基于虚拟现实的建筑火灾模拟系统

提出了将虚拟现实技术应用于建筑火灾模拟的方法,在交互式虚拟环境中实现了基于火灾数值模拟的火灾场景模拟。根据火灾场模拟软件FDS的计算结果,控制虚拟火灾场景中火焰和烟雾的蔓延,使得虚拟场景中火灾的发展接近实际火灾的情况。模拟系统中通过纹理贴图和粒子系统等技术实现了逼真的火灾场景可视化。还介绍了实现灭火作战模拟和训员疏散模拟的技术细节。在以上方法的基础上研制了建筑火灾模拟原型系统,该系统可应用于电子消防预案制作、灭火作战演练、人员疏散演练、建筑性能化防火设计与评估,以及灾害条件下人的疏散行为研究等各个方面。     

某重大火灾隐患单位整改措施的确定性研究

如何科学合理地判定建筑重大火灾隐患并提出可行的整改措施是目前消防工作中遇到的一个难题.利用以性能为基础的重大火灾隐患判定及整改方法,对某市一重大火灾隐患单位进行了实地调查并提出了整改方案,首先根据火灾模拟结果论证了防火卷帘未直通到顶的危险性,接下来模拟了中间防火分区北侧开两个疏散通道的情况,证明其不满足安全疏散要求.最后根据现场情况及模拟结果提出了符合防火安全的整改措施.结果表明,基于性能化评估思想的重大火灾隐患判定方法能够对重大火灾隐患单位进行合理的判定,并且提出的整改方案是以达到防火目标为目的,具有科学性、经济性及合理性.     

计算机技术在建筑火灾安全上的综合应用

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。     

某综合楼钢结构抗火安全设计与评估(Ⅰ)——人员疏散及建筑火灾温度场分析

随着建筑设计理念及建筑技术的发展,很多新型建筑超出了当前防火规范所涉及的范围,这类建筑就要根据性能化思想来进行防火设计。某综合楼为一高层钢结构建筑,采用先进的建筑理念,在建筑内部设置了很多的大空间。基于这一新颖的结构,采用性能化方法对其进行了人员疏散时间、空气升温及结构构件升温等方面的研究。其中人员疏散通过计算机疏散模型进行了研究,大空间火灾升温采用FDS软件进行了模拟,构件升温采用AN SY S软件进行了分析。结合《规范》要求,确定了火灾时合理的人员疏散时间、空气升温及构件升温。     

钢结构建筑的消防安全性能化设计——系统方法探析

根据钢结构建筑构件耐火性能的特点，应用建筑防火安全性能化设计系统方法对钢结构建筑发生火灾时热、烟对建筑结构和建筑内人员的影响进行了分析研究，确定了火灾下人员与建筑结构的安全准则。运用FDS4．0对一建筑实例建模，通过模型与建筑实际火灾相似性的计算机数值模拟研究，得出了火灾情况下建筑内的热、烟蔓延情况，同时采用ANSYS8．0分析技术对火灾下钢结构的结构反应进行了研究。以性能化设计系统方法对钢结构建筑发生火灾进行了耐火分析研究，在此基础上给出了定量的分析方法，为钢结构建筑的火灾安全工程设计和应用提供了一种新的技术。     

火灾模型对钢交错桁架结构性能化抗火设计的适用性分析

对目前性能化防火设计中常用的4种火灾作用模型进行了分析和总结,并运用这4种模型对钢结构交错桁架在火灾时的热环境进行了模拟,分析不同火灾作用模型下该体系的结构响应,研究不同火灾作用模型对交错桁架结构性能化抗火设计的适用性。研究表明:火源功率、火灾载及火灾持续时间等因素对钢结构交错桁架的抗火分析具有重要影响。国际标准升温曲线和参数化室内升温曲线不考虑火源功率、建筑通风口等因素,缺乏针对性,分析结果偏于保守;区域模型所得温度偏低,不宜用于交错桁架结构的性能化抗火设计;场模型考虑了火源功率及环境温度分布的不均匀性,和实际火灾较接近,计算结果相对较为准确,可用于结构的性能化防火设计。     

