【摘 要】
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随着我国国民经济和社会的飞速发展,一些新型建筑的现代化程度不断提高。由于这些建筑功能复杂、人员密集、可燃物多等特点,一旦发生火灾很容易造成巨大的人员伤亡和经济损失。因此,如何在复杂的现代化建筑中保证人员安全有效疏散成为迫切需要解决的问题。本文以某高校拟建综合教学楼为例,将BIM技术与计算机疏散模拟技术相结合,建立基于BIM的建筑疏散仿真模型,进行可视化疏散模拟实验,来检验该综合教学楼消防设计的合理
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随着我国国民经济和社会的飞速发展,一些新型建筑的现代化程度不断提高。由于这些建筑功能复杂、人员密集、可燃物多等特点,一旦发生火灾很容易造成巨大的人员伤亡和经济损失。因此,如何在复杂的现代化建筑中保证人员安全有效疏散成为迫切需要解决的问题。本文以某高校拟建综合教学楼为例,将BIM技术与计算机疏散模拟技术相结合,建立基于BIM的建筑疏散仿真模型,进行可视化疏散模拟实验,来检验该综合教学楼消防设计的合理性和人员安全疏散的规律性,并将该方法应用到某校既有教学楼中,探索了该方法在既有建筑改造中的适用性。主要工作如下:(1)通过对建筑火灾发生的整个过程分析,结合建筑中人员安全疏散的基本准则,分析建筑火灾人员安全疏散的影响因素。并综述了建筑安全疏散模拟技术及对疏散模拟技术中关于Agent模型建立、个体起始位置确定、人员行动速度和加速度、疏散方向的确定、以及个体疏散路径选择的相关算法做了详细介绍。(2)介绍了BIM技术的相关理论。首先介绍了BIM技术的概念和特点,体现了BIM在建筑业盛行起来的优势。其次探讨了BIM技术的转换标准、在不同建模中的模型精细度标准。最后,重点综述了BIM技术在建筑设计中的技术理论,即建筑建模中的正向设计建模和逆向建模方法。并总结了BIM技术在建筑安全疏散中的优势。(3)基于BIM技术建立建筑的三维信息模型。根据安全疏散研究需要,对拟建项目和既有建筑主要采用BIM的正向二维翻模法和逆向建模法来建立建筑三维信息模型。对拟建某高校综合教学楼项目,基于Revit平台和正向二维翻模的方法,依据设计图纸详细建立了该综合教学楼的BIM三维信息模型;对该校既有教学楼,采用逆向建模方法,使用地面三维激光扫描仪技术对其进行全方位扫描,基于获取的点云数据构建了BIM三维信息模型。并对两种BIM建模方法进行总结归纳,形成拟建建筑和既有建筑的BIM三维信息模型构建方法和流程。(4)基于BIM技术的安全疏散仿真研究。在总结BIM模型数据格式及相互转换方法基础上,将已建立的综合教学楼BIM三维信息模型进行数据格式转换,并将其应用到Pathfinder仿真软件平台,基于Agent仿真算法建立人员疏散分析模型,然后按照高校综合教学楼设计疏散人数6083人的方案来进行可视化疏散模拟实验,对实验结果分析得出如下结论:该综合教学楼内人员的疏散运动时间为645.3s,修正后的所需安全疏散时间为811.36s,经过验证能够满足安全疏散的要求。但是在火灾等紧急情况下,由于无指引疏散人群倾向于遵循最短路径原则,即选择最近的出口,这在一定程度上也造成了出口的使用率严重不平衡,使得拥堵时间持续过长。因此本文结合紧急疏散时人的心理和惯性对其安全疏散设计进行优化,使得疏散运动时间由原来的645.3s降为632.5s,疏散效率提高2.1%。接着,将该方法运用到高校既有教学楼中进行疏散模拟,实验结果显示其满足安全疏散要求,并将实验结果在BIM模型中保存,便于后续该教学楼的改造设计、施工和维护管理。同时也表明本研究建立的基于BIM的安全疏散模拟方法在拟建建筑疏散设计和既有建筑改造设计中具有一定的参考价值。
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