计算机安全论文：计算机技术在建筑火灾安全上的综合应用

  本文关键词：计算机技术在建筑火灾安全上的综合应用，由笔耕文化传播整理发布。

第25卷增刊2010年10月

灾 害 学

JOURNALOFCATASTROPHOLOGY

Vol 25No S0Oct 2010

计算机技术在建筑火灾安全上的综合应用

许 镇,唐方勤,任爱珠

(清华大学土木工程系 防灾减灾研究所,北京 100084)

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摘 要:为通过计算机技术低成本的、高效的、准确的解决建筑火灾安全问题,对计算机技术在建筑结构火灾安全上的综合应用进行研究,并以某一小学教学楼为例将应用成果进行展示。首先,通过FDS软件对该建筑某火灾场景进行了火场数值模拟。基于FDS的数据,利用RCFire程序进行了结构构件内部温度计算和结构火灾反应计算。最后,在Vega的虚拟现实平台上将构件内部温度和结构火灾反应的结果进行了动态图形展示,并实现了结构火灾反应的同步漫游。本文将建筑火场模拟技术、结构火灾反应计算技术和场景表现技术上综合应用到同一建筑上,形成了一个更为准确的结构火灾反应模拟系统,同时也为进一步的建筑火灾场景仿真奠定了基础。关键词:结构;火场;火灾反应;场景模拟;综合应用中图分类号:TU393 3 文献标识码:A 文章编号:

1000-811X(2010)S0-0309-05

得计算更加准确。本文将结构反应计算结果在虚

0 引言

火灾是各种自然灾害中的最危险、最常见、最具毁灭性的灾种之一

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拟现实平台中进行展示,实现了结构火灾反应的同步漫游,为进一步建筑火灾场景仿真奠定基础。

本文选取某小学教学楼为例,将火场模拟、构件内部温度计算、结构反应模拟和虚拟现实技术在该建筑中综合应用。本文通过FDS进行建筑火场模拟,利用清华大学自主开发的RCFire程序进行构件内部温度计算和结构火灾反应模拟计算,最后在基于Vega的虚拟现实平台中将构件内部温度和结构火灾反应结果进行展示。本文的工作可用于结构火灾安全评估,为提高结构火灾安全性提供技术支持,同时也可用于人员火灾安全教育、训练等,为进一步的建筑火灾场景仿真奠定了基础。

,容易造成严重的伤亡

和财产损失。通过实验手段解决建筑火灾安全问题,一方面火灾实验成本很高,另一方面由于火灾的危险性,一些实验难以操作,如火灾下人员疏散等

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。因此,在解决建筑火灾安全问题上,

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计算机技术应用越来越广泛。通过计算机技术可以对建筑火灾中火场、结构变化、人员疏散等诸多问题进行模拟,极大的降低了成本,而且通过合理的模型和模拟方法,可以高效的、科学的解决建筑火灾安全问题。

在火场模拟方面,以美国国家技术标准局开发的FDS软件和CFAST软件建筑火场模拟应用较多,烟气运动情况、气体组分、温度分布等都可以通过计算机火场模拟得到;在结构火灾反应计算方面,基于大型通用有限元的软件的结构计算,如ANSYS、ABAQUS等,已经在有了不少的应用。然而,结合火场模拟和虚拟现实平台的结构火灾反应计算相关研究还比较少。本文将火场模拟与结构反应计算相结合,不使用传统的标准室内升温曲线来进行结构计算,而采用更为接近实际火灾的基于FDS的火场模拟温度数据,使

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[5-6][4]

1 整体思路

1 1 基于FDS的火场模拟

FDS(FireDynamicsSimulator)是美国国家技术标准研究所(NIST)开发的模拟火灾中流体运动的计算流体动力学软件。基于FDS火场模拟的应用相当广泛,本文采用FDS的温度数据用于结构构件热传导计算和结构火灾反应计算。此外,FDS还可以输入烟气组分、热辐射等多种火场相关量,

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也可用于实现火灾烟气毒性及综合危害评价、

收稿日期:2010-09-25

基金项目:国家科技支撑项目 农村建筑防火与抗火技术研究与示范!(2006BAJ06B06)

()男,,北京人, E mai:lm@gmail m

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