地鐵性能化防火方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地鐵建筑防火技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及4個軟件共同關(guān)聯(lián)分析地鐵性能化防火。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市地鐵建筑的大量建設(shè)，由于地鐵隧道和車站大多處于一個相對封閉的地下環(huán)境內(nèi)，所以地鐵防火越來越引起人們的重視。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)非常成熟的應(yīng)用FDS(Fire Dynamic Simulator)研宄火災(zāi)下煙氣的蔓延擴(kuò)散、溫度、能見度、熱輻射及毒性等危害隨時間的變化。以及利用Building Exodus建立地鐵疏散模型進(jìn)行人員疏散的研宄，觀察人員疏散的過程，得到人員疏散所需時間。同時利用Abaqus模擬計算襯砌結(jié)構(gòu)在標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線下的溫度場和力學(xué)場。但是現(xiàn)有研宄中它們都是獨(dú)立進(jìn)行研宄的，未形成一個整體，沒有把各軟件模擬分析結(jié)果結(jié)合起來進(jìn)行分析研宄。煙氣危害、人員疏散、結(jié)構(gòu)抗火安全這三大防火領(lǐng)域是有關(guān)聯(lián)的，現(xiàn)有研宄只是分別對這三方面分別用軟件進(jìn)行模擬研宄，沒有考慮到它們的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，沒有形成一個整體的分析平臺。
[0004]綜上現(xiàn)有地鐵性能化防火一般存在以下問題和缺陷:
[0005]各模塊單獨(dú)考慮，未形成一個整體，分析誤差較大，不能體現(xiàn)性能化防火的思想。
[0006]各模塊單獨(dú)考慮，不符合火災(zāi)實際，容易忽略防火安全因素，增大了火災(zāi)設(shè)計的危險性，也有可能設(shè)計過于保守，造成資源的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中問題，本發(fā)明提供了一種地鐵性能化防火方法，包括如下步驟:
[0008]步驟1:利用Pyrosim分別建立地鐵隧道和車站的火災(zāi)物理模型，通過在Pyrosim里的FDS直接計算火災(zāi)的發(fā)展過程，建立各探測器探測煙氣的溫度、能見度、熱輻射和毒性隨著時間的變化；最終隧道內(nèi)模擬得到煙氣在不同縱向通風(fēng)風(fēng)速時的煙氣流動狀況從而獲取隧道防火的臨界風(fēng)速值，并且探測器得到此時火源上方靠近隧道頂棚煙氣的真實溫度隨著時間的變化關(guān)系，從而作為隧道襯砌結(jié)構(gòu)受火溫度曲線用來研宄襯砌結(jié)構(gòu)的抗火安全；模擬地鐵車站站臺內(nèi)火災(zāi)，得到站臺不同排煙量大小下煙氣的擴(kuò)散流動狀況，當(dāng)排煙量剛好使得煙氣不會往上層蔓延擴(kuò)散且樓扶梯口氣體流速大于V時，把此時的排煙量定義為車站站臺火災(zāi)的最小安全排煙量大小，并且用探測器探測得到站臺不同地方煙氣的溫度、能見度、熱輻射及毒性隨著時間的變化關(guān)系，當(dāng)火災(zāi)開始危害人員的生命健康，把這段火災(zāi)經(jīng)歷的時間定義為人員可利用安全疏散時間，用來后續(xù)人員安全疏散研宄；
[0009]步驟2:利用人員疏散軟件Building Exodus建立地鐵車站物理模型及在車站內(nèi)布置人員，建立火災(zāi)和疏散的聯(lián)系有:把FDS模擬所得地鐵各區(qū)域煙氣的溫度、能見度、熱輻射和毒性隨著時間的變化關(guān)系輸入到Exodus中，作為人員疏散模型里的火災(zāi)危害影響著人員疏散的行為過程，模擬得到人員疏散所需時間；最后比較步驟I分析所得人員可利用安全疏散時間和步驟2所得人員疏散所需時間，評估該地鐵站臺發(fā)生火災(zāi)后人員是否能夠安全疏散；