大空间钢网架结构的性能化抗火分析

大空间钢网架结构常作为人员密集场所建筑的屋盖,火灾下一旦发生坍塌,将可能造成重大人员伤亡和财产损失,因此对其抗火性能有必要深入研究。本文运用FDS(Fire Dynamics Simulator)火灾模拟软件对某工业厂房进行火灾模拟,得到火灾发生发展的时间—温度曲线。在此基础上,运用ANSYS有限元软件对火灾下网架结构的不同位置进行了热—力耦合的位移和内力分析。结果表明,采用计算机模拟得到的升温曲线,要比一概采用ISO834标准求得的升温曲线更符合实际情况;火灾发生在中间位置更为不利,必须采取防火保护措施;火灾下结构会发生内力重分配,但距离火源越远处的杆件内力和位移变化越小。本文结论可供该类型结构的抗火设计和灭火救援参考。     

隧道火灾安全疏散模拟

隧道的消防设计应以保护人员的生命安全为首要目标。为此开发了隧道火灾时的人员疏散计算机模型Tunev，该模型能计算隧道内不同火灾场景下人员疏散所需时间；与计算危险来临时间的火灾数值模拟软件FDS相结合，经两种时间的对比，可判断人员疏散的安全性，并进行疏散过程的动态演示。该模型包含了简单的火灾时人员行为数据库和隧道防火结构参数，通过定性和定量的分析计算，能发现消防设计中的不足，为人员疏散方案提供参考依据。此外，该模型还可作为辅助的消防演习工具。阐述了模型的有关概念，并对雪峰山隧道工程实例进行了疏散模拟，最后简述了Tunev模型的验证和应用。     

某综合楼钢结构抗火安全设计与评估(Ⅱ)——火灾作用下结构的分析及抗火验算

某综合楼为一高层钢结构建筑。试验及对火灾调查表明,由于构件相互作用及荷载传递路径的改变,整体结构中的构件的抗火性能与抗火试验中的简支梁或柱有很大不同。本文采用基于性能化思想的抗火设计方法,对该综合楼进行了整体分析,考虑了构件之间的相互作用,并结合梁产生悬链线效应后的特点,确定出构件的实际受力。据此进行了构件强度及稳定的验算,提高了构件在火灾作用下的安全性。在楼板的抗火设计中,采用较新的科研成果,考虑了薄膜效应的影响,使一部分次梁免于防火保护,降低了防火成本。     

建筑火灾危险性评估性能方法基本框架研究

以性能化建筑设计防火规范为背景，以现阶段消防安全工程学的实际发展水平和我国现行指令性建筑设计防火规范为基本出发点。初步建立了建筑火灾危险性评估性能化方法的基本框架，确定了这一框架所应具有的基本假定。主要特性、主要功能和三角形模块结构，并系统阐述了相应评估方法的基本内容。     

计算机模拟在火灾科学与工程研究中的应用

计算机模拟技术尤其是场模拟技术是近年来发展完善的高新技术,在许多工程领域和基础研究方面得到广泛应用。但其在大灾科学和工程领域的应用研究刚刚起步。本文在介绍场模拟基本方法的基础上,重点介绍了场模拟方法中大涡模拟技术的基本理论和方法,并将其引入火灾动力学的研究中。列出了火灾动力学大涡模拟的基本方程、湍流模型、燃烧模型和幅射模型。并用此方法模拟了油罐区火灾动力学演化实例,据此可提出更有效的控制和补救措施。 通过利用场模拟方法中的大涡模拟技术研究典型工业重点火灾危险源——油罐区火灾动力学演化实例,可以看出场模拟技术在安全工程领域方面的发展前景。预计它将成为安全工程领域中的安全管理、危险性评估以及安全事故处理决策支持等的有效手段。     

