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基于Revit和Pathfinder的大型商业综合体建筑防火疏散研究

2023-06-30许迅

智能建筑与工程机械 2023年1期
关键词:建筑防火

许迅

摘 要:大型商业综合体建筑的功能复杂,人流量较大,占地空间也大,一旦发生火灾势必会造成巨大的经济损失。建立最优的人员疏散系统是商场消防安全措施的核心内容,但是目前一些大型商场因建筑设计问题或者是方案不到位导致疏散存在问题,为了进一步优化应急预案,可以借助于完备的应急管理系统和高效的疏散策略。基于此,以中山市利和商业中心作为研究对象,对商业综合体建筑的消防疏散设计进行了分析与研究,为提高中山市利和商业中心的疏散能力提供科学合理的建议,给顾客创造一个安全的消费环境。

关键词:Revit;Pathfinder;疏散能力;最优路径;建筑防火

中图分类号:TU998.1                             文献标识码:A                                 文章编号:2096-6903(2023)01-0127-02

0 引言

大型的商业综合体建筑的构造比较的复杂,尤其是在節假日、周末,或者是工作日17:00或18:00之后人员会比较密集,如果管理者对于楼层的结构不熟悉,发生火灾时的疏散能力就会更差,因此就会对商场中工作人员和顾客的疏散逃生效率产生影响。

因此,制订合理的应急预案来提高疏散的秩序及能力很有必要。基于此,本文以中山市利和商业中心为例,基于Revit和Pathfinder技术入手,以实际案例入手,对建筑疏散能力进行模拟,希望可以对相关商业体人员疏散提供参考。

1 相关概述

1.1 中山市利和商业中心介绍

利和商业中心位于中山市古镇镇同兴路与沙古公路交汇处,总建筑面积为189 893.51 m2,规划为地下3层,地上60层,高295 m,地下车库总设计停车辆为691辆,为一类高层公共建筑。

1.2 Revit二次开发技术介绍

Revit二次开发技术可以对根据建筑信息进行墨制作,利用该软件所带的API接口,加上.NET开发的编程语言就可以应用在很多的应用软件开发中[1]。

1.3 Pathfinder软件介绍

Pathfinder是一款人员疏散模拟软件,提供火灾疏散功能,可以在软件构建火灾现场,可以构建烟雾以及火,通过动态的模拟动画设置疏散流程[2]。

2 基于Revit和Pathfinder的中山市利和商业中心人员防火疏散

2.1 获取建筑模型的建筑信息

对商业体进行疏散能力评估要做的第一步就是获取相关的建筑信息。首先需要通过Revit API函数的调用方式获取该建筑的模型信息。之后利用Revit中的BuiltInCategory.OST_Doors对建筑体中的门、窗个数进行掌握,从而明晰影响疏散的指标及制定蚂蚁算法的参数设定问题。

2.2 模型的建立

本节使用 Revit 建立三维模型,将建筑体的信息全部导入进Pathfinder ,从而进行应急的路线规划制作,结合综合体建筑日常的人员信息情况进行设定,之后进行模拟,利用模型对疏散方案进行评估和调整。

2.2.1 防火疏散研究Revit模型构建

中山利和商业中心为地下3层,地上60层,高295 m,相关图纸可以利用 CAD 进行绘制。结合途中信息,可以采用Revit进行三维建模。

2.2.2 Revit模型导入Pathfinder

将 Revit 通过建立合理路径导入疏散软件 Pathfinder 中,在 Pathfinder 软件中调整模型[3]。

2.2.3 人员模型参数定义及放置

疏散模型构建完成后,需要对参与模拟的人员进行参数设置。第一是人员信息描述,包括身高、肩宽、速度等。依据人体工学原理和GB/T 10000-1988,对人员的身高、肩宽定义为男性(167.8 cm和37.5cm ),女性(157.0 cm,35.1 cm)。人员速度有水平面的疏散速度及楼梯下行速度,结合学者谢玮在《考虑能见度状况的个体及小群体疏散实验研究》里的结果,此次模拟中,将男女在水平位置的疏散及下楼梯的疏散速度定为男性水平速度3.3 m/s 和女性疏散速度2.4 m/s[4]。下行疏散速度数值设定为男性楼梯下行速度2.0 m/s 和女性楼梯下行速度1.5 m/s。

