实验指导书

安全疏散设计是一个复杂的综合性课题,认识并熟悉建筑的安全疏散设施和进行合理的安全疏散设计对于人员疏散安全至关重要。建筑安全疏散设计实验要求的实验场景往往需要高度还原火灾现场,而还原火灾场景进行疏散实验具有较高的危险性、不可控性和不可重复性,因此在实验教学中,不宜构建真实场景,而在日常场景中进行安全疏散实验学生难以沉浸在火场的氛围中。本实验项目通过虚拟再现建筑火灾疏散场景,模拟安全疏散设计中涉及的方案,实现建筑疏散设施的认知及主要疏散环节的场景化设计,通过疏散逃生场景的模拟来构建与体验火灾逃生的氛围,在虚拟场景中使学生完成建筑疏散设计综合能力的考核。该项目不仅能将课堂所学应用于公共建筑安全疏散的探究实践,还可以解决理论知识和工程设计验证之间的衔接问题,使学生通过可见即所得的方式评估设计效果、校验设计方案。下图为虚拟仿真实验的主页面。

开始试验

1

进入高校公共建筑安全疏散设计虚拟仿真实验

学生进入“高校公共建筑安全疏散设计虚拟仿真实验”,进入主页面,选择“开始实验”,进入高校公共建筑安全疏散设计虚拟仿真实验;

2

进入实验选择页面

进入实验选择页面,如图2所示,首先要阅读屏幕中央实验目的及意义。点击“确定”后即可进入实验模块选择界面本实验分为三个模块,每一个模块均为激活状态,学生点击任一模块,均弹出下拉菜单,从而选择相应的实验。



2实验简介


下面分别介绍“安全疏散设计、应急安全疏散的虚拟仿真、考核模式”三个模块的实验模块。

END

安全疏散设计

1

建筑属性设置

点击建筑属性选项,进入建筑属性设置界面,建筑属性包含建筑高度、耐火等级、使用属性、防火分区选项,学生需要依次设置相应的参数,在设置界面右侧区域给出了建筑属性设计规范供学生学习和参考。建筑属性设置如图3。根据房间功能,在标准层视图设置建筑分隔的类型。



3建筑属性设计界面

2

疏散设计设置

点击疏散设计选项,进入疏散设计界面。疏散设计包含疏散门、安全出口和疏散走道三个部分,学生需要依次对每一部分的参数进行设置。

1)疏散门的设置:点击疏散门按钮,疏散门的设置界面如图3-6-3所示,在操作界面出现参数设置框,可设置门的类型、开启方向和宽度,输入完成后点击确定,将门设置在合适的位置,如图4所示。



4疏散门设置界面


2)安全出口的设置

点击安全出口选项,进入安全出口设置界面,如图3-6-4所示。在操作界面出现参数输入框,学生需要根据技术规范计算安全出口宽度,并将计算值输入到安全出口宽度设置框。选择安全出口的类型。参数设置完成后,点击设计完成按钮保存关于安全出口的设计,如图5所示。



5安全出口设置界面


3)疏散走道的设置


点击疏散走道选项,进入疏散走道设置界面,如图3-6-5所示。首先需要确定疏散走道的位置,然后在参数设置框内输入走廊宽度。点击确定可完成一次疏散走道的设置,完成所有的疏散走道设计后,点击设计完成按钮,完成此项目的设计,如图6所示。



6疏散走道设置界面


本实验步骤操作结果:完成疏散设计这一步骤所有参数的设置。然后完成三个疏散设施的相关参数设置,如图7所示。



7直通室外的安全出口设置界面

3

逃生路径设计

点击逃生路径选项,进入逃生路径设置界面,学生在此界面选取相应的疏散走道作为逃生路经,然后点击计算路径,系统将实时显示所选取逃生路径距离,如图8所示。



8逃生路径计算界面


本实验步骤操作结果:完成逃生路径的选取,并计算出逃生路径距离。

4

设施摆放设置

点击设施摆放按钮,出现消防设施选择框,如图3-6-8所示,点击要摆放的安全设施,然后点击开始布置按钮,在3D状态下,拖动应急照明灯或疏散指示标志,通过拖动鼠标来移动设施的位置,松开鼠标后将该器件安装在竖向墙体的某一位置。如图9所示。


本实验步骤操作结果:完成应急照明和疏散指示标志的安放。


注意事项:在完成此步骤时,消防设施应满足规范要求。


说明:首先拖动各构筑物进行位置的确定,然后进行各个参数的设定。每个参数可以设置一个滑块,拖动滑块选择相应的数值。


9应急照明及疏散指示标志灯的设置界面



5

人员设置

点击人员选项,进入人员相关参数设置界面,如图所示。在设置界面有人员相关参数设置框,依次输入人数,所在楼层,选择区域,完成这些参数设置后点击确定。系统将自动修正运动速度并予以显示,设置界面如图10所示。


本实验步骤操作结果:完成疏散场景中人员参数的设置。


10员设置界面

6

能见度设置

点击能见度按钮,进入能见度相关参数设置界面。设置仿真模拟场景的能见度情况,并设置着火区域,如图11


本实验步骤操作结果:选取能见度并确定着火点的位置。


11能见度设置界面

7

疏散设计参数汇总

出现表格,汇总前面步实验骤输入的相关参数,如图3-6-11所示,包括建筑高度、耐火等级、疏散门宽度、人员数量和人员区域、运动速度、能见度和着火点。如需修改则退回相应的设置界面进行修改,如图12所示


