地铁性能化防火方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及地铁建筑防火技术领域，尤其涉及4个软件共同关联分析地铁性能化防火。
【背景技术】
[0002]随着城市地铁建筑的大量建设，由于地铁隧道和车站大多处于一个相对封闭的地下环境内，所以地铁防火越来越引起人们的重视。
[0003]现有技术中已经非常成熟的应用FDS(Fire Dynamic Simulator)研宄火灾下烟气的蔓延扩散、温度、能见度、热辐射及毒性等危害随时间的变化。以及利用Building Exodus建立地铁疏散模型进行人员疏散的研宄，观察人员疏散的过程，得到人员疏散所需时间。同时利用Abaqus模拟计算衬砌结构在标准升温曲线下的温度场和力学场。但是现有研宄中它们都是独立进行研宄的，未形成一个整体，没有把各软件模拟分析结果结合起来进行分析研宄。烟气危害、人员疏散、结构抗火安全这三大防火领域是有关联的，现有研宄只是分别对这三方面分别用软件进行模拟研宄，没有考虑到它们的关联点，没有形成一个整体的分析平台。
[0004]综上现有地铁性能化防火一般存在以下问题和缺陷:
[0005]各模块单独考虑，未形成一个整体，分析误差较大，不能体现性能化防火的思想。
[0006]各模块单独考虑，不符合火灾实际，容易忽略防火安全因素，增大了火灾设计的危险性，也有可能设计过于保守，造成资源的浪费。
【发明内容】
[0007]为了解决现有技术中问题，本发明提供了一种地铁性能化防火方法，包括如下步骤:
[0008]步骤1:利用Pyrosim分别建立地铁隧道和车站的火灾物理模型，通过在Pyrosim里的FDS直接计算火灾的发展过程，建立各探测器探测烟气的温度、能见度、热辐射和毒性随着时间的变化；最终隧道内模拟得到烟气在不同纵向通风风速时的烟气流动状况从而获取隧道防火的临界风速值，并且探测器得到此时火源上方靠近隧道顶棚烟气的真实温度随着时间的变化关系，从而作为隧道衬砌结构受火温度曲线用来研宄衬砌结构的抗火安全；模拟地铁车站站台内火灾，得到站台不同排烟量大小下烟气的扩散流动状况，当排烟量刚好使得烟气不会往上层蔓延扩散且楼扶梯口气体流速大于V时，把此时的排烟量定义为车站站台火灾的最小安全排烟量大小，并且用探测器探测得到站台不同地方烟气的温度、能见度、热辐射及毒性随着时间的变化关系，当火灾开始危害人员的生命健康，把这段火灾经历的时间定义为人员可利用安全疏散时间，用来后续人员安全疏散研宄；
[0009]步骤2:利用人员疏散软件Building Exodus建立地铁车站物理模型及在车站内布置人员，建立火灾和疏散的联系有:把FDS模拟所得地铁各区域烟气的温度、能见度、热辐射和毒性随着时间的变化关系输入到Exodus中，作为人员疏散模型里的火灾危害影响着人员疏散的行为过程，模拟得到人员疏散所需时间；最后比较步骤I分析所得人员可利用安全疏散时间和步骤2所得人员疏散所需时间，评估该地铁站台发生火灾后人员是否能够安全疏散；
[0010]步骤3:利用Abaqus建立地铁隧道衬砌结构的物理模型，将步骤I所得真实火灾下烟气的温度随着时间的变化关系作为衬砌结构的受火温度加载到衬砌结构受火表面，模拟此受火温度下衬砌结构的温度场和力学场，从而分析得到隧道衬砌结构真实火灾下的抗火安全性能。
[0011]作为本发明的进一步改进，步骤I中的V的取值为1.5m/so
[0012]作为本发明的进一步改进，步骤I中，当火灾开始危害人员的生命健康是指:任何一个地方任何一个烟气危害参数达到人体所能承受的极限时。
[0013]本发明的有益效果是:
[0014]把烟气危害、人员疏散、结构抗火安全这三大防火领域关联起来了，作为一个整体平台进行分析，更加反映火灾实际，更能体现性能化防火分析的整体思想。
[0015]三个方面整体考虑，全部反映真实火灾情形，而不是保守估计，将给建设和运营带来巨大的经济效益。
【附图说明】
[0016]图1是本发明区间隧道Pyrosim分析模型；
[0017]图2是本发明车站Pyrosim分析模型；
[0018]图3是本发明人员疏散Building Exodus分析模型；
[0019]图4是本发明衬砌结构Abaqus分析模型。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0021]针对现有地铁性能化防火分析中存在的不足，没有考虑到烟气危害、人员疏散及结构抗火的关联性，真正实现建立"地铁性能化防火平台"的目的，具体设计如下:
[0022]利用Pyrosim分别建立地铁隧道和车站的火灾物理模型，通过在Pyrosim里的FDS直接计算火灾的发展过程，建立各探测器探测烟气的温度、能见度、热辐射和毒性随着时间的变化。最终隧道内模拟得到烟气在不同纵向通风风速时的烟气流动状况从而获取隧道防火的临界风速值，并且探测器得到此时火源上方靠近隧道顶棚烟气的真实温度随着时间的变化关系从而作为隧道衬砌结构受火温度曲线用来研宄衬砌结构的抗火安全；模拟地铁车站站台内火灾，得到站台不同排烟量大小下烟气的扩散流动状况，当排烟量刚好使得烟气不会往上层蔓延扩散且楼扶梯口气体流速大于1.5m/s时，把此时的排烟量定义为车站站台火灾的最小安全排烟量大小，并且用探测器探测得到站台不同地方烟气的温度、能见度、热辐射及毒性随着时间的变化关系，当任何一个地方任何一个烟气危害参数达到人体所能承受的极限时即认为火灾开始危害人员的生命健康，把这段火灾经历的时间定义为人员可利用安全疏散时间，用来后续人员安全疏散研宄。
[0023]利用人员疏散软件Building Exodus建立地铁车站物理模型及在车站内布置人员，建立火灾和疏散的联系有:把FDS模拟所得地铁各区域烟气的温度、能见度、热辐射和毒性随着时间的变化关系输入到Exodus中，作为人员疏散模型里的火灾危害影响着人员疏散的行为过程，模拟得到人员疏散所需时间。最后比较I)分析所得人员疏散可利用时间和2)所得人员疏散所需时间，评估该地铁站台发生火灾后人员是否能够安全疏散。
[0024]利用Abaqus建立地铁隧道衬砌结构的物理模型，将I)所得真实火灾下烟气的温度随着时间的变化关系作为衬砌结构的受火温度加载到衬砌结构受火表面，模拟此受火温度下衬砌结构的温度场和力学场，从而分析得到隧道衬砌结构真实火灾下的抗火安全性會K。
[0025]本发明充分考虑了火灾烟气、人员疏散及结构抗火性能的关联性，全部采用真实火灾下各模块的防火分析真正体现了性能化防火分析的思想，大大提高了地铁防火的经济效益
[0026]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种地铁性能化防火方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤1:利用Pyrosim分别建立地铁隧道和车站的火灾物理模型，通过在Pyrosim里的FDS直接计算火灾的发展过程，建立各探测器探测烟气的温度、能见度、热辐射和毒性随着时间的变化；最终隧道内模拟得到烟气在不同纵向通风风速时的烟气流动状况从而获取隧道防火的临界风速值，并且探测器得到此时火源上方靠近隧道顶棚烟气的真实温度随着时间的变化关系，从而作为隧道衬砌结构受火温度曲线用来研宄衬砌结构的抗火安全；模拟地铁车站站台内火灾，得到站台不同排烟量大小下烟气的扩散流动状况，当排烟量刚好使得烟气不会往上层蔓延扩散且楼扶梯口气体流速大于V时，把此时的排烟量定义为车站站台火灾的最小安全排烟量大小，并且用探测器探测得到站台不同地方烟气的温度、能见度、热辐射及毒性随着时间的变化关系，当火灾开始危害人员的生命健康，把这段火灾经历的时间定义为人员可利用安全疏散时间，用来后续人员安全疏散研宄； 步骤2:利用人员疏散软件Building Exodus建立地铁车站物理模型及在车站内布置人员，建立火灾和疏散的联系有:把FDS模拟所得地铁各区域烟气的温度、能见度、热辐射和毒性随着时间的变化关系输入到Exodus中，作为人员疏散模型里的火灾危害影响着人员疏散的行为过程，模拟得到人员疏散所需时间；最后比较步骤I分析所得人员可利用安全疏散时间和步骤2所得人员疏散所需时间，评估该地铁站台发生火灾后人员是否能够安全疏散； 步骤3:利用Abaqus建立地铁隧道衬砌结构的物理模型，将步骤I所得真实火灾下烟气的温度随着时间的变化关系作为衬砌结构的受火温度加载到衬砌结构受火表面，模拟此受火温度下衬砌结构的温度场和力学场，从而分析得到隧道衬砌结构真实火灾下的抗火安全性能。
2.根据权利要求1所述的地铁性能化防火方法，其特征在于:步骤I中的V的取值为1.5m/sο
3.根据权利要求1所述的地铁性能化防火方法，其特征在于:步骤I中，当火灾开始危害人员的生命健康是指:任何一个地方任何一个烟气危害参数达到人体所能承受的极限时。
【专利摘要】本发明提供地铁性能化防火方法，利用Pyrosim分别建立地铁隧道和车站的火灾物理模型，通过在Pyrosim里的FDS直接计算火灾的发展过程，建立各探测器探测烟气的温度、能见度、热辐射和毒性随着时间的变化。利用人员疏散软件Building Exodus建立地铁车站物理模型及在车站内布置人员，利用Abaqus建立地铁隧道衬砌结构的物理模型。本发明把烟气危害、人员疏散、结构抗火安全这三大防火领域关联起来了，作为一个整体平台进行分析，更加反映火灾实际，更能体现性能化防火分析的整体思想。
【IPC分类】G09B25-00
【公开号】CN104680915
【申请号】CN201510036889
【发明人】查晓雄, 曾生, 陈宜言, 姜瑞娟
【申请人】哈尔滨工业大学深圳研究生院
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年1月23日