第二是人员的行为定义,主要是指人员逃生时出口及路线选择。根据实际情况,同时考虑到波动范围,将总疏散人数设定为10 000人。对高商业体进行调查发现,中山利和商业中心顾客及工作人员,主要分布在1~7层、39~60层,主要在酒店、餐厅、商场营业厅等地方。中山市利和商业中心的商业领域比较广,在不同时间段,人员分布也有区别。因此,为了更加贴近实际,本文选择的是几个比较典型的时间段分别是9:30(人员上班时间)、17:00(顾客购物娱乐时间)、12:30(吃饭时间)、22:00(闭场时间)进行人员疏散模拟,并列出在这3个时段时主要建筑物内人员分布情况。模拟中男女随机分配在阁楼层,比例为1∶1。

2.3 应急疏散模拟结果与分析

2.3.1疏散方案模拟结果

将疏散时间定在17:00,利用Pathfinder 软件进行疏散模拟,模拟如图1所示。

原有的应急疏散方案为:1~7层主要疏散到室外以及10层的避难层,39~60层可以疏散到21、31、41、52层的避难层,模拟疏散时间为387 s。

2.3.2 人员分配优化

通过对中山市利和商业中心原有的疏散路径进行模拟发现,之前的疏散方案较为死板,很多可以用来的避险的位置没有用到,疏散点太少,导致人员疏散时容易产生焦躁情绪,造成恐慌,疏散难度增大,造成踩踏事故引发伤亡[5]。

因此在分析之后,结合原有方案进行优化,将因素都考虑进去,在路径上及疏散路线上的人员分配都进行了优化,将4、45、55层都增加为避难区域,在人员太多的时候进行人群分流。这成功解决了疏散的时候出口较为拥堵的问题,最终改进的模拟疏散方案时间为345.5 s,比原有的方案快了41.5 s。为了获得更加准确的数据,在人员较多的12:30(吃饭时间)和22:00(闭场时间)各取了两个方案进行疏散模拟,根据疏散时间选取了最优方案。

2.4 提高疏散能力的建议

通过对中山市利和商业中心进行失火疏散模拟发现,此次选择的Revit模型进行模拟,结果还是比较合理,符合制定模型时的规定要求。结合模拟结果发现,在失火的时候,楼道其实是最堵的地方。疏散中,人们会先选择有疏散标志的地方进行疏散,因此选择相同路线的人多了,就会降低疏散能力。所以在消防疏散设施较多的地区,疏散时间相对较少。通过对仿真结果的分析,针对仿真建筑模型的不足提出了以下建议。

第一,根据对疏散结果的分析,可对走廊宽度进行扩充,减少疏散时的拥挤,避免产生踩踏时间。扩大一楼至二层之间的楼梯宽度,减少施工设施瓶颈造成的拥堵,提高建筑疏散能力。

第二,疏散路径选择不同的疏散算法,最终计算的疏散能力将会有所不同。通过采用多种疏散算法的并行计算模式,对各算法的操作结果进行整合,所选择的疏散路径将比单一算法所选择的疏散路径更加科学。

3结语

公共建筑中结构比较复杂,尤其是大型的综合市场,人员比较密集,火灾的荷载比较大,隐患也非常多,而在火灾发生之后能采用高效的逃难路径规划,减少疏散时间,对于人民生命财产安全来说非常重要。本文以中山市利和商业中心为例,利用Revit 模型,将建筑信息导入Pathfinder 软件,模拟该建筑在失火的情况下逃生的路径。为了解决Revit 模型中的最短路径问题,本文采用蚂蚁算法来进行模型建立,希望可以给该建筑的安全疏散路径规划设计提供一些思路。

参考文献

[1] 李洪岩.基于Pathfinder的地下商场消防安全疏散模拟[J].山西建筑,2017, 43(20):130-132.

[2] 许啸阳,顾美娣,郁洁,等.基于Revit和Pathfinder的老年社区人流仿真模拟研究[J]. 住宅与房地产,2018,501(16):50-51.

[3] 何欣,常力,谢飞,等.基于Revit和Pathfinder的商場类建筑安全疏散研究[J].南开大学学报:自然科学版,2016,49(6):7.

[4] 谢玮.考虑能见度状况的个体及小群体疏散实验研究[D].成都:西南交通大学,2019.

[5] 张蒙.基于BIM的高层建筑消防应急疏散仿真研究[D].西安:西安理工大学2020.

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