[0010]步驟3:利用Abaqus建立地鐵隧道襯砌結(jié)構(gòu)的物理模型，將步驟I所得真實火災(zāi)下煙氣的溫度隨著時間的變化關(guān)系作為襯砌結(jié)構(gòu)的受火溫度加載到襯砌結(jié)構(gòu)受火表面，模擬此受火溫度下襯砌結(jié)構(gòu)的溫度場和力學(xué)場，從而分析得到隧道襯砌結(jié)構(gòu)真實火災(zāi)下的抗火安全性能。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟I中的V的取值為1.5m/so
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟I中，當(dāng)火災(zāi)開始危害人員的生命健康是指:任何一個地方任何一個煙氣危害參數(shù)達(dá)到人體所能承受的極限時。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
[0014]把煙氣危害、人員疏散、結(jié)構(gòu)抗火安全這三大防火領(lǐng)域關(guān)聯(lián)起來了，作為一個整體平臺進(jìn)行分析，更加反映火災(zāi)實際，更能體現(xiàn)性能化防火分析的整體思想。
[0015]三個方面整體考慮，全部反映真實火災(zāi)情形，而不是保守估計，將給建設(shè)和運(yùn)營帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明區(qū)間隧道Pyrosim分析模型；
[0017]圖2是本發(fā)明車站Pyrosim分析模型；
[0018]圖3是本發(fā)明人員疏散Building Exodus分析模型；
[0019]圖4是本發(fā)明襯砌結(jié)構(gòu)Abaqus分析模型。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0021]針對現(xiàn)有地鐵性能化防火分析中存在的不足，沒有考慮到煙氣危害、人員疏散及結(jié)構(gòu)抗火的關(guān)聯(lián)性，真正實現(xiàn)建立"地鐵性能化防火平臺"的目的，具體設(shè)計如下:
[0022]利用Pyrosim分別建立地鐵隧道和車站的火災(zāi)物理模型，通過在Pyrosim里的FDS直接計算火災(zāi)的發(fā)展過程，建立各探測器探測煙氣的溫度、能見度、熱輻射和毒性隨著時間的變化。最終隧道內(nèi)模擬得到煙氣在不同縱向通風(fēng)風(fēng)速時的煙氣流動狀況從而獲取隧道防火的臨界風(fēng)速值，并且探測器得到此時火源上方靠近隧道頂棚煙氣的真實溫度隨著時間的變化關(guān)系從而作為隧道襯砌結(jié)構(gòu)受火溫度曲線用來研宄襯砌結(jié)構(gòu)的抗火安全；模擬地鐵車站站臺內(nèi)火災(zāi)，得到站臺不同排煙量大小下煙氣的擴(kuò)散流動狀況，當(dāng)排煙量剛好使得煙氣不會往上層蔓延擴(kuò)散且樓扶梯口氣體流速大于1.5m/s時，把此時的排煙量定義為車站站臺火災(zāi)的最小安全排煙量大小，并且用探測器探測得到站臺不同地方煙氣的溫度、能見度、熱輻射及毒性隨著時間的變化關(guān)系，當(dāng)任何一個地方任何一個煙氣危害參數(shù)達(dá)到人體所能承受的極限時即認(rèn)為火災(zāi)開始危害人員的生命健康，把這段火災(zāi)經(jīng)歷的時間定義為人員可利用安全疏散時間，用來后續(xù)人員安全疏散研宄。
[0023]利用人員疏散軟件Building Exodus建立地鐵車站物理模型及在車站內(nèi)布置人員，建立火災(zāi)和疏散的聯(lián)系有:把FDS模擬所得地鐵各區(qū)域煙氣的溫度、能見度、熱輻射和毒性隨著時間的變化關(guān)系輸入到Exodus中，作為人員疏散模型里的火災(zāi)危害影響著人員疏散的行為過程，模擬得到人員疏散所需時間。最后比較I)分析所得人員疏散可利用時間和2)所得人員疏散所需時間，評估該地鐵站臺發(fā)生火災(zāi)后人員是否能夠安全疏散。
[0024]利用Abaqus建立地鐵隧道襯砌結(jié)構(gòu)的物理模型，將I)所得真實火災(zāi)下煙氣的溫度隨著時間的變化關(guān)系作為襯砌結(jié)構(gòu)的受火溫度加載到襯砌結(jié)構(gòu)受火表面，模擬此受火溫度下襯砌結(jié)構(gòu)的溫度場和力學(xué)場，從而分析得到隧道襯砌結(jié)構(gòu)真實火災(zāi)下的抗火安全性會K。
