一種制定施工中地鐵車站火災(zāi)疏散方案的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種制定施工中地鐵車站火災(zāi)疏散方案的方法，本發(fā)明針對(duì)地鐵車站施工過(guò)程中，只有主體結(jié)構(gòu)施工完成，消防、通風(fēng)和其它防護(hù)措施尚未安裝的條件下發(fā)生火災(zāi)時(shí)溫度和煙氣分布情況，為火災(zāi)時(shí)人員疏散提供參考，包括確定地鐵車站施工過(guò)程中發(fā)生火災(zāi)時(shí)溫度和煙氣分布情況，使用FDS軟件，根據(jù)車站的具體條件建模，在車站主體六個(gè)代表性位置設(shè)置火源。模擬這些位置分別起火后煙氣擴(kuò)散速度及到達(dá)疏散通道時(shí)間，以及這五個(gè)疏散通道出口處溫度隨時(shí)間的變化規(guī)律?？蓮V泛用于施工過(guò)程中，對(duì)地鐵車站的火災(zāi)發(fā)生發(fā)展過(guò)程進(jìn)行模擬，確定溫度和煙氣分布情況，進(jìn)而制定疏散方案。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 左發(fā)巡遂及火災(zāi)數(shù)值模擬，特別是涉及地鐵車站施工過(guò)程中火災(zāi)的模擬，以及確 定溫度和煙氣分布情況。 一種制定施工中地鐵車站火災(zāi)疏散方案的方法

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市化進(jìn)程的加快，交通問(wèn)題日益顯著，地鐵是緩解城市交通緊張的有效工 具，在許多國(guó)家和城市得到廣泛的應(yīng)用。但在地鐵施工過(guò)程中一個(gè)不可忽視的問(wèn)題就是如 何防治地鐵火災(zāi)。地鐵火災(zāi)由于發(fā)生在地下，相比于地面火災(zāi)有其特殊性。特別是施工過(guò) 程中的地鐵車站，只完成了主體工程，沒(méi)有完善的通風(fēng)消防系統(tǒng)，加之工期緊任務(wù)重、現(xiàn)場(chǎng) 扎亂、電氣設(shè)備漏電、人員操作失誤等一系列原因，極易造成火災(zāi)。車站施工人員流量大，人 員集中，同時(shí)出入口少，一旦發(fā)生火災(zāi)，極易造成群死群傷。施工中的原材料大多可燃，有 些材料燃燒時(shí)還會(huì)產(chǎn)生毒性氣體，加上通風(fēng)不好和地下供氧不足，不完全燃燒，煙霧濃，發(fā) 煙量大。大量煙霧只能從一兩個(gè)洞口向外涌，且在無(wú)機(jī)械通風(fēng)的情況下運(yùn)動(dòng)方向可能與疏 散方向一致，容易造成人員窒息。大量有毒煙霧給疏散和救援工作造成很大困難。因此，施 工過(guò)程中發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性和危害性更應(yīng)得到重點(diǎn)考慮。
[0003] 從20世紀(jì)80年代就已經(jīng)開(kāi)始相關(guān)研究，其主要運(yùn)用的研究方法有實(shí)體實(shí)驗(yàn)、小 尺寸實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬仿真。采用的軟件為FDS(Fire Dynamics Simulator)是由美國(guó) NIST (National Institute of Standards and Technology)開(kāi)發(fā)的專門用于分析工業(yè)尺度 的火災(zāi)模擬軟件，可以用來(lái)研究火災(zāi)的特性和評(píng)估建筑物的防火災(zāi)系統(tǒng)的性能。其原理是 通過(guò)采用大渦模擬方法求得真實(shí)的瞬態(tài)流場(chǎng)，通過(guò)數(shù)值方法計(jì)算求解一組描述熱力驅(qū)動(dòng)低 速流動(dòng)的Navier-Stokes方程?？捎糜诨馂?zāi)模擬中的溫度、煙氣和各種氣體的分布信息計(jì) 算?；诖死碚?，F(xiàn)DS能夠描述很寬范圍的火災(zāi)現(xiàn)象，代表了目前火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬的 世界領(lǐng)先水平。
