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摘 要

近些年来，随着国家经济的崛起和社会的不断发展，国内建筑的数量不断增多，大空间建筑也随之兴起。大空间建筑通常具有建筑内部跨度大、区域划分自由、可利用中庭大空间举办活动等诸多优点，但同样也给消防设计以及火灾的防控工作带来了一定的难度。当前大多数设计人员仍在采用完全按照规范要求进行的消防设计，而这种方法难以满足当前许多大空间建筑的建筑防火及人员疏散要求。因此，在此类建筑内适当的采用性能化防火设计方法，更加科学地进行建筑的消防设计调整及规划优化是十分必要的。

性能化防火设计是指根据建筑的实际构造、建筑功能及防火特点，在计算机烟气模拟或人员疏散软件技术辅助的基础上，采用更适合建筑本身的具有科学性、完善性、针对性的消防设计方法。本文以某大型博物馆为设计主体，在进行针对性的性能化防火设计后，采用模拟软件FDS及Pathfinder进行相关的数值及疏散模拟。首先，本文对课题背景及领域内研究现状进行了概述，分析了课题的实际意义；其次对本次设计应用到的性能化防火设计方法、建筑概况以及涉及到的消防系统及疏散问题进行了简单介绍；最后依照性能化设计得到的设计方案在FDS进行烟气蔓延流动的数值模拟，根据疏散安全指标进行了Pathfinder的人员疏散模拟，并根据模拟结果得出具有一定可行性的设计建议。

关键词：性能化设计 博物馆 火灾数值模拟 人员疏散

Performance-based fire protection design of a public building

Abstract

In recent years, with the rise of the national economy and the continuous development of society, the number of domestic buildings has increased, and large-space buildings have also arisen. Large space buildings usually have the advantages of wide open space, large span, and diverse regional divisions, but they also bring certain difficulties to fire protection design and fire prevention and control work.At present, most designers are still adopting fire protection design that is completely in accordance with the requirements of the specification, and this method is difficult to meet the building fire prevention and evacuation requirements of many large space buildings. Therefore, it is necessary to use the performance-based fire protection design method in such buildings to scientifically carry out the fire protection design adjustment and planning optimization of the building.

Performance-based fire protection design refers to the scientific, perfect and targeted fire protection that is more suitable for the building itself, based on the actual structure, building function and fire prevention characteristics of the building, based on computer smoke simulation or personnel evacuation software technology. Design method. In this paper, a large museum is designed as the main body. After the targeted performance-based fire protection design, the simulation software FDS and Pathfinder are used to carry out related numerical and evacuation simulation. First of all,the background and research status of this topic are explained at the beginning of this article, and analyzes the practical application significance of the topic. Secondly, the performance-based fire protection design method, building overview and the fire protection system and evacuation problems involved in this design are applied. A brief introduction was made. Finally, according to the design scheme of performance design, the numerical simulation of flue gas spread flow in FDS was carried out. The evacuation simulation of Pathfinder was carried out according to the evacuation safety index, and the design suggestions with certain feasibility were obtained according to the simulation results.

Key Words: Performance Design; Museum; Fire Numerical Simulation; Evacuation

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 大空间博览建筑的兴起与发展 1

1.1.2 大空间博览建筑的火灾风险性 1

1.1.3 大空间博览建筑的火灾危害性 2

1.2 国内及国外课题研究现状 2

1.2.1 国外性能化防火设计研究 2

1.2.2 国内性能化防火设计研究 3

1.3 课题意义及框架 4

1.3.1 课题内容 4

1.3.2 课题意义 4

1.3.3 本文框架 4

第二章 性能化防火设计简介 6

2.1 传统设计存在的弊端 6

2.2 性能化设计的基本步骤及特点 7

2.2.1 性能化防火设计的基本步骤 7

2.2.2 性能化防火设计与传统规范化设计对比 7

2.3 模拟软件介绍 8

2.3.1 FDS软件介绍 8

2.3.2 Pathfinder软件介绍 8

第三章 某博物馆的性能化防火设计内容 9

3.1 某博物馆的工程概况 9

3.2 建筑设计及防火分区 9

3.3 消防系统设计 12

3.3.1 防排烟设计 12

3.3.2 消火栓及自动喷水灭火系统设计 12

3.4 安全疏散设计 12

第四章 烟气数值模拟 14

4.1 火灾场景设定 14

4.1.1 火灾场景的设定原则 14

4.1.2 火灾场景 14

4.2 火灾荷载的确定 15

4.3 火灾热释放速率的确定 16

4.4 几何模型的建立 17

4.5 数值模拟结果 18

4.5.1 600s内的烟气蔓延过程 19

4.5.2 t=100s时的相关参数 20

4.5.3 t=300s时的相关参数 22

4.5.4 t=600s时相关参数 24

4.6 火灾模拟总结及分析 26

第五章 人员疏散模拟 27

5.1 人员安全疏散的影响因素 27

5.1.1 烟气层高度 27

5.1.2 CO浓度 27

5.1.3 能见度 28

5.1.4 人员运动特征 28

5.2 人员安全疏散的判定准则 29

5.3 疏散模拟参数的确定 30

5.3.1 人员密度的确定 30

5.3.2 人员疏散速度的确定 30

5.4 疏散模拟场景的建立 31

5.5 疏散模拟结果 32

5.6 模拟结果分析 33

第六章 结论与总结 35

6.1 结论 35

6.2 不足与展望 36

参考文献 37

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 大空间博览建筑的兴起与发展

博览建筑是指为自然[24]、人文艺术及具有历史价值的相关文物和艺术品提供陈列、展出和收藏空间的公共建筑场所。除了整理、展览、收集等任务外，博览建筑还有保护文物、发掘古迹等重要职责。博览建筑按照展品内容通常分为博物馆、陈列馆、纪念馆等类型。

由埃及菲拉德尔菲亚大帝主持建造的，始建于公元前3世纪的亚历山大宫是古代最早的博览建筑，宫内设有演讲大堂、植物展览园等区域。而早期的博览建筑通常是古代帝王、贵族和教皇的私人艺术珍藏馆和储藏场所。

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