基于微观仿真的建筑消防疏散通道设计地区差异性研究开题报告
2021-03-11 00:29:46
1. 研究目的与意义(文献综述)
人员安全疏散是建筑防火设计保证人员生命安全需要考虑的重要问题之一。对于世界上大部分国家和地区来讲,政府和权威机构发布的防火设计规范则是指导、管理建筑防火设计工作的依据。这些防火设计规范中都会有针对人员安全疏散的一些条款和规定就成为了建筑设计工程师在设计层面保证人员疏散安全性的重要依据。
从上世纪70年代开始,各国的研究者对火灾中人员疏散过程的研究越来越多,最初的研究主要集中在对火灾中人员行为的统计分析与反应模式建模[1]。90年代开始,人们开始热衷于使用计算机技术对紧急情况下的人员疏散过程进行模拟,并不断地提出新的模拟方法和模型。根据erica等人的总结,目前被公布的主要模拟模型(不包括正在开发或未公布的)已经达到30多种[2],例如:helbing[3]提出的社会力模型,对行人进行建模,依据牛顿定律对行人的进行受力分析,来判断行人接下来的行走方向和行走速度;watts[4]、thompson[5]和lovas[6]等人提出了与行人流相关的排队网络模型,模拟火灾场景下的瓶颈效应有很好的视觉效果,而且还能计算疏散时间。吴强[7]利用fds evac软件探讨了建筑物人员疏散的影响因素;唐芳勤[8]利用gis分析技术,使gis模型自动生成fds模型,分析模拟火灾场景下人员疏散的特点;yuanchunmiao[9]结合building exodus软件,将其应用于建筑设计中,重点研究了有关疏散时间和建筑出口疏散效率的影响因素;wang ziyang[10]利用元胞自动机模型描述行人行为,研究分组行为对疏散流的影响;jaekoo joo和namhun kim[11]构建一种可视化的生态学的状态自动机模型,研究人的行为对紧急疏散的影响;由xj technologies公司研发的anylogic软件作为混合模拟模型中具有代表性的模型之一,提供了远胜其他任何工具的建模结构,适用于离散模拟、连续模拟、离散-混合模拟以及agent模拟[12],具有很大的实用价值。随着这些研究手段和计算方法的增多,人们开始发现完全按照规范条文规定进行处方式防火设计的诸多缺陷,例如:各种类型规范条文繁多,并且不统一,有的甚至出现自相矛盾,有的条款设置得不符合实际难以执行,还有的条款不能够考虑社会发展与技术进步所造成的改变等等。从而,近20年来,性能化建筑防火设计的方法被越来越多地应用在实际的建筑防火设计过程中[13],例如:张国庆[14]将建筑性能化防火设计理念与经典的“r/aset”理论相结合,精准的计算出人员安全疏散的时间,大大提高了性能防火设计的可靠性。为了更好地验证安全疏散计算;赵晨岑鸟[15]专门针对高层办公建筑性能化防火设计进行研究,提出具有针对性的性能化防火设计策略;周文[16]利用fds软件模拟大型艺术中心火灾现场的场景,重点研究此类建筑在设置消防救援口的问题;伍江[17]针对演艺中心观众厅进行火灾模拟和人员疏散模拟,采用数字化技术,重点研究性能化防火策略;王春梅[18]运用消防工程学的分析方法,结合性能化设计,提出解决大型体育馆人员安全疏散一系列问题的措施。但是,尽管性能化防火设计中设计人员可以根据建筑物的用途、规模、结构等来选择相应的防火措施,此类防火措施是否满足安全可靠仍然需要一个可靠的评价体系来确保其安全性,并且在设计初期,规范条文等相关规定对设计人员来讲仍然具有相当大的约束力。
但正如上文所述,规范中的条文,由于历史,技术和社会发展等原因往往存在一定的缺陷,并且由于各个国家和地区经济和社会发展水平,人们生活习惯以及主流建筑结构特征的不同,导致不同国家和地区的规范之间也存在很大差异。对于中国大陆来说,目前指导建筑防火与疏散通道设计的规范性文件主要《建筑设计防火规范》[19];而对于中国香港地区来讲,目前使用的主要是《codes of practice for fire safety in buildings 2011》[20]。本文将针对这两地的规范中与建筑人员疏散相关的条款进行对比,探讨这两种规范系统中对建筑结构中各种疏散单元的设计所提出的要求的异同与优缺点,并根据两地的规范设计了不同的建筑结构,使用anylogic作为评价工具对这两种建筑结构下的人员疏散过程和建筑结构的安全性能进行了比较性的评估。
2. 研究的基本内容与方案
2.1研究的基本内容
(1)不同国家或地区消防规范中人员逃生相关条款的对比:对比内容主要包括民用建筑物消防通道数量、宽度等参数的设计要求;建筑人员荷载与出口数量和消防通道之间的关系方面的规定;建筑出口和内部空间布局方面的规定等。
(2)利用人员疏散微观仿真软件anylogic,针对消防规范对比分析中得出的主要结论,设计多种建筑人员疏散场景,进行微观仿真计算;根据仿真结果,统计不同场景下人员疏散效率的基本参数,包括疏散时间,出口和通道的流量,人员移动速度,人员密度分布,瓶颈节点等。通过模拟对这两种结构下的人员疏散过程进行比较,重点分析居住建筑可以设置单个楼梯和安全出口的条件,对比两种规范下建筑的安全性能,同时对各个场景的疏散效率进行评估;基于评估结果对消防规范对比分析结果进行总结,并为相关的消防设计提供建议或参考。
3. 研究计划与安排
时 间 | 工 作 内 容 及 要 求 | 指导老师 |
2017.2.20-2017.2.26 | 第1周:确定论文主题方向,了解论文的编写要求。 | 刘少博
|
2017.2.27-2017.3.5 | 第2周:以论文题目为核心,对相关资料进行收集和翻阅。 | |
2017.3.6-2017.3.12 | 第3周:对已搜集的资料加以整理,论证分析论文的可行性、实际性,将论文题目和大致范围确定下来,进行开题报告并完成开题报告的编写,同时完成英文翻译。 | |
2017.3.13-2017.3.19 | 第4周:整合已有资料、构筑论文的大纲,初步构建仿真模型。 | |
2017.3.19-2017.4.2 | 第5、6周:根据查找的数据和相关资料,进行深入详实的论文编写工作和仿真模拟,对论文编写过程中所发现的问题,研究其解决方案,推敲整合,并进行修改完善,得到完整的模拟分析结果,准备论文中期检查。 | |
2017.4.3-2017.4.9 | 第7周:完成论文的初稿部分,向指导老师寻求意见,优化论文的结构,润色语句,修改不当之处,补充不足之处。 | |
2017.4.10-2017.4.16 | 第8周:论文资料整合,最终定稿,为最终的答辩做好各方面准备,熟悉论文内容,增强自己对论文内容的把握,进行一定的思维发散,设计论文答辩。 | |
2017.4.17至毕业 | 第9周往后:准备毕业论文答辩 |
4. 参考文献(12篇以上)
[1].bryan j l. human behavior in fire: the development and maturity of a scholarly study area [j]. fire and materials, 1999, 23(6): 249-53.
[2].erica d. kuligowski, peacock r d. a review of building evacuation models [r]. national institute of standards and technology: technical note 1471, 2005.
[3].李俊.行人交通疏散模型研究[d].广州:华南理工大学,2011.