超高層建筑施工中起火預(yù)測(cè)及火災(zāi)模擬與人員疏散

任浩, 王憲杰*, 張林飛,2, 翁振江, 高雪蓮, 陳永黨

(1.云南大學(xué)建筑與規(guī)劃學(xué)院, 昆明 650500; 2.中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司云南分公司, 昆明 650034)

建筑業(yè)是高危行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì),建筑業(yè)的全球意外傷亡率比其他行業(yè)的平均水平分別高出2倍和3倍?；馂?zāi)是建筑施工時(shí)的重大威脅,施工安全管理需要面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)頻繁的動(dòng)火作業(yè)、煙頭、電氣火花等常見(jiàn)起火源,同時(shí)還需面對(duì)材料堆場(chǎng)、建筑垃圾等復(fù)雜的燃燒環(huán)境。此外,由于建筑未投入使用,施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法使用自動(dòng)噴淋裝置和防火分區(qū)。若發(fā)生火災(zāi),由于施工現(xiàn)場(chǎng)地面情況復(fù)雜,疏散難度較高。超高層疏散路徑長(zhǎng),施工交叉作業(yè)多,消防救援難度大,隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,超高層建筑日益增多,因此對(duì)超高層建筑火災(zāi)及引發(fā)的疏散問(wèn)題進(jìn)行深入研究對(duì)超高層施工安全有著重要意義。

施工過(guò)程中火災(zāi)研究主要集中在:一是對(duì)施工中的火災(zāi)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,Li等[1]應(yīng)用未確知測(cè)度理論,建立了在建高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型;成連華等[2]基于模糊數(shù)學(xué)理論與貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對(duì)高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析評(píng)估;二是對(duì)發(fā)生的施工火災(zāi)進(jìn)行調(diào)查,袁利鋒[3]對(duì)一起倉(cāng)庫(kù)發(fā)生火災(zāi)進(jìn)行調(diào)查,火災(zāi)原因?yàn)闅夂缸鳂I(yè)引燃瓦楞紙包裝箱;三是利用信息化技術(shù)對(duì)施工火災(zāi)進(jìn)行識(shí)別,包括通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)圖像[4-5],傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行火災(zāi)識(shí)別[6],對(duì)施工消防安全進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[7]。有部分研究針對(duì)施工火災(zāi)模擬,其對(duì)象主要為隧洞[8]、地鐵站[9]、多層高層[10-11]?，F(xiàn)有研究對(duì)超高層建筑的施工火災(zāi)模擬研究較少,此外,在影響超高層施工火災(zāi)疏散的因素和疏散模擬尚有研究空間。

鑒于此, 以昆明市招平商務(wù)中心超高層項(xiàng)目施工為例,通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)出最可能的起火情況,并利用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬工具(fire dynamics simulator,FDS)進(jìn)行施工中的火災(zāi)模擬,結(jié)合施工火災(zāi)中的恐慌、煙氣和地面雜物的影響進(jìn)行疏散仿真。研究成果可為超高層施工現(xiàn)場(chǎng)管理和消防救援提供一定的理論依據(jù)。

1 超高層建筑施工火災(zāi)材料的預(yù)測(cè)

由于施工過(guò)程中建筑物變化大,火災(zāi)發(fā)生與施工進(jìn)度有較強(qiáng)的相關(guān)性?；馂?zāi)多集中于結(jié)構(gòu)和裝飾裝修階段,因此對(duì)處于該施工階段的火災(zāi)起火材料進(jìn)行預(yù)測(cè)。材料的確定可為火災(zāi)提供更為合適的火源參數(shù)。

1.1 數(shù)據(jù)收集及預(yù)處理

對(duì)施工過(guò)程中的火災(zāi)新聞在互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行搜索,并根據(jù)文獻(xiàn)[12-13]對(duì)發(fā)生火災(zāi)的在建項(xiàng)目數(shù)據(jù)按表1進(jìn)行收集。

表1 施工火災(zāi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)Table 1 Predicting data of fire under construction

