财产安全目标实现的规范。这样就产生了“性能化防火规范”与“性能化防火设计”。性能化防火设计就是通过定量分析和计算工具确定必需安全疏散时间和可用的安全疏散时间,来确定具体的防火技术设计方案。安全疏散是性能化防火设计的重要内容,本文在分析了国内外己有的安全疏散模型的基础上,针对这些模型的不足,结合区域模型的思想,建立以功能单元为基础的精细网格区域模型(Zone Grid Evacuation Model,缩写ZGEM),该模型是在对建筑物做出不同功能单元的划分,根据划分结果进行人员设置。在建立精细网格区域模型基础上,以MATLAB为开发平台,完成了包括界面窗口的建立、各控件内部计算处理函数语句的编程等工作,开发了区域网格疏散仿真程序(Zone Grid Evacuation Simulation Software,缩写ZGESS)。该程序模拟出了人员疏散的运动过程,并可以将各单元及整个区域内的疏散全过程动态显示出来。作者采用本文的散仿真程序和疏散程序BuildEvac对某建筑性能化防火设计中某防火分区,进行人员疏散的实例分析,同时采用FDS程序进行了烟气流动模拟。结果表明本文开发的仿真模型ZGESS能够模拟出了人员疏散的运动过程,所得的疏散结果与BuildEvac程序相近,该防火分区的防火设计是安全的。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 性能化防火设计
• 1.1.1 性能化防火设计的提出
• 1.1.2 性能化防火设计的步骤和方法
• 1.2 性能化防火设计典型工具介绍
• 1.3 人员疏散国内外研究现状
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 主要疏散模型的介绍
• 1.3.3 国内方面研究进展
• 1.4 课题的提出
• 1.5 本文研究的目前和主要内容
• 2 人员安全疏散的基础理论
• 2.1 火灾发展和人员疏散时间发展关系
• 2.2 对于疏散中各特征时间的讨论
• 2.2.1 火灾的探测时间td
• 2.2.2 危险状态时间th
• 2.2.3 起火到人员观察到起火的时间tb
• 2.2.4 预动作时间tc
• 2.2.5 人员疏散运动时间ts
• 2.3 火灾中人员特征与行为
• 2.4 火灾中人的行为反应
• 2.5 人员的移动速度
• 3 疏散仿真模型
• 3.1 本模型的基本思想
• 3.2 仿真模型的主体结构
• 3.3 网格的划分
• 3.4 模型中疏散人员各基本参数考虑
• 3.4.1 人员密度设置
• 3.4.2 人员占据面积的要求
• 3.4.3 人员移动规则和速度的确定
• 3.5 模型中主要节点的处理
• 3.5.1 功能单元的处理
• 3.5.2 单元之间的联系
• 4 疏散仿真模型的开发
• 4.1 编程语言的选择
• 4.2 仿真模型的各主要界面及功能
• 4.3 仿真模型的功能介绍
• 5 仿真模拟的实际应用
• 5.1 实际工程介绍
• 5.2 人员疏散的模拟
• 5.2.1 模型的预处理
• 5.2.2 模拟计算
• 5.3 其他程序的模拟
• 5.4 疏散结果数据分析
• 5.5 烟气模拟
• 5.5.1 FDS 程序简单介绍
• 5.5.2 初始条件设置
• 5.5.3 烟气流动特性预测
• 6 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录