基于Pyrosim和Pathfinder的高校实验楼火灾疏散安全性分析与优化.pdf

第30卷第3期2023年 5月Vo l.30 No.3Ma y 2023妥全与环境工程Sa f et y a nd Env iro nment a l Enginee ring引用格式：雷鸣，杨民，高复阳，等.基于Pyro s im和Pa t h f inder的高校实验楼火灾疏散安全性分析与优化J.安全与环境工程,2023,30(3):36-44.Lei M,Ya ng M,Ga o F Y,et a l.Sa f et y a na lys is a nd o pt imiza t io n o f f ire ev a c ua t io n in c o llege experiment a l buildings ba s ed o n Pyro s im a nd Pa t h f inderJ.Safety and EnvironmentaI Engineering 2023,30(3)：36-44.基于Pyro s im和Pa t h f inder的高校实验楼火灾疏散安全性分析与优化f鸣1,杨民，髙复阳鲁王丹丹3,张继承1,秦子豪4,张维1(1.长江大学城市建设学院，湖北荆州434023；2.中国地质大学(武汉)资源学院，湖北武汉430074；3.长江大学经济与管理学院，湖北荆州434023；4.四川电力设计咨询有限责任公司，四川 成都610041)摘 要：高校实验楼人员密集，电气设备较多，火灾风险性较高。为分析并优化高校实验楼火灾疏散安全性，以某 高校实验楼为研究背景，建立建筑信息模型(BIM),导入Pyro s im与Pa t h f inder软件,建立火灾仿真模型与人员疏 散仿真模型,分析火灾场景下烟气温度、CO浓度、能见度对人员疏散的影响，通过对比人员可用安全疏散时间与所 需安全疏散时间，计算安全裕度,用于判断火灾疏散安全性是否合格，并根据火灾烟气变化与疏散人员拥堵数据，制定高校实验楼防火设计优化方案，对比防火设计优化前后火灾疏散仿真模拟结果。结果表明：实验楼第2层B 楼梯口的安全裕度为25.7 s,存在安全风险，防火设计优化后该处的安全裕度提高至76.7 s,脱离了安全风险，且实 验楼第1层、第3层、第4层、第5层的安全裕度比防火设计优化前分别提高了 57.5,69.0,122.3,45.5 s,实验楼各 楼层重点危险区域火灾疏散安全性均得到提升。该研究结果可为我国高校实验楼防火设计优化提供理论依据与 参考。关键词：高校实验楼;火灾疏散安全性分析;建筑信息模型(BIM)；Pyro s im；Pa t h f inder；防火设计优化 中图分类号：X92&7 文章编号:1671-1556(2023)03-0036-09 收稿日期：2022-10-20DOI：10.13578/j.c nk i.is s n.1671-1556.20221383 开放科学(资源服务)标识码(OSID):Safety Analysis and Optimizatio n o f Fire Evacuatio n in Co llege Experimental Buildings Based o n Pyro sim and Path finderLEI Ming1,YANG Min1*,GAO Fuya ng2,WANG Da nda n3,ZHANG Jic h eng1,QIN Zih a o4,ZHANG Wei1(1.Fac ulty o f Urban Co nstruc tio n Yang tze University,Jing zh o u 434023,Ch ina;2.Fac ulty o f Reso urc es,Ch ina University o f Geo sc ienc es(Wuh an)9Wuh an 430074,CAma;3.Fac ulty o f Ec o no mic s and Manag ement Yang tze University,Jing zh o u 434023,Ch inas4.Po werCh ina Sic h uan Ele c tric Po we r Eng inee ring Co.丄,Ch eng d u 610041,Ch ina)Abst r ac t:Co llege expe riment a l buildings wh ic h a re c ro wded h a v e mo re elec t ric a l equipment a nd h igh f ire ris k In o rder t o a na lyze a nd o pt imize t h e f ire ev a c ua t io n s a f et y o f c o llege experiment a l buildings,a building inf o rma t io n mo del(BIM)wa s es t a blis h ed f o r a c o llege experiment a l building,a nd Pyro s im a nd Pa t h f inder s o f t wa re were impo rt ed t o es t a blis h f ire s imula t io n mo del a nd ev a c ua t io n s imula t io n mo del.Th e inf luenc e o f s mo k e t empera t ure?CO c o nc ent ra t io n a nd v is ibilit y o n pers o nnel ev a c ua t io n in t h e f ire s c ene wa s a nalyzed Th en t h is pa