表1中,工程規(guī)模參照《建設(shè)工程分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50841—2013)劃分,工程高度、建筑氣候區(qū)參照《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50352—2019)劃分。建筑氣候區(qū)按照最冷月平均溫度,將溫和地區(qū)與夏熱冬冷地區(qū)合并分組。

根據(jù)數(shù)據(jù)類(lèi)型不同,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值化編碼。其中,定類(lèi)數(shù)據(jù)采用獨(dú)熱編碼(one-hot encoding),其是使用狀態(tài)位數(shù)的狀態(tài)寄存器進(jìn)行編碼,每個(gè)狀態(tài)都有它獨(dú)立的寄存器位,并且在任意時(shí)候,其中只有一位有效,如建設(shè)項(xiàng)目性質(zhì)新建、改建、擴(kuò)建編碼為001、010、100。定序數(shù)據(jù)采取序數(shù)編碼(ordinal encoding),其把所有的相同類(lèi)別的特征編碼成同一個(gè)值,且這個(gè)值按定序數(shù)據(jù)的內(nèi)涵進(jìn)行從小到大排列,如工程規(guī)模小型、中型、大型分別編碼為0、1、2。排序之后對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。定距數(shù)據(jù)和定比數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。

被預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)為施工過(guò)程中發(fā)生火災(zāi)的起火材料,根據(jù)案例庫(kù),起火材料主要為保溫材料、防水材料、防護(hù)網(wǎng)、腳手板與模板、塑料管道、建筑垃圾。該數(shù)據(jù)采用獨(dú)熱編碼預(yù)處理。

1.2 基于Keras神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

TensorFlow是一個(gè)端到端的開(kāi)源機(jī)器學(xué)習(xí)平臺(tái),被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)機(jī)器學(xué)習(xí)算法的編程實(shí)現(xiàn)。Keras是用于構(gòu)建和訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)模型的 TensorFlow 高階接口。利用此接口,可實(shí)現(xiàn)快速模型設(shè)計(jì)、研究。

經(jīng)篩選,共有231個(gè)案例可供神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)。構(gòu)建預(yù)測(cè)起火火源神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),采用sequential模型,輸入層由17個(gè)神經(jīng)元構(gòu)成,激活函數(shù)為ReLU函數(shù),隱含層共兩層,每層有25個(gè)神經(jīng)元,激活函數(shù)為ReLU函數(shù),輸出層有6個(gè)神經(jīng)元,激活函數(shù)為softmax函數(shù)。根據(jù)以上構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

x1, x2,…,x17為輸入層;y1, y2,…,y6為輸出層

判別函數(shù)在本神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中共有兩種在使用,具體如下。

ReLU函數(shù)表達(dá)式為

f(x)=max(0,x)

(1)

式(1)作為激活函數(shù),由于當(dāng)x為負(fù)數(shù)時(shí)輸出為0,沒(méi)有飽和區(qū),不存在梯度消失問(wèn)題。同時(shí)函數(shù)構(gòu)造簡(jiǎn)單,沒(méi)有復(fù)雜的指數(shù)運(yùn)算,計(jì)算簡(jiǎn)單、效率高,因此選其作為輸入層和隱藏層的激活函數(shù)。

Softmax函數(shù)式為

(2)

式(2)中:x1,x2,…,xn為輸入變量,作為多分類(lèi)問(wèn)題激活函數(shù),是Logistic回歸模型在多分類(lèi)問(wèn)題上的推廣,可以滿足每一個(gè)輸出變量為0～1的數(shù),且全部輸出變量的總和為1,即輸出變量即可視作為該變量的概率。

1.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練及結(jié)果

樣本集抽取測(cè)試集的比例為20%,其余作為訓(xùn)練集。神經(jīng)學(xué)習(xí)的優(yōu)化器選擇Adam(自適應(yīng)矩估計(jì) Adaptive moment estimation),學(xué)習(xí)率為0.003,損失函數(shù)選擇binary_crossentropy(交叉熵函數(shù)),batch_size即單次傳遞給程序用于訓(xùn)練的樣本個(gè)數(shù)為50,訓(xùn)練共300次。推測(cè)起火火源的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過(guò)程如圖2所示。

圖2 起火火源預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確性訓(xùn)練過(guò)程Fig.2 Accuracy of neural network for predicting the source of fire during training