[0004] 本發(fā)明使用FDS模擬施工過(guò)程中的火災(zāi)，選擇了車站中6個(gè)不同位置相同燃燒條 件下的煙氣和溫度分布，檢測(cè)了 5個(gè)施工時(shí)人員出口處的溫度變化情況。為火災(zāi)時(shí)施工人 員撤離和制定疏散方案提供可靠依據(jù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 采用混合分?jǐn)?shù)燃燒模型和大潤(rùn)湍流模型LES (Large Eddy Simulation),火場(chǎng)的 大小及其他一些參數(shù)都可以通過(guò)熱釋放速率來(lái)描述。設(shè)定火源為穩(wěn)定庚烷火，熱釋放功率 1000KW。采用LES模型允許的最大網(wǎng)格尺寸為火災(zāi)進(jìn)行模擬。
[0006] 火災(zāi)模擬步驟為：建立車站幾何模型、確定模型的邊界條件、設(shè)定火災(zāi)場(chǎng)景(包括： 確定火源位置和燃燒時(shí)間)、進(jìn)行模擬、煙塵運(yùn)動(dòng)的模擬結(jié)果及分析、溫度場(chǎng)模擬結(jié)果及分 析。
[0007] 邊界條件：所有通風(fēng)口和出入口均連通外界大氣，外界1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，溫度 20°C。由于考慮到消防和通風(fēng)設(shè)施的不健全，不設(shè)置機(jī)械通風(fēng)和滅火系統(tǒng)。
[0008] 火災(zāi)場(chǎng)景構(gòu)建：火災(zāi)場(chǎng)景一共分為6種，位置為底板和中板的前、中、后位置，著火 面為10X6. 3m，著火時(shí)間為100s。圖4為地點(diǎn)1的燃燒面位置。
[0009] 煙塵運(yùn)動(dòng)的模擬結(jié)果及分析：通過(guò)Smokeview對(duì)6種情況模擬的火災(zāi)進(jìn)行分析觀 察，得到在不同燃燒位置時(shí)，煙塵到達(dá)各個(gè)出口的時(shí)間。
[0010] 溫度場(chǎng)模擬結(jié)果及分析：模擬過(guò)程監(jiān)測(cè)了上層5個(gè)出口（中板上1. 5m高，接近人體 胸部以上高度）處在6個(gè)位置火災(zāi)發(fā)生后100s內(nèi)的溫度變化情況。
[0011] 根據(jù)煙塵運(yùn)動(dòng)的模擬結(jié)果及分析和溫度場(chǎng)模擬結(jié)果及分析制定逃生方案。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1車站中板結(jié)構(gòu)圖。
[0013] 圖2車站縱剖面圖。
[0014] 圖3車站模型結(jié)構(gòu)圖。
[0015] 圖4狀態(tài)1的燃燒面位置。
[0016] 圖5火源位置圖。
[0017] 圖6火源在位置2, 100s時(shí)的煙塵分布圖。
[0018] 圖7火源在位置6, 100s時(shí)的煙塵分布圖。
[0019] 圖8火源位置1時(shí)的各出口溫度變化圖。
[0020] 圖9火源位置2時(shí)的各出口溫度變化圖。
[0021] 圖10火源位置3時(shí)的各出口溫度變化圖。
[0022] 圖11火源位置4時(shí)的各出口溫度變化圖。
[0023] 圖12火源位置5時(shí)的各出口溫度變化圖。
[0024] 圖13火源位置6時(shí)的各出口溫度變化圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 方法實(shí)施例為大連地鐵二號(hào)線紅旗西路車站主體結(jié)構(gòu)。
[0026] 幾何模型：車站主體為兩層，下層為地鐵站臺(tái)，上層為通道。整個(gè)車站平均深度 31m，底板厚0.77m，中板厚lm，下層高4. lm，上層高4. 5m。模型寬22m，站內(nèi)寬17. 3m，模型 長(zhǎng)177m。中板CAD圖，如圖1所示。中板上有各種空洞，如電梯，通風(fēng)孔等。車站縱剖面CAD 圖，如圖2所示。圖3為模型結(jié)構(gòu)圖，1號(hào)和2號(hào)通風(fēng)井貫穿上下兩層和土體，出入口和應(yīng)急 通道貫穿上層和土體。
[0027] 邊界條件：所有通風(fēng)口和出入口均連通外界大氣，外界1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，溫度 20°C。由于考慮到消防和通風(fēng)設(shè)施的不健全，不設(shè)置機(jī)械通風(fēng)和滅火系統(tǒng)。
[0028] 火災(zāi)場(chǎng)景構(gòu)建：火災(zāi)場(chǎng)景一共分為6種，位置為底板和中板的前、中、后位置，著火 面為10X6. 3m，著火時(shí)間為100s。圖4為地點(diǎn)1的燃燒面位置。