本实验步骤操作结果:汇总得到实验步骤1256中的参数。


12疏散设计相关参数汇总表

8

疏散走道的宽度合理性判定

学生在表格中输入自己计算的各出口及疏散走道的宽度参数,系统将根据内置的疏散宽度计算规则判断输入的参数是否正确。

疏散人数选取原则:


(1)每层的房间疏散门、安全出口、疏散走道的各自总净宽度,应根据本楼层的疏散人数计算确定。

2)当每层疏散人数不等时,疏散楼梯的总净宽度可分层计算:地上建筑内下层楼梯的总净宽度应按该层及以上疏散人数多一层的人数计算

3)首层外门的总净宽度应按该建筑疏散人数多一层的人数计算确定,不供其他楼层人员疏散的外门,可按本层的疏散人数计算确定。

人员密集的观众厅内每个疏散出口平均通过人数不应超过250人。

9

学生所选逃生路径的长度合理性判定

本实验步骤操作过程是系统根据内置的疏散距离计算规则判定:


a. 学生所计算隔间是否为疏散最不利位置;

b. 疏散路径的选取是否正确。


系统内置的疏散距离计算方法见下面说明。


疏散距离计算方法:

疏散距离均为行走直线距离,当计算室内最远点至最近疏散门(或安全出口)的直线距离时,通常不考虑设备、家具及办公桌椅等障碍物的影响,但对于室内隔间(即使隔间不到顶)的情况,需要考虑墙体遮挡的影响,要按其中的折线距离计算。

如图13所示,B点至安全出口的疏散距离为(b1+b2),A点至安全出口的直线距离包括A点至疏散门的直线距离(a1+a2)和疏散门到安全出口的直线距离(L1+L2)。


13疏散距离计算示意图

10

消防设施摆放合理性判定

应急照明灯的安装要求:

疏散照明灯具应设置在出口的顶部、墙面的上部或顶棚上;


应急疏散指示标志,并应符合下列规定:

a.设置在安全出口和人员密集的场所的疏散门的正上方;

b.设置在疏散走道及其转角处距地面高度1.0 m以下的墙面或地面上。灯光疏散指示标志的间距不应大于20 m;对于袋形走道,不应大于10 m;在走道转角区,不应大于1.0 m

根据上述规则判定:

a.所有应急照明灯和疏散指示灯安装是否正确

b.根据学生所选择单盏应急照明灯的亮度计算疏散走道中线处的亮度是否满足要求

END

应急安全疏散的虚拟仿真

在进行仿真运行的过程中可在3D条件下通过第一人称视角漫游虚拟疏散场景。在模拟疏散过程中,学生需要确认不同能见度下的疏散情况。

① 正常能见度情况

烟气层高于2.0m的正常能见度情况下,以第一人称视角漫游整个疏散过程,以人员数量和疏散宽度修正运动速度、展示疏散的瓶颈。

② 最小安全能见度情况

烟气层下降至2.0m安全高度后,疏散走道的能见度降至20m时的疏散漫游,此时仅能所见2个相邻的疏散指示标志,验证疏散设施布设的合理性和可靠性。

③ 极限能见度情况

烟气温度达到60℃、CO浓度100ppm和能见度10m场景下的疏散漫游。设定人体耐受极限时间2min,看看能否疏散出去。并提出一个开放性问题,在极限条件下如何利用现有疏散设施进行疏散。

一次建筑结构参数的设置构成一个工况,能够重复进行实验,不同工况得到的结果不同。

1

正常能见度情况下疏散漫游

点击第一视角,点击开始疏散,系统开始进行事故疏散模拟,此时烟气层高于2.0 m的正常能见度情况下,以第一人称视角漫游整个疏散过程(如图14所示)最终以人员数量和疏散宽度修正运动速度、展示疏散的瓶颈。(需要3D动画表现出来)

本实验步骤的结果是完成该能见度条件下的疏散,得到疏散时间,展示疏散中的问题。


14正常能见度情况下疏散漫游

2

最小安全能见度情况下疏散漫游

烟气层下降至2.0 m安全高度以下后,疏散走道的能见度降至20 m时的疏散漫游(如图15所示),此时仅能所见2个相邻的疏散指示标志。


本实验步骤的结果是完成该能见度条件下的疏散,得到疏散时间,验证疏散设施布设得合理性和可靠性。


15最小安全能见度情况下疏散漫游

3

极限条件下疏散漫游

烟气温度达到60℃、CO浓度100ppm和能见度10m场景下的疏散漫游(如图3-6-15所示)。设定人体耐受极限时间2min看看能否疏散出去。提出一个开放性问题,在极限条件下如何利用现有疏散设施进行疏散?


本实验步骤的结果是完成该条件下的疏散,验证是否能完成疏散。


16极限条件下疏散漫游

4

汇总疏散时间

如图17所示,疏散完毕后会给出疏散所用时间。若不满意某一时间,则可退回对应场景进行重复疏散实验。一次建筑结构参数的设置构成一个工况,能够重复进行实验,不同工况得到的结果不同。


本实验步骤的结果是汇总三种条件下疏散完毕得到时间,将最终结果作为疏散设计合理性的判据。


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17疏散时间汇总表

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考核模式

考核模式是进行安全疏散设计参数设置和检验的必要手段,同时系统将会在预设题库内随机抽取题目供学生作答。考核目的在于验证学生疏散设计是否合理,同时检验学生对设计规范的理解,如果疏散时间不达标或疏散时间过长,系统将给予提示,学生可在规定时间内重新修改并再次验证。最后,系统将基于疏散设计、疏散时间、试错次数、答题情况等多个因素进行综合评判,并给出最终成绩,如图18所示



18规范试题考试界面

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