如圖3所示,訓(xùn)練后神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證集預(yù)測(cè)成功率為71.74%,交叉熵?fù)p失為0.117 1。即預(yù)測(cè)起火材料有71.74%的把握可以預(yù)測(cè)準(zhǔn)確。說(shuō)明該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合較為良好。采用該網(wǎng)絡(luò)對(duì)昆明市招平商務(wù)中心項(xiàng)目鋼混結(jié)構(gòu)超高層火災(zāi)發(fā)生進(jìn)行預(yù)測(cè),假設(shè)該建筑在土建和裝飾裝修過(guò)程中發(fā)生火災(zāi),發(fā)生的時(shí)間為2022年9月7日,氣溫為20 ℃,風(fēng)速為3 m/s,相對(duì)濕度38%。對(duì)該施工情況下的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后可得到[(1,0,0), (0,1,0,0), (0,1,1), 1, 1, 0.75, 0.85, 0.45, 0.64]。將預(yù)測(cè)變量分別使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算,得到兩個(gè)階段最可能的起火材料為保溫材料。雖然根據(jù)《建筑防火通用規(guī)范》(GB 55037—2022)和《建設(shè)工程施工現(xiàn)場(chǎng)消防安全技術(shù)規(guī)范》(GB 50720—2011),外腳手架、支模架、保溫、防水等一系列材料應(yīng)采用不燃、難燃材料,但根據(jù)以往火災(zāi)案例該部分材料起火依舊發(fā)生,施工過(guò)程中存在材料的以次充好問(wèn)題較為嚴(yán)重,因此認(rèn)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)施工起火源為保溫材料合理。

圖3 起火火源預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)誤差訓(xùn)練過(guò)程Fig.3 Error of neural network for predicting fire sources during training

2 FDS模擬仿真超高層施工火災(zāi)

2.1 Pyrosim模型構(gòu)建

火災(zāi)模擬采用FDS進(jìn)行,為了操作簡(jiǎn)便,采用Pyrosim軟件進(jìn)行模型構(gòu)建與參數(shù)設(shè)置。研究對(duì)象為云南省昆明市官渡區(qū)招平商務(wù)中心在建超高層鋼混項(xiàng)目,該建筑總建筑面積為250 651.56 m2,基底面積為8 409.50 m2,建筑總高度為191.8 m,建筑分類(lèi)為一類(lèi)高層,建筑層數(shù)共46層。

假設(shè)工程在主體結(jié)構(gòu)與裝飾裝修的交叉施工階段,根據(jù)項(xiàng)目的施工組織設(shè)計(jì),當(dāng)項(xiàng)目進(jìn)入25層結(jié)構(gòu)施工,室內(nèi)裝飾裝修與幕墻安裝同時(shí)從第16層向下進(jìn)行,施工進(jìn)度在第5層,部分裝飾裝修材料堆場(chǎng)在1層,該項(xiàng)目在Pyrosim內(nèi)部的建模如圖4所示。

圖4 某施工中超高層建筑在Pyrosim中建模Fig.4 Modeling of a super high-rise building in construction using Pyrosim

2.2 火災(zāi)參數(shù)設(shè)置

網(wǎng)格尺寸的經(jīng)驗(yàn)值與火災(zāi)的特征火焰直徑有關(guān),火焰直徑計(jì)算公式為

(3)

參考《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 51251—2017)中無(wú)噴淋設(shè)備,其他公共場(chǎng)所火災(zāi)熱釋放功率80 000 kW。計(jì)算得到火焰直徑5.551 m,網(wǎng)格尺寸的經(jīng)驗(yàn)值取火焰直徑的1/4～1/16,本次研究取網(wǎng)絡(luò)尺寸為0.6 m。