[0025]本發(fā)明充分考慮了火災(zāi)煙氣、人員疏散及結(jié)構(gòu)抗火性能的關(guān)聯(lián)性，全部采用真實火災(zāi)下各模塊的防火分析真正體現(xiàn)了性能化防火分析的思想，大大提高了地鐵防火的經(jīng)濟(jì)效益
[0026]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種地鐵性能化防火方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟1:利用Pyrosim分別建立地鐵隧道和車站的火災(zāi)物理模型，通過在Pyrosim里的FDS直接計算火災(zāi)的發(fā)展過程，建立各探測器探測煙氣的溫度、能見度、熱輻射和毒性隨著時間的變化；最終隧道內(nèi)模擬得到煙氣在不同縱向通風(fēng)風(fēng)速時的煙氣流動狀況從而獲取隧道防火的臨界風(fēng)速值，并且探測器得到此時火源上方靠近隧道頂棚煙氣的真實溫度隨著時間的變化關(guān)系，從而作為隧道襯砌結(jié)構(gòu)受火溫度曲線用來研宄襯砌結(jié)構(gòu)的抗火安全；模擬地鐵車站站臺內(nèi)火災(zāi)，得到站臺不同排煙量大小下煙氣的擴(kuò)散流動狀況，當(dāng)排煙量剛好使得煙氣不會往上層蔓延擴(kuò)散且樓扶梯口氣體流速大于V時，把此時的排煙量定義為車站站臺火災(zāi)的最小安全排煙量大小，并且用探測器探測得到站臺不同地方煙氣的溫度、能見度、熱輻射及毒性隨著時間的變化關(guān)系，當(dāng)火災(zāi)開始危害人員的生命健康，把這段火災(zāi)經(jīng)歷的時間定義為人員可利用安全疏散時間，用來后續(xù)人員安全疏散研宄； 步驟2:利用人員疏散軟件Building Exodus建立地鐵車站物理模型及在車站內(nèi)布置人員，建立火災(zāi)和疏散的聯(lián)系有:把FDS模擬所得地鐵各區(qū)域煙氣的溫度、能見度、熱輻射和毒性隨著時間的變化關(guān)系輸入到Exodus中，作為人員疏散模型里的火災(zāi)危害影響著人員疏散的行為過程，模擬得到人員疏散所需時間；最后比較步驟I分析所得人員可利用安全疏散時間和步驟2所得人員疏散所需時間，評估該地鐵站臺發(fā)生火災(zāi)后人員是否能夠安全疏散； 步驟3:利用Abaqus建立地鐵隧道襯砌結(jié)構(gòu)的物理模型，將步驟I所得真實火災(zāi)下煙氣的溫度隨著時間的變化關(guān)系作為襯砌結(jié)構(gòu)的受火溫度加載到襯砌結(jié)構(gòu)受火表面，模擬此受火溫度下襯砌結(jié)構(gòu)的溫度場和力學(xué)場，從而分析得到隧道襯砌結(jié)構(gòu)真實火災(zāi)下的抗火安全性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地鐵性能化防火方法，其特征在于:步驟I中的V的取值為1.5m/sο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地鐵性能化防火方法，其特征在于:步驟I中，當(dāng)火災(zāi)開始危害人員的生命健康是指:任何一個地方任何一個煙氣危害參數(shù)達(dá)到人體所能承受的極限時。
【專利摘要】本發(fā)明提供地鐵性能化防火方法，利用Pyrosim分別建立地鐵隧道和車站的火災(zāi)物理模型，通過在Pyrosim里的FDS直接計算火災(zāi)的發(fā)展過程，建立各探測器探測煙氣的溫度、能見度、熱輻射和毒性隨著時間的變化。利用人員疏散軟件Building Exodus建立地鐵車站物理模型及在車站內(nèi)布置人員，利用Abaqus建立地鐵隧道襯砌結(jié)構(gòu)的物理模型。本發(fā)明把煙氣危害、人員疏散、結(jié)構(gòu)抗火安全這三大防火領(lǐng)域關(guān)聯(lián)起來了，作為一個整體平臺進(jìn)行分析，更加反映火災(zāi)實際，更能體現(xiàn)性能化防火分析的整體思想。
【IPC分類】G09B25-00
【公開號】CN104680915
【申請?zhí)枴緾N201510036889
【發(fā)明人】查曉雄, 曾生, 陳宜言, 姜瑞娟
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月23日