高層建筑火災最佳疏散路線的確定

畢瀛

(西藏自治區林芝地區朗縣公安消防大隊,西藏 857000)

高層建筑火災最佳疏散路線的確定

畢瀛

(西藏自治區林芝地區朗縣公安消防大隊,西藏 857000)

高層建筑的消防安全對于居民是非常重要的,消防安全做得好能夠有效的保證人們的生命和財產安全,所以高層建筑的消防問題也一直是人們應該關注和重視的問題之一,但是依然應該做好發生火災時的預防措施,一旦發生火災要及時確定最佳的疏散路線,確保人員能夠及時被安全疏散和撤離。本文主要論述了高層建筑火災最佳疏散路線的確定問題,希望能夠為相關的工作人員提供一定的經驗和借鑒。

高層建筑 火災 疏散

1 引言

高層建筑中一定要注意火災的防范工作,只有這樣,才能更好地對高層建筑中神火的人們起到更好的保護作用,因此一定要做好高層建筑的火災疏散路線設計工作,合理地對高層建筑的整體布局進行全方位地了解,在疏散群眾時,要保證群眾的安全,盡可能快速地幫助人們逃離火災現場,只有這樣,才能使群眾的生命和財產安全得到更好的保證。如果出現了較為復雜的情況,由于火勢蔓延的速度比較快,所以在正常的情況下,很多通道都會被火災所產生的煙霧堵塞,所以這個時候就需要對疏散路線進行一定的調整,找到最佳的疏散路線,從而以更快的速度疏散更多的群眾。

2 網絡模擬軟件HRBFS簡介

建筑火災模擬主要分兩大類,它們分別是場模擬、區域模擬。網絡模擬能夠把建筑物當中的一個有限的空間作為一個有機的單獨個體,假定所有單獨個體的平均狀態都是相同的,火災發展過程中把每個單獨個體的變化作為重要的參照數據。

網絡模擬當中,每一個房間都只需要用一個均勻完整的參數做為集中的體現形式,這種技術一般適用于距離火源比較遠的地區,高層建筑當中對全風網計算機動態模擬能夠將整個建筑物看作是一個有機的整體,而且還能將其每個區域的設計全部應用于這個網絡系統當中,對區域也有了非常明確的劃分,火勢蔓延有其自身的規律,網絡系統可以通過對這些規律的分析和研究及時對火勢發生的位置和緩釋蔓延的方向進行預先的判斷,從而減少了對火災的反應時間,能夠及時制定有效的方式避免造成更大的人員傷亡。雖然這款軟件主要是在一款礦井火災軟件的基礎上發展起來的,但是對于高層建筑火災疏散而言,具有非常重要的作用,其有效性也得到了一定的肯定。這款軟件在火勢的追蹤方面有著非常好的效果,這款軟件在使用了動態模擬技術的同時也能夠在火勢的判斷上比其他軟件的性能更好,它能有效測算出有害氣體的濃度以及風的流動速度,從而能夠為疏散路線的制定提供更加準確的建議和方案,從而更好地減少了人員和財產上的損失。

3 最佳疏散路線的確定

3.1 通道當量長度的確定

通常情況下,疏散距離最短的路線并不是疏散時間最少的路線,其中的安全性也是值得商榷的,造成這種現象的主要原因是人員密度存在著明顯的差異,而且在火災的進行過程中不同地點受到的影響程度是不同的。例如:在高層建筑中,同樣長的一段距離,但是由于受到火災影響的不同,受到污染的程度就不一樣,人們會選擇濃煙比較少的區域,因此,濃煙較小的區域人流密度大,所以疏散速度也會有一些差異。在火災蔓延的過程中通道內的溫度有害氣體的濃度以及濃煙的濃度是密切相關的。造成人員傷亡的主要因素是火災所帶來的有害氣體,所以要以有害氣體的濃度作為一個重要的參數,引進懲罰系數的概念,這樣才能更好地測算出有害氣體的有害程度。將懲罰系數乘以有害氣體的濃度,最終得到的數值就是通道的長度,以下就是相關數值的計算:

式中:

li——第i條通道的當量長度值,m;

ω——煙流濃度懲罰系數;