起火位置考慮可能產(chǎn)生的煙囪效應(yīng),以最不利原則,布置為一層的堆場(chǎng)處,示意圖如圖5所示。保溫材料火源的設(shè)置參考文獻(xiàn)[14]中擠塑式聚苯乙烯隔熱保溫板,采用t2火災(zāi)模型(t2火災(zāi)模型描述火災(zāi)過(guò)程中火源熱釋放速率隨時(shí)間的變化過(guò)程,其中t為火災(zāi)的發(fā)展時(shí)間,單位:s),熱釋放速率HRR在60 s到達(dá)峰值為800 kW/m2設(shè)置,反應(yīng)設(shè)置參考《美國(guó)消防工程師協(xié)會(huì)消防工程》手冊(cè)。同時(shí)在兩個(gè)樓道設(shè)置溫度、能見(jiàn)度、CO和CO2探測(cè)傳感器及1～4層地坪上2 m設(shè)置溫度探測(cè)截面。

A、B為樓道編號(hào)

根據(jù)項(xiàng)目具體情況與模擬當(dāng)天的環(huán)境條件(昆明市2022年9月7日天氣條件),在Pyrosim中simulation parameters中設(shè)定火災(zāi)模擬的初始條件與模擬時(shí)長(zhǎng)參數(shù):環(huán)境溫度為20 ℃;風(fēng)速:3 m/s方向?yàn)?70°方向;空氣相對(duì)濕度為38%;大氣壓為0.79個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓80 400 Pa;火災(zāi)模擬運(yùn)行時(shí)間為600 s。

2.3 FDS模擬結(jié)果

2.3.1 熱釋放速率

熱釋放速率如圖6所示,以t2火災(zāi)模型上升,總功率為7×104kW,同時(shí)驗(yàn)證網(wǎng)格尺寸劃分較為合理。

圖6 熱釋放速率Fig.6 Heat release rate

2.3.2 平面溫度云圖

如圖7所示,截取第1層第50、150、300、600 s的溫度云圖,截取第2～4層第100、600 s的溫度云圖。圖7中火焰最高溫度為560 ℃,火災(zāi)沿電梯井發(fā)展明顯。由于4層存在電梯間的門(mén)洞,因此4層內(nèi)平面溫度相比2、3層較高。

圖7 火災(zāi)水平面溫度云圖Fig.7 Temperature cloud of fire horizontal plane

2.3.3 火災(zāi)樓道內(nèi)火災(zāi)數(shù)據(jù)

火災(zāi)一般通過(guò)溫度、能見(jiàn)度、CO濃度與CO2濃度影響人員疏散。而處于一層的人員由于疏散距離短,在火災(zāi)未充分發(fā)展時(shí)已經(jīng)完成疏散,因此對(duì)AB兩個(gè)樓道(圖5)內(nèi)的火災(zāi)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。1～4層火災(zāi)數(shù)據(jù)如圖8所示。

圖8 樓道內(nèi)火災(zāi)數(shù)據(jù)Fig.8 Fire data in the corridor

從圖8中可以看出,溫度最高達(dá)到94.1 ℃,A樓道內(nèi)溫度高于B樓道內(nèi),且升溫幅度相較電梯間更小。2層B樓道,3層以上的溫度基本上無(wú)波動(dòng)。能見(jiàn)度、有害氣體濃度波動(dòng)與溫度相比波動(dòng)更大。1層能見(jiàn)度在火災(zāi)發(fā)生后在5 m以下,2、3層能見(jiàn)度波動(dòng)幅度較大,4層能見(jiàn)度基本不受影響。CO濃度與CO2濃度在3層及以上樓層基本上無(wú)變化,CO濃度最高為5.4×10-5,CO2濃度最高為3.3×10-3。參考文獻(xiàn)[15],CO濃度低于5×10-4,CO2濃度低于1×10-2,對(duì)疏散無(wú)明顯影響。

3 超高層施工火災(zāi)疏散模擬

3.1 疏散模型建立

研究在Pathfinder中完成,為了與第2節(jié)的火災(zāi)模擬保持一致性,建立模型采取導(dǎo)入Pyrosim中已建立好的火災(zāi)模型。

3.2 逃生人員參數(shù)設(shè)定

根據(jù)項(xiàng)目施工組織計(jì)劃,設(shè)置位于施工樓棟內(nèi)的人員位置,經(jīng)統(tǒng)計(jì),施工建筑內(nèi)共310人。性別及年齡比例參考文獻(xiàn)[16]設(shè)置,其中青年男性占26.8%,中年男性占61.4%,青年女性占3.6%,中年女性占8.2%。疏散人員身體參數(shù)設(shè)定身高、肩寬設(shè)置參考《中國(guó)成年人人體尺寸》中位數(shù)。平面未折減的疏散速度參考文獻(xiàn)[17]。綜上,疏散人員供設(shè)定4類(lèi)人員,其身體特征參數(shù)總結(jié)如表2所示。