[0029] 在施工時(shí)如果發(fā)生火災(zāi)，施工人員只能通過(guò)出入口和消防通道進(jìn)行逃生。在紅旗 西路車站總體結(jié)構(gòu)中，可供疏散的有三號(hào)出入口消防疏散通道、一號(hào)、四號(hào)出入口、三號(hào)、二 號(hào)出入口。三號(hào)出入口消防疏散通道在車站的前端，一號(hào)、四號(hào)出入口在車站的中部，三號(hào)、 二號(hào)出入口靠近后端，他們?nèi)吭O(shè)置在車站上層。具體位置詳見(jiàn)圖3。
[0030] 設(shè)置6個(gè)不同的燃燒位置，如圖5所示?？疾旎馂?zāi)發(fā)生100s (實(shí)驗(yàn)得100后煙塵 流動(dòng)和溫度變化較為穩(wěn)定）內(nèi)的5個(gè)可供疏散通道位置的溫度變化和煙塵到達(dá)時(shí)間。
[0031] 1.煙塵運(yùn)動(dòng)的模擬結(jié)果及分析 通過(guò)Smokeview對(duì)6種情況模擬的火災(zāi)進(jìn)行分析觀察，得到在不同燃燒位置時(shí)，煙塵到 達(dá)各個(gè)出口的時(shí)間，如表1所示。
[0032] 表1煙塵到達(dá)出口的時(shí)間

【權(quán)利要求】
1. 一種制定施工中地鐵車站火災(zāi)疏散方案的方法，羞藍(lán)針對(duì)地鐵車站施工過(guò) 程中，只有主體結(jié)構(gòu)施工完成，消防、通風(fēng)和其它防護(hù)措施尚未安裝，加之物料臨時(shí)堆放管 理不嚴(yán)，人員流動(dòng)性大，在這種情況下一旦發(fā)生火災(zāi)，會(huì)對(duì)人員疏散造成影響并造成嚴(yán)重的 財(cái)產(chǎn)損失。 2. I包趕勿70節(jié)Jf:確定地鐵車站施工過(guò)稈中發(fā)?；馂?zāi)時(shí)溫度和煙氣分布情況,使用 FDS軟件，根據(jù)車站的具體條件建模，車站內(nèi)火災(zāi)場(chǎng)景為車站主體6個(gè)代表性位置設(shè)置火 源，模擬這些位置分別起火后煙氣擴(kuò)散速度及到達(dá)疏散通道時(shí)間，以及這五個(gè)疏散通道出 口處溫度隨時(shí)間的變化規(guī)律，從而得到相應(yīng)的疏散方案。
3. 相據(jù)權(quán)利要求1所沭的樽擬施工中地鐵車站火災(zāi)的方法，其特征在干，卞法 施工過(guò)程中的地鐵車站進(jìn)行火災(zāi)模擬，其特點(diǎn)是只有主體結(jié)構(gòu)施工完成，消防、通風(fēng)和其它 防護(hù)措施尚未安裝。
4. 相據(jù)權(quán)利要求1所沭的樽擬施工中地鐵車站火災(zāi)的方法，其特征在干，革姑內(nèi)火 災(zāi)場(chǎng)景一共分為6個(gè)位置，分別為底板的前、中、后位置和中板的前、中、后位置，著火面為 10X6. 3m，著火時(shí)間為100s。
5. 相據(jù)權(quán)利要求1所沭的樽擬施工中地鐵車站火災(zāi)的方法，Μ特征在干，沲測(cè)、出入口 和消防通道位置，距地面1. 5m高，接近人體胸部以上高度，監(jiān)測(cè)煙塵和溫度變化。
6. 枏椐權(quán)利要求4所沭的監(jiān)測(cè)煙塵，其特征在干，Smokeview對(duì)6個(gè)位置模擬的火 災(zāi)進(jìn)行分析觀察，得到在不同燃燒位置時(shí)，煙塵到達(dá)出入口和消防通道位置的時(shí)間。
7. 枏據(jù)權(quán)利要求4所沭的監(jiān)測(cè)溫度，其特征在干，mrnuM您焉\飛\\層5個(gè)出口（中板 上1. 5m高，接近人體胸部以上高度）處在6個(gè)位置火災(zāi)發(fā)生后100s內(nèi)的溫度變化情況。
8. 枏據(jù)權(quán)利要求1所沭的疏散方案，其特征在干，場(chǎng)裉懷傘沄動(dòng)抱墻端燒吳H分妬熱 溫度場(chǎng)模擬結(jié)果及分析，并考慮人員所在位置和疏散時(shí)間，找到適合的逃生出口和路徑制 定逃生方案。
【文檔編號(hào)】G09B25/00GK104064094SQ201310087850
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月19日
【發(fā)明者】崔鐵軍, 赫飛, 趙東洋, 吳作啟, 馮亞林, 孔晶 申請(qǐng)人:遼寧工程技術(shù)大學(xué)