商业建筑火灾荷载调查与统计分析研究

科技的发展促使火灾模拟应用于火灾安全设计中。火灾模拟结果的准确与否取决于火灾场景的选取与设计火灾的合理性。火灾荷载是判断建筑室内火灾危险程度的依据,也是火灾模拟中设计火灾的重要内容。调查了在廊坊、长治、郑州及天津4个城市的117家零售类商业店铺火灾荷载情况,调查的对象包括快餐店、服装店、鞋店等商业零售店铺。针对这些店铺常见的可燃物形式,确定了5种可燃物,分析了它们在总火灾荷载中的比重。     

城市地下轨道交通火灾风险评估体系模型研究——以某地铁车站为例

用按时序分阶段的评估方法建立了城市地下交通火灾风险评估体系的架构,并用改进的层次分析法建立了多层次评估指标权重模型,建立了判断火灾风险的评价标准。以北京地铁二号线某车站为例,在对其现有设备资料和运行特性进行详细调研分析的基础上,把风险评估结构划分为目标层、准则层、指标层,并按照现有的参考依据对各项影响火灾安全的风险因素进行赋值计算,得到了火灾各个阶段该车站的火灾风险水平,并对评价中的薄弱环节,提出了有针对性的建议。研究结果可供地下交通系统火灾应急预案制定参考。     

排烟方式对大空间建筑火灾空气升温的影响

为了考察烟气排放对大空间建筑火灾温度场的影响,利用FDS程序仿真模拟了火灾场景,系统分析了不同排烟系统对温度场的影响。结果表明:烟气排放对温度的影响较大,最大降温幅度可达原最高温度的50%左右;降温幅度与建筑高度有密切联系;当建筑高度小于12m时,按规范设计的自然排烟系统下的火场温度低于机械排烟的火场温度;当建筑高度达到或超过12m时,自然排烟系统下的火场温度将接近或高于机械排烟的火场温度。     

结构抗震分析中的计算机仿真技术

结合已有的研究成果和应用实例,介绍了计算机仿真技术在结构抗震设计、既有结构抗震性能评估、极端外部作用下结构反应分析、区域抗震规划与评估等领域的应用现状及最新进展。强调了能够解决不连续、大变形问题的数值分析方法在这一领域的意义。指出建立或完善构件层次的滞回本构模型和多参数破坏准则,研究结构解体前后的阻尼机制,探讨数据库技术在仿真系统中的应用,发展新型结构体系的分析模型以及具有初始损伤结构的地震反应分析方法,引入并行计算技术等对推动计算机仿真技术在结构抗震分析中的应用具有重要的意义。另外,仿真分析方法必须经工程实例或结构试验验证。     

地表火蔓延的真实感仿真

地表火蔓延的计算机仿真在火灾的扑救、预防及评估等方面具有重要的应用价值。现有的研究大多偏重于火焰蔓延的数值模拟和简单可视化,影响了人们对火灾蔓延的直观认识和临场感。提出了一种基于图形绘制技术的地表火蔓延的真实感仿真技术。首先,根据地表火蔓延的物理规律,并考虑到地形、气候和可燃物等因素的影响,提出了一种基于Rothermel模型的地表火随时间变化蔓延的建模方法。然后,采用基于GIS地形数据和高程图绘制相结合的方法绘制场景地形。再改进传统的粒子系统绘制技术对火焰进行真实感绘制。该方法可以通过变化不同的参数而富有真实感地再现不同环境条件下地表火蔓延场景,能够为灭火决策提供依据。最后,文中给出了不同条件下地表火场景的绘制结果。     

公路隧道火灾时人员疏散模拟系统与应用

为了判断隧道火灾时人员疏散的安全性,以Visual Basic 6.0为操作平台,在运用火灾模拟软件FDS(FireDynamic Simulator)对隧道火灾工况动态数值模拟的基础上,结合人员行为反应规律知识库,采用适当的定性和定量分析方法,研发了公路隧道火灾人员疏散模拟系统,对隧道人员疏散进行数值模拟和安全性判断;同时,借助AUTOCAD及FLASH模拟显示疏散过程。对一实际隧道的模拟表明了该系统的正确性。