per c o mpa res t h e a v a ila ble s a f e t y ev a c ua t io n t ime a nd t h e required s a f e t y ev a c ua t io n t ime,c a lc ula t es t h e s a f et y ma rgin,a nd judges wh et h er t h e f ire ev a c ua t io n s a f et y is qua lif ied Ba s ed o n t h e基金项目：国家自然科学基金项目(51778065);湖北省自然科学基金青年项目(2019CFB224);湖北省教育厅省级教研项目(2018284)作者简介:雷 鸣(1974),男，博士，副教授，主要从事工程安全与风险管理方面的研究工作。E-ma il：88456455qq.c o m 通讯作者：杨 民(1998),男，硕士研究生，主要研究方向为工程安全与风险管理E-ma il:2336918242qq.c o m第3期雷 鸣等：基于Pyro s im和Pa t h f inder的高校实验楼火灾疏散安全性分析与优化37da t a o f s mo k e c h a nge a nd ev a c ua t io n c o nges t io n,t h e f ire pro t ec t io n des ign o pt imiza t io n s c h eme o f c o llege experime nt a l buildings is f o rmula t ed,a nd t h e s imula t io n res ult s o f f ire ev a c ua t io n bef o re a nd a f t e r f ire prot ec t io n des ign o pt imiza t io n a re c o mpa red Th e res ult s s h o w t h a t t h e s a f et y ma rgin o f s t a irc a s e B o n t h e s ec o nd f lo o r o t h e experiment a l building is 25.7 s,wh ere t h ere is a s a f e t y ris k Af t er f ire pro t ec t io n des ign o pt imiza t io n,t h e s a f et y ma rgin is inc rea s ed t o 76.7 s,a nd it is s epa ra t ed f ro m t h e s a f et y ris k Th e s a f et y ma rgins o f s t a irc a s e B o n t h e f irs t f lo o r,t h e t h ird f lo o r,t h e f o urt h f lo o r a nd t h e f if t h f lo o r o f t h e experiment a l building a re inc rea s ed by 57.5 s,69.0 s,122.3 s a nd 45.5 s,res pec t iv ely?c o mpa red wit h t h o s e bef o re f ire pro t ec t io n des ign o pt imiza t io n.Th e s a f et y o f f ire ev a c ua t io n k ey da ngero us a rea s o f ea c h f lo o r o f t h e experiment a l building is impro v ed Th e res ea rc h res ult s ma y pro v ide t h eo ret ic a l ba s is a nd ref erenc e f o r f ire prev e nt io n des ign a nd o pt imiza t io n in c o llege experiment a l buildingsKey wo r ds:c o llege experime nt a l building；s a f et y a na lys is o f f ire ev a c ua t io n；building inf o rma t io n mo deling(BIM)；Pyro s im；Pa t h f inde r；o pt imiza t io n o f f ire pro t ec t io n des ign据我国应急管理部消防救援局统计,2012年至 2021年，我国居住场所发生火灾132.4万起，其中 电气火灾占42.7%,电气是引发火灾的重要因 素高校实验楼具有人员密集、局部复杂和电气 设备较多等特点，易发生火灾，造成人员伤亡与财产 损失。近年来，我国发生多起高校实验楼火灾事故，例如：2019年2月27日，南京工业大学实验楼因实 验室电路短路引发火灾;2020年2月26日，首都师 范大学实验楼因电子搅拌机长时间使用导致电线短 路起火引发火灾；2021年10月24日，南京航空航 天大学实验室发生火灾，造成9人受伤、2人死亡。目前，国内外学者利用计算机辅助定量风险评估模 型对高校实验楼火灾进行风险评估凶，通过试验分 析实验楼火灾疏散过程闪，并基于结构爛权法评估 校园建筑火灾风险等级，结果发现校园建筑中实 验楼火灾风险性较高，且火灾过程中烟气充分蔓延 所经通道，导致人员疏散难度较大。因此，开展高校 实验楼火灾疏散安全性分析研究具有重要意义。国务院安全生产委员会