基于火灾模拟和人员疏散模拟的钢结构建筑防火疏散研究

发布时间：2019-09-18 12:53

【摘要】：大空间钢结构多用于多功能体育场馆、会议展览中心、博物馆、机场、停车场、大型商场等建筑,是当今大型公共建筑最主要的结构形式之一。例如我国2008年北京奥运会场馆鸟巢、水立方,2010年上海世博会各国场馆等,均推动了钢结构建筑的发展。但因钢材本身的耐火性能较差,在火灾高温作用下,其力学性能如屈服强度、弹性模量等会明显降低,一旦发生火灾,结构很容易破坏。因此,对于钢结构建筑来说,防火设计及合理的疏散措施,则显得尤为重要。本文从三种不同的钢结构建筑的角度出发,分别对中庭式综合性钢结构建筑、弧形屋顶钢结构建筑、人员密集场所钢结构建筑进行火灾烟气模拟或人员疏散模拟,从而得出相应数据:(1)以某综合性钢结构建筑为例,运用FDS软件仿真模拟和经验公式计算方法,分别确定3种场景火灾下的钢结构附近2个特定标高部位的温度。研究表明:标高58.6m,最高温度为火灾场景3处的120℃;标高61.11m,最高温度为火灾场景1处的125℃。(2)以某自行车馆弧形屋顶钢结构建筑为例,运用FDS软件仿真模拟和经验公式计算,分别确定相同场景火灾时的钢结构温度;利用标准方法计算此温度条件下的钢结构屈服强度,分析其与钢结构最大应力之间的关系。研究表明:钢结构火灾时,300℃是最大应力与其屈服强度发生转折的临界温度,高于此温度时,火源上方构件会发生变形失效。(3)以某商场类建筑为例,运用Revit软件和Pathfinder软件结合的方式,通过绘制建筑物BIM模型,仿真模拟人员疏散过程,分析与讨论人员疏散结果。模拟结果表明:整体疏散过程体现了快既是慢现象;分层疏散体现了楼梯间、楼梯回转处等易导致人员拥堵、滞留的区域对疏散时间的影响;合理选择开闭不同楼梯间的疏散方式,能够提高疏散速率。若能够加入监控系统,在事故状态下,将已完成或将要完成疏散的楼梯间,对其他楼层开放,则可以更大程度的提高疏散速率。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU998.1

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本文编号：2537514