李长春
【摘 要】近年来，越来越多大型综合体拔地而起，火灾下的人员安全疏散也就成为了一个亟待解决的课题，利用BIM（建筑信息化模型）三维技术和数字信息化技术，及时更新数据信息，对火灾疏散进行动态模型设计，有助于改善现有的疏散方式。
【关键词】火灾;动态疏散模型;疏散路径
中图分类号： TU998.1文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）21-0033-002
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.015
Design of Dynamic Evacuation Model for Fire based on BIM
LI Chang-chun
（China Railway Construction Sichuan Jianpu Expressway Co.， Ltd. Sichuan Chengdu 610000， China）
【Abstract】In recent years， more and more large-scale complexes have sprung up， and the safe evacuation of people under fire has become an urgent problem to be solved. It is helpful to improve the dynamic model design of fire evacuation by using BIM （building information model） three-dimensional technology and digital information technology， updating data information in time and making use of the dynamic model design of fire evacuation. Existing evacuation methods.
【Key words】Fire; Dynamic evacuation model; Evacuation path
1 模型設计
本设计主要是建立火灾动态疏散模型架构，利用BIM技术建立三维模型及对各模块进行定义、环境数据信息定义、路径安全等级划分、疏散路径发布、利用Pathfinder软件进行数据模拟。火灾动态疏散模型的框架主要有三个部分：数据库（建筑物模块信息、工程基本信息、行业安全标准）、环境实时信息（火灾报警系统、烟气分析仪、人体红外装置）、中心处理系统、信息发布。
1.1 建筑物模块信息
建筑物的模块化，是从火灾疏散的角度，对建筑物的各个部分进行分类，可以在用BIM技术建模时就确定好属性信息;主要划分为四大模块：建筑构件（耐火极限大于安全疏散时间）、防火构件（耐火极限超过火灾可能持续时间）、危险构件（耐火极限小于安全疏散时间）、通道（可以与其他空间相通）。建筑物模块化在火灾发生时可以对周围的建筑条件有更加直观的认识，在进行疏散路径的确定时更有效率。
1.2 环境实时信息
（1）火灾信号：也即火灾报警系统确定的火灾信号，火灾报警系统也即模型的一部分，火灾信号代表的是一个开始，是模型启动的开始。现有的已经成熟的火灾报警系统，是火灾信息产生和传递的主要渠道。
（2）环境信息：根据有关统计资料表明，火灾中因火灾产生的烟气而造成的人员伤亡约占火灾总伤亡人数的80%，主要从两个方面进行监测和分析：烟气和火势。
（3）人员密度：在通道构件的两端以及房间的内部安装人体红外传感器，根据需要合理布置。利用数学计算，对数据进行处理。
1.3 中心处理系统
中心处理系统：模型的重点是如何对传入模型的各种数据，结合数据库中的各种安全标准进行处理，分析得出最优疏散路径。
（1）疏散路径总数：从火灾信号中获取火灾位置，利用起火点和数据库中的建筑物的模块化信息得出该点处的位置信息、环境信息和模块信息，得出人员的可疏散路径。
（2）路径安全级别划分：从所有的烟气分析仪的发送数据中调取可疏散路径上的烟气分析仪发送的关于环境中的温度、CO浓度、O2浓度、烟气数据，并与数据库中的各种因素的危险值进行比较。路径进行安全级别划分的原则为：所列的四个环境指标均满足安全等级指标的为安全等级路径，而有一项指标属于危险等级，则为危险等级路径，其余情况的则为中间等级。
（3）人员密度确定：通过人体红外传感器获得的人比流量，再通过数学方法对数据的处理可得出一定范围内的人员密度。