表2 疏散人員身體特征Table 2 Physical characteristics of evacuees

3.3 疏散影響因素計(jì)算

疏散影響因素主要考慮恐慌,火災(zāi),施工環(huán)境,計(jì)算速度影響系數(shù)采取乘法疊加,計(jì)算公式為

δ=RpanRtempRisRp

(4)

式(4)中:δ為速度修正系數(shù);Rpan為恐慌修正系數(shù);Rtemp為溫度修正系數(shù);Ris為能見(jiàn)度修正系數(shù);Rp為雜物覆蓋折減系數(shù)。

3.3.1 恐慌情緒對(duì)疏散影響的計(jì)算

對(duì)于恐慌下人員疏散速度與恐慌之間關(guān)系設(shè)定參考文獻(xiàn)[18],結(jié)合恐慌因子對(duì)速度影響。

(5)

(6)

(7)

一般來(lái)說(shuō),疏散距離出口越近,疏散人群恐慌情緒越小。由于施工工人及管理人員具有一定的施工防火工作經(jīng)驗(yàn)并接受過(guò)消防培訓(xùn),同時(shí)對(duì)施工環(huán)境較為熟悉,其恐慌程度會(huì)略微降低。因此對(duì)1～3層設(shè)置恐慌因子為0.3,對(duì)4～10層設(shè)置恐慌因子為0.4,10層以上設(shè)置恐慌因子0.5。經(jīng)計(jì)算,恐慌因子為0.3時(shí)速度為正常狀態(tài)的102.34%,恐慌因子為0.4時(shí)速度為正常狀態(tài)的99.68%,恐慌因子為0.5時(shí)速度為正常狀態(tài)的92.50%。

3.3.2 火災(zāi)煙氣對(duì)疏散影響的計(jì)算

對(duì)堆場(chǎng)處火災(zāi)情況速度折減根據(jù)第2節(jié)FDS計(jì)算結(jié)果,火災(zāi)中能見(jiàn)度與溫度顯著影響疏散。參考文獻(xiàn),根據(jù)溫度限制,超過(guò)54.5 ℃時(shí),身體周?chē)?xì)血管破壞,無(wú)法進(jìn)行疏散。第1層A樓道在第122 s開(kāi)始處于無(wú)法使用狀態(tài)?？梢?jiàn)度對(duì)速度折減參考文獻(xiàn)[19]。

ris=min[1,max(0.2,1-0.324×(3-vis)]

(8)

式(8)中:ris為可見(jiàn)度對(duì)速度的折減率;vis為可見(jiàn)度,m。

由式(8)可得,可見(jiàn)度小于3 m時(shí)將對(duì)疏散速度產(chǎn)生影響。疏散速度折減按照從能見(jiàn)度低于3 m時(shí),每30 s的平均值進(jìn)行計(jì)算。

3.3.3 施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)疏散的影響

現(xiàn)場(chǎng)雜物覆蓋率對(duì)人員逃生疏散速度的影響如式(9)[20]所示。

(9)

式(9)中:Rp為地面雜物覆蓋率所導(dǎo)致的速度折減率;Pd為雜物在地面上所占面積的比率。

采用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行速度折減測(cè)定,共有30名人員參與結(jié)構(gòu)施工處疏散速度實(shí)驗(yàn),其中,女性8人,男性22人,實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖9所示。

圖9 施工現(xiàn)場(chǎng)疏散實(shí)驗(yàn)Fig.9 Evacuation experiment at construction site

