基于Revit和Pathfinder的大型商業(yè)綜合體建筑防火疏散研究

許迅

摘 要：大型商業(yè)綜合體建筑的功能復雜，人流量較大，占地空間也大，一旦發(fā)生火災勢必會造成巨大的經濟損失。建立最優(yōu)的人員疏散系統(tǒng)是商場消防安全措施的核心內容，但是目前一些大型商場因建筑設計問題或者是方案不到位導致疏散存在問題，為了進一步優(yōu)化應急預案，可以借助于完備的應急管理系統(tǒng)和高效的疏散策略。基于此，以中山市利和商業(yè)中心作為研究對象，對商業(yè)綜合體建筑的消防疏散設計進行了分析與研究，為提高中山市利和商業(yè)中心的疏散能力提供科學合理的建議，給顧客創(chuàng)造一個安全的消費環(huán)境。

關鍵詞：Revit；Pathfinder；疏散能力；最優(yōu)路徑；建筑防火

中圖分類號：TU998.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）01-0127-02

0 引言

大型的商業(yè)綜合體建筑的構造比較的復雜，尤其是在節(jié)假日、周末，或者是工作日17：00或18：00之后人員會比較密集，如果管理者對于樓層的結構不熟悉，發(fā)生火災時的疏散能力就會更差，因此就會對商場中工作人員和顧客的疏散逃生效率產生影響。

因此，制訂合理的應急預案來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業(yè)中心為例，基于Revit和Pathfinder技術入手，以實際案例入手，對建筑疏散能力進行模擬，希望可以對相關商業(yè)體人員疏散提供參考。

1 相關概述

1.1 中山市利和商業(yè)中心介紹

利和商業(yè)中心位于中山市古鎮(zhèn)鎮(zhèn)同興路與沙古公路交匯處，總建筑面積為189 893.51 m2，規(guī)劃為地下3層，地上60層，高295 m，地下車庫總設計停車輛為691輛，為一類高層公共建筑。

1.2 Revit二次開發(fā)技術介紹

Revit二次開發(fā)技術可以對根據(jù)建筑信息進行墨制作，利用該軟件所帶的API接口，加上.NET開發(fā)的編程語言就可以應用在很多的應用軟件開發(fā)中[1]。

1.3 Pathfinder軟件介紹

Pathfinder是一款人員疏散模擬軟件，提供火災疏散功能，可以在軟件構建火災現(xiàn)場，可以構建煙霧以及火，通過動態(tài)的模擬動畫設置疏散流程[2]。

2 基于Revit和Pathfinder的中山市利和商業(yè)中心人員防火疏散

2.1 獲取建筑模型的建筑信息

對商業(yè)體進行疏散能力評估要做的第一步就是獲取相關的建筑信息。首先需要通過Revit API函數(shù)的調用方式獲取該建筑的模型信息。之后利用Revit中的BuiltInCategory.OST_Doors對建筑體中的門、窗個數(shù)進行掌握，從而明晰影響疏散的指標及制定螞蟻算法的參數(shù)設定問題。

2.2 模型的建立

本節(jié)使用 Revit 建立三維模型，將建筑體的信息全部導入進Pathfinder ，從而進行應急的路線規(guī)劃制作，結合綜合體建筑日常的人員信息情況進行設定，之后進行模擬，利用模型對疏散方案進行評估和調整。

2.2.1 防火疏散研究Revit模型構建

中山利和商業(yè)中心為地下3層，地上60層，高295 m，相關圖紙可以利用 CAD 進行繪制。結合途中信息，可以采用Revit進行三維建模。

2.2.2 Revit模型導入Pathfinder

將 Revit 通過建立合理路徑導入疏散軟件 Pathfinder 中，在 Pathfinder 軟件中調整模型[3]。

2.2.3 人員模型參數(shù)定義及放置

疏散模型構建完成后，需要對參與模擬的人員進行參數(shù)設置。第一是人員信息描述，包括身高、肩寬、速度等。依據(jù)人體工學原理和GB/T 10000-1988，對人員的身高、肩寬定義為男性（167.8 cm和37.5cm ），女性（157.0 cm，35.1 cm）。人員速度有水平面的疏散速度及樓梯下行速度，結合學者謝瑋在《考慮能見度狀況的個體及小群體疏散實驗研究》里的結果，此次模擬中，將男女在水平位置的疏散及下樓梯的疏散速度定為男性水平速度3.3 m/s 和女性疏散速度2.4 m/s[4]。下行疏散速度數(shù)值設定為男性樓梯下行速度2.0 m/s 和女性樓梯下行速度1.5 m/s。

