建筑火灾疏散三维仿真研究

【摘要】： 现代建筑越来越趋于结构大型化和功能复杂化,进行火灾安全设计时,人员密集,流动性大是设计者面对的主要问题,如何保证人员能够安全、快速地疏散已成为火灾安全研究的重要方向。 从上个世纪50年代起,国内外学者对人员疏散就进行了大量的研究,提出了许多重要的疏散模型。但火灾中的人员疏散是一个同时具有确定性和随机性的复杂过程,人员、建筑物和火灾三个因素相互影响,因此,对于疏散模型的研究尚不能做到完善。同时,由于现有模型建模方式的内在局限,对人员行为这个重点内容也不能进行很好的模拟。 有鉴于此,本文对现有疏散模型的特点进行了详细分析,根据其优缺点,提出了基于几何智能体的人员疏散模型GAEvac,并围绕该模型进行了以一卜的研究工作: 1.分析了已有疏散模型的物理空间建模方法,对两种常用的方法:网格方法和拓扑方法分析其优缺点,提出了拓扑与几何相结合的子空间网络模型。以拓扑方法建立子空间疏散节点网络,以节点为单位记录建筑物几何信息。 2.总结人员行为的建模方法,采用以基于目标的Agent模拟人员疏散行为,根据疏散的过程中人员与建筑物、人员与障碍物,以及人员之间的相互影响,分析其碰撞关系,分级确定人员的疏散目标。利用子空间节点记录的几何信息,减少运算负担,很好地模拟了人员疏散心理和行为。 3.根据GAEvac模型开发了相应的疏散仿真程序,通过出口人流量实验,人员速度变化实验以及疏散路径和疏散时间比较实验,对GAEvac模型的准确性和适用性进行了分析。结果证明,GAEvac模型能够较准确地模拟人员疏散全过程,得到人员安全疏散的必须时间(RSET),指导建筑防火安全设计。 4.根据疏散仿真系统研究的最新发展,开发了GAEvac3D三维疏散仿真系统,为GAEvac模型在火灾安全教育和疏散培训中应用做了一定的基础工作。 最后,论文对GAEvac模型需要进行的后续研究做了简要的论述。