經(jīng)過(guò)配對(duì)樣本t檢驗(yàn),原始-綁扎鋼筋;原始-鋼管支撐;綁扎鋼筋-鋼管支撐,3個(gè)配對(duì)的顯著性均小于0.05,說(shuō)明在綁扎鋼筋工作面與鋼管支撐的工作面的疏散速度與原始速度之間存在顯著差異。計(jì)算綁扎鋼筋區(qū)域與鋼管支撐區(qū)域的速度比值,即為該區(qū)域折算系數(shù),計(jì)算出綁扎鋼筋處的折算系數(shù)的平均值為0.73,鋼管支撐處的折算系數(shù)為0.71。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,第4、5、6、7、21層地面均有約5%占地面積的建筑垃圾和建筑材料在地面堆砌,折算系數(shù)計(jì)算為0.87。此外,24層處于鋼筋綁扎施工中,23、22層存在鋁模板未拆的情況,因此設(shè)置24層疏散折減系數(shù)為0.73,23層疏散系數(shù)為0.71。

Pathfinder的速度修正可通過(guò)對(duì)承載疏散人員的地面區(qū)域編輯來(lái)進(jìn)行,此外還可以控制門(mén)的關(guān)閉。除溫度控制的無(wú)法通行狀態(tài)由門(mén)進(jìn)行關(guān)閉處理外,對(duì)其他因素的速度修正,通過(guò)編輯地面區(qū)域進(jìn)行。

3.4 疏散模擬結(jié)果

疏散人數(shù)如圖10所示。可以看出,未折減疏散總共需要324 s ,人員在第2 s開(kāi)始到達(dá)建筑外,該過(guò)程疏散速度為0.96人/s。疏散過(guò)程中有兩個(gè)明顯離開(kāi)建筑人數(shù)增長(zhǎng)緩慢的階段。第7～37 s無(wú)人員從建筑中疏散出,其原因是1層還未進(jìn)行外立面施工,疏散出口基本沒(méi)有限制,因此第1層疏散非常迅速。而2層與1層之間高度差最大,人員需移動(dòng)至樓梯間下樓才能疏散,最終產(chǎn)生約30 s的疏散出口無(wú)人通過(guò)的時(shí)間。第136～164 s無(wú)人員從建筑中疏散出,其原因?yàn)槭┕ち魉O(shè)置,中間部分樓層無(wú)施工人員進(jìn)行作業(yè),因此產(chǎn)生了在較高層施工人員與較低層施工人員間出現(xiàn)疏散不連續(xù)的情況。

圖10 疏散人數(shù)Fig.10 Number of evacuees

折減后疏散總共需要419 s。該疏散過(guò)程疏散速度為0.74人/s,總時(shí)長(zhǎng)增加了95 s。該疏散過(guò)程僅出現(xiàn)一個(gè)疏散緩慢的階段,原因與未折減速度疏散的第1個(gè)緩慢期相同。第2個(gè)疏散緩慢期未出現(xiàn)原因是,火災(zāi)溫度使得1層A樓道無(wú)法通行,因而部分在較低區(qū)域施工的疏散人群從B樓道繞行,繞行產(chǎn)生的人流與較高區(qū)域的人流匯集,未產(chǎn)生疏散人流中斷。

樓道口人流量如圖11所示。可以看出,數(shù)據(jù)截取樓道A的1層末段樓梯與樓道B的1層末段樓梯出口,未折減時(shí),人流疏散速率最高為1.1/s,明顯分為前后兩部分。折減后人流疏散速率最高為1.0/s,明顯分為前后兩部分,后段A樓道因?yàn)闇囟炔辉龠M(jìn)行使用。速率降為0。

圖11 A、B樓道疏散速率圖Fig.11 Evacuation rate of A、B corridor

4 結(jié)論

(1)建立可以推測(cè)出施工火災(zāi)起火材料的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),準(zhǔn)確性可達(dá)71.74%。

(2)通過(guò)FDS對(duì)在建超高層堆場(chǎng)火災(zāi)進(jìn)行模擬,數(shù)據(jù)表明火災(zāi)沿著未封閉的電梯道發(fā)展明顯,并顯著影響人員疏散。

(3)經(jīng)過(guò)火災(zāi)數(shù)據(jù)、恐慌心理、疏散地面狀態(tài)綜合考慮,對(duì)疏散進(jìn)行模擬仿真,疏散時(shí)間從324 s增加為419 s。