第二是人員的行為定義，主要是指人員逃生時出口及路線選擇。根據(jù)實際情況，同時考慮到波動范圍，將總疏散人數(shù)設定為10 000人。對高商業(yè)體進行調查發(fā)現(xiàn)，中山利和商業(yè)中心顧客及工作人員，主要分布在1～7層、39～60層，主要在酒店、餐廳、商場營業(yè)廳等地方。中山市利和商業(yè)中心的商業(yè)領域比較廣，在不同時間段，人員分布也有區(qū)別。因此，為了更加貼近實際，本文選擇的是幾個比較典型的時間段分別是9：30（人員上班時間）、17：00（顧客購物娛樂時間）、12：30（吃飯時間）、22：00（閉場時間）進行人員疏散模擬，并列出在這3個時段時主要建筑物內人員分布情況。模擬中男女隨機分配在閣樓層，比例為1∶1。

2.3 應急疏散模擬結果與分析

2.3.1疏散方案模擬結果

將疏散時間定在17：00，利用Pathfinder 軟件進行疏散模擬，模擬如圖1所示。

原有的應急疏散方案為：1～7層主要疏散到室外以及10層的避難層，39～60層可以疏散到21、31、41、52層的避難層，模擬疏散時間為387 s。

2.3.2 人員分配優(yōu)化

通過對中山市利和商業(yè)中心原有的疏散路徑進行模擬發(fā)現(xiàn)，之前的疏散方案較為死板，很多可以用來的避險的位置沒有用到，疏散點太少，導致人員疏散時容易產生焦躁情緒，造成恐慌，疏散難度增大，造成踩踏事故引發(fā)傷亡[5]。

因此在分析之后，結合原有方案進行優(yōu)化，將因素都考慮進去，在路徑上及疏散路線上的人員分配都進行了優(yōu)化，將4、45、55層都增加為避難區(qū)域，在人員太多的時候進行人群分流。這成功解決了疏散的時候出口較為擁堵的問題，最終改進的模擬疏散方案時間為345.5 s，比原有的方案快了41.5 s。為了獲得更加準確的數(shù)據(jù)，在人員較多的12：30（吃飯時間）和22：00（閉場時間）各取了兩個方案進行疏散模擬，根據(jù)疏散時間選取了最優(yōu)方案。

2.4 提高疏散能力的建議

通過對中山市利和商業(yè)中心進行失火疏散模擬發(fā)現(xiàn)，此次選擇的Revit模型進行模擬，結果還是比較合理，符合制定模型時的規(guī)定要求。結合模擬結果發(fā)現(xiàn)，在失火的時候，樓道其實是最堵的地方。疏散中，人們會先選擇有疏散標志的地方進行疏散，因此選擇相同路線的人多了，就會降低疏散能力。所以在消防疏散設施較多的地區(qū)，疏散時間相對較少。通過對仿真結果的分析，針對仿真建筑模型的不足提出了以下建議。

第一，根據(jù)對疏散結果的分析，可對走廊寬度進行擴充，減少疏散時的擁擠，避免產生踩踏時間。擴大一樓至二層之間的樓梯寬度，減少施工設施瓶頸造成的擁堵，提高建筑疏散能力。

第二，疏散路徑選擇不同的疏散算法，最終計算的疏散能力將會有所不同。通過采用多種疏散算法的并行計算模式，對各算法的操作結果進行整合，所選擇的疏散路徑將比單一算法所選擇的疏散路徑更加科學。

3結語

公共建筑中結構比較復雜，尤其是大型的綜合市場，人員比較密集，火災的荷載比較大，隱患也非常多，而在火災發(fā)生之后能采用高效的逃難路徑規(guī)劃，減少疏散時間，對于人民生命財產安全來說非常重要。本文以中山市利和商業(yè)中心為例，利用Revit 模型，將建筑信息導入Pathfinder 軟件，模擬該建筑在失火的情況下逃生的路徑。為了解決Revit 模型中的最短路徑問題，本文采用螞蟻算法來進行模型建立，希望可以給該建筑的安全疏散路徑規(guī)劃設計提供一些思路。

參考文獻

[1] 李洪巖.基于Pathfinder的地下商場消防安全疏散模擬[J].山西建筑，2017， 43（20）：130-132.

[2] 許嘯陽，顧美娣，郁潔，等.基于Revit和Pathfinder的老年社區(qū)人流仿真模擬研究[J]. 住宅與房地產，2018，501（16）：50-51.

[3] 何欣，常力，謝飛，等.基于Revit和Pathfinder的商場類建筑安全疏散研究[J].南開大學學報：自然科學版，2016，49（6）：7.

[4] 謝瑋.考慮能見度狀況的個體及小群體疏散實驗研究[D].成都：西南交通大學，2019.

[5] 張蒙.基于BIM的高層建筑消防應急疏散仿真研究[D].西安：西安理工大學2020.