C——有害氣體濃度,一般以CO的濃度表示,%;

ρ——群集密度,人/m2,ρ＝P/(B.lri);其中,P——通道中的人數;B——通道的寬度,m;

lri——第i條通道的實際長度,m。

ωρ——人群群集通行難易度系數。

由于群集步速V、群集密度ρ和群集流動系數N之間的關系為V＝N/ρ。人群群集通行難易程度可以用群集步速的倒數來表示,故ρ×ωρ＝1/V＝ρ/N,由此可以得到ωρ＝1/N 。而一般流動系數N取為1.5,所以可取 =1/1.5,該參數的取值還需要通過實驗來進一步進行驗證。

C為逃生人員開始疏散至模擬結束時通道CO的平均濃度,C可以用下式計算:

式中:

ts——人員開始疏散的時刻,s;

te——模擬計算結束的時刻,s;

Ct——t時刻,該通道的煙流濃度,%,該參數用HRBFS求出;

Mt——t時刻,該通道的風流流量,Kg,該參數用HRBFS求出;

一般,煙流中有害氣體濃度越高,那么煙流濃度也越大。懲罰系數ω包括有害氣體對人體的傷害以及煙霧所造成的能見度對行走速度的影響。系數ω可以根據CO對人員的影響來確定。

在式(1)中也可以考慮別的因素,如通道中是否有障礙物(如垃圾桶、滅火器、其它阻礙物)等。當考慮這些因素時,當量長度可以用下式進行計算:

式中:ωe——考慮障礙物時的系數。

按上述方法可以計算出通道的當量長度,從而形成當量長度的新數組L[n],式中的n為風網分支數。按照下文的最佳路線算法,即可求出最佳疏散路線。

3.2 最佳路線算法

設網絡G=(V,E),其中V,E分別為圖G的節點和邊的集合。已知圖G的節點個數為n,即n=|V|,對于任意節點j和k,且j≠k,j=2,3,···,n,則有最短路方程:

式中:dk——節點1到節點k的最短路距離,m;

wjk——節點j到節點k的最短路徑值,m。

當給出應撤退的節點號和應撤退到的節點號(即s和t)時,根據Dijkstra算法,只要反復使用下面的迭代公式即可求解最佳疏散路線:

式中:j,k=1,2,···,n。

當k=t時,即可求出s至t的最佳路線。

通過循環可以求出所有節點到出口處的最佳疏散路線,再將每個節點的疏散路線存人數據庫,就為疏散時間以及人員傷亡的預測提供了數據。

在編程求解中,一般有關圖論常用算法的書中給出的最短路算法及程序,大多采用矩陣存儲方法。

在進行解算時,應將建筑網絡圖作為無向圖來處理,這樣計算得到的最佳路線才是所需要的路線。同時,在通道參數設置時,需要將出風口的節點到進氣口節點之間虛擬通道的距離設置為無窮大,或者將其通道類型設置為排煙道類型。

在模型中,用戶只需輸入安全到達的節點,單擊“求解疏散路線”按鈕,在文本框中會顯示正常情況下各個節點到安全節點的長度,以及疏散時需要經過的節點。選擇“選擇節點”框中的節點;文本框中將顯示在火災情況下該節點到安全節點的當量長度,以及疏散時需要經過的節點。

解算出最佳疏散路線后,可以通過查詢來了解任意節點到出口的最佳疏散路線,從而可以在消防控制室通過廣播通知人員疏散,使逃生人員避免通過煙流體積分數高以及人員擁擠的通道,以最短的時間疏散出去,達到安全疏散目的。隨著電子顯示器在疏散中的應用,計算出的疏散路線可以直接顯示在電子疏散顯示器上,指導逃生人員疏散。

4 結語

本文主要分析了高層建筑中影響疏散速度的具體要素,在火災發生時能夠更好地制定相關的疏散路線,只有選擇更好的疏散路線才能更好地保證內部居民的安全,才能更好地保證人們的生命和財產蒙受相對較少的損。本文通過相關的計算和分析,確定了如何選取最佳的疏散路線,希望能為工作中遇到高層人員疏散及管理方面問題時提供一定的幫助。

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