（4）疏散路径等级划分：路径等级的划分原则为，将每条影响路径等级两个因素进行比较，当两个因素的比较结果出现冲突时，以疏散路径安全等级作为第一优先级进行考虑。
（5）路径最优化处理。通过前边的工作，已经完成了对模拟点周围的路径进行等级确定的工作，但通过等级的确定不一定能够得到最优化的路径，这时进行选择的原则便是“取同求异”。
（6）疏散路径发布方式。
产生的最佳疏散路径想要及时地发挥作用，必须要通过一定的渠道及时地传递给处于火灾中的人员。在模型中我们所选用的渠道有以下几种：广播、专人营救、电子显示屏、短信。
2 实例分析
2.1 工程概况
该工程是位于X学校的综合服务楼，该建筑物为框架结构，抗震设防烈度为7度，项目等级为二级，地上耐火等级为二级，地下耐火等级为一级，属于中型公共建筑。
建筑物防火等级地下为一级，地上为二级，地上每个防火分区最大限制面积为2500平方米，本建筑地下一层为两个防火分区，一至三层为两个防火分区，四至六层每层为一个防火分区，地上防火分区面积均不超过2500平方米，地下防火区面积不超过2000平方米，且防火分区内设有两到四个疏散楼梯，并设有自动灭火系统及火灾自动报警系统。
本建筑人数最多一层约为364人，按照1.0m/百人计算，需要疏散宽度3.64m，本设计疏散楼梯总宽度为6.12m，满足疏散要求。
2.2 模型应用
模拟人群模拟疏散点位于A点，在REVIT软件中建立模型，根据建筑物的工程信息，起火点位于第一防火分区内，案例平面图及疏散路径分析如图1所示。
若人群位于A点，首先根据位置及起火点，通过模型确定有三条疏散路径，在B、C、D三点为交叉口的位置进行环境信息的采集和人群密度的计算。
B点：假定此点出的环境信息数据：CO含量为0.03%;O2含量为20%;烟气中有毒气体含量均不高于允许值;烟气温度为40℃。A、B两点之间距离为10m，设置4个红外传感器，测定数据分别为1、2、2、5，拟合函数为y=0.0556x3-0.1667x+1，经过计算Q（l）=36.87，ρ=3.687人/m2。
C点：假定此点出的环境信息数据：CO含量为0.03%;O2含量为20%;烟气中有毒气体含量均不高于允许值;温度为165℃。A、C两点之间距离为7m，设置3个红外传感器，测定数据分别为1、1、3，拟合函数为y=0.0556x3-0.1667x+2，经过计算Q（l）=19.77，ρ=2.824人/m2。
D点：假定此点出的环境信息数据：CO含量为0.03%;O2含量为19%;烟气中有毒气体含量均不高于允许值;温度为145℃。A、D两点之间距离为20m，设置6个红外传感器，测定数据分别为1、1、2、2、3、5，拟合函数为y=0.0198x2-0.05x+1.0714，经过计算Q（l）=64.228，ρ=3.211人/m2。
通过以上三种路径的分析，根据路径选择的原则，B点所对应的路径应为最优路径。
当人群位于B点时，然后根据模型模块化的确定，在此处的人群的可选择路径有两条，分别通向1#楼梯出口和人防出库，再实时测量每一条路径上的数据进行分析。
1#楼梯出口：假定此点出的环境信息数据：CO含量为0.03%;O2含量为19%;烟气中有毒气体含量均不高于允许值;温度为40℃。两点之间距离为15m，设置5个红外传感器，测定数据分别为4、4、3、2、2，拟合函数为y=-0.2x+4.2，经过计算Q（l）=40.5，ρ=2.7人/m2。
人防出口：假定此点出的环境信息数据：CO含量为0.03%;O2含量为19%;烟气中有毒气体含量均不高于允许值;温度为40℃。两点之间距离为18m，设置6个红外传感器，测定数据分别为4、4、3、5、5、6，拟合函数为y=0.0179x2-0.125x+3.9643，经过计算Q（l）=85.905，ρ=4.7725人/m2。
通过两条路径的分析比较，我们发现A-B-1#楼梯出口是最佳路径。
3 结论
火灾动态疏散模型，利用BIM技术进行建模，对建筑构件进行属性定义。利用发达的传感器技术，以及信息通讯技术，实时对火灾的情况进行监测和了解，对人员的情况进行掌握，同时通过建筑物的基本的建筑信息，工程材料信息，相应的建筑行业标准，以及科学技术所得到的疏散安全参数，与相应的环境信息相结合进行分析和比较，再结合人群的实时情况，通过一定的选择规则准确并快速地分析出人群的最优疏散方向。
通過实例分析，我们能够根据实时数据采集，然后经过数据处理，为消防疏散提供动态信息，同时也能为消防设计和材料选择提供技术支持。
【参考文献】
[1]毛亚娟.大学生数学建模论文答辩分析[J].2011-12（06）：121-122.
