为达成实验教学目标,本实验设置三个模块实验内容:
模块一:安全疏散设计。在建筑耐火等级与消防疏散设施的认知与辨识方面,培养学生的总体认知及建筑耐火等级识别能力,一定程度上可代替建筑现场的实习实践。在建筑安全疏散参数设计方面,培养学生的工程意识及工程设计思路,提升学生解决建筑安全疏散设计问题的能力,并拓展专业视野。在应急照明与疏散指示标志的布设方面,强化学生对应急照明与疏散指示标志的布设的认识,树立重视实践、关注数据、尊重客观规律的理念,锻炼学生从运行中发现问题、总结规律的能力,提升工程创新能力。
模块二:应急安全疏散的虚拟仿真。增强学生对建筑安全疏散过程的认识,帮助学生深入理解安全疏散设计的意义及其作用。
模块三:考核模式。该模块设立多重考核机制,学生不仅可在规定时间内对疏散设计重新进行整改优化,并在疏散模拟完成后,会随机从题库中抽取相关的习题进行考核,该模式可全面评价学生设计能力,增强学生对疏散系统理论知识更深层次的理解,提高理论知识与设计实践相结合的能力,同时易于让学生发现自己的薄弱环节,从而重点学习突破,以全面提高其解决工程技术问题的能力。
项目可在学生自己设计好的建筑疏散环境中,开启安全疏散模式,进行虚拟逃生演练。在演练过程中,学生可通过第一视角进行疏散,将真实的逃生场景进行了高度仿真,使学生身临其境,感受逃生时的心理状态。演练结束后,学生可从监控器视角进行逃生回顾,加深学生对于安全疏散场景的印象。
首先,虚拟运行仿真将为学生提供对前期建筑疏散设计的验证手段,通过对关键运行数据的分析发现设计中的问题,通过解决这些问题提升实践能力;其次,结合基本的疏散参数选择与制定,也有助于学生理解当前火灾安全疏散领域内的规范设计,从工程化的角度看待建筑安全疏散问题;最后,火灾逃生模拟演练能增强学生的工程实践体验,提升学生对于疏散现场知识的掌握。
整个实验过程共有十五个步骤:
1步骤1:建筑属性设置
本实验步骤目的是在仿真系统内通过对建筑属性的一系列设置,完成疏散设计必要的步骤,使学生掌握关于建筑属性设置的相关规范。
本实验步骤操作过程: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。根据房间功能,在标准层视图设置建筑分隔的类型。
本实验步骤操作结果:本步骤学生根据相应技术规范,完成建筑属性的设计。
2步骤2:疏散设计设置
本实验步骤目的是通过疏散设计,让学生掌握关于疏散设计的方法和规范,通过仿真系统生动形象的体会疏散设计的过程,并能够运用学到的知识解决设计中的问题。
本实验步骤操作过程: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,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。
(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。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。
(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。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。
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。
3步骤3:逃生路径设计
本实验步骤目的是基于上一步骤疏散设计,选取逃生路径。使学生掌握逃生路径设计的相关知识,并计算选取的逃生路径距离,计算结果用于考核评价疏散设计的合理性。
本实验步骤操作过程: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。
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步骤4:设施摆放设置
本实验步骤目的是完成消防设施摆放,使学生掌握应急照明及疏散指示标志摆放的技术要求。
本实验步骤操作过程:点击设施摆放按钮,出现消防设施选择框,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。
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。
5步骤 5:人员设置
本实验步骤目的是设置疏散场景中的人员参数。包括人数,所在楼层和区域,移动速度参数。
本实验步骤操作过程: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。
本实验步骤操作结果:完成疏散场景中人员参数的设置。
6步骤 6: 能见度设置
本实验步骤目的是完成疏散场景的能见度设置,确定着火点的位置。考虑火灾的影响,合理的选择能见度的大小。
本实验步骤操作过程: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。
本实验步骤操作结果:选取能见度并确定着火点的位置。
7步骤 7:疏散设计参数汇总
本实验步骤目的是汇总实验步骤1、2、5、6中的参数,用于后面考核。
本实验步骤操作过程:出现表格,汇总前面步实验骤输入的相关参数,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。
本实验步骤操作结果:汇总得到实验步骤1、2、5、6中的参数。
8步骤 8:疏散走道的宽度合理性判定
本实验步骤目的是判断学生在疏散设计过程中设置的疏散走道宽度合理性。并使学生掌握疏散走道合理宽度计算方法。
本实验步骤操作过程,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步骤9:学生所选逃生路径的长度合理性判定
本实验步骤目的是判定学生所设计的逃生路径距离的合理性。使学生掌握疏散距离相关规定和疏散距离计算方法。
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。
10步骤10:消防设施摆放合理性判定
本实验步骤目的是判定学生在步骤4所作的消防设施布置的合理性。使学生掌握应急照明灯与疏散指示标志的相关安装要求。
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。
11步骤11:正常能见度情况下疏散漫游
本实验步骤目的是在正常能见度条件下,对所作的疏散设计进行仿真运行,观察此条件下的整个疏散过程,得到疏散时间,展示疏散中的问题。
本实验步骤操作过程: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,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。
12步骤12:最小安全能见度情况下疏散漫游
本实验步骤目的是在最小安全能见度条件下,对所作的疏散设计进行仿真运行,观察此条件下的整个疏散过程,验证疏散设施布设得合理性和可靠性。
本实验步骤操作过程: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,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。
13步骤13:极限条件下疏散漫游
本实验步骤目的是在极限条件下,对所作的疏散设计进行仿真运行,观察此条件下的整个疏散过程,验证能在允许时间内完成疏散。
本实验步骤操作过程: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?
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。
14步骤14:汇总疏散时间
本实验步骤目的是汇总上述几种情况下的疏散总时间,作为疏散设计合理性的判据。
本实验步骤操作过程: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。
15步骤15:疏散设计结果评价
本实验步骤目的是对学生所作得疏散设计进行评价,并给出练习题库供学生完成。通过这一步骤完成对实验操作的评价。
本实验步骤操作过程:列表输出步骤7、8、9、10和14的汇总参数。系统根据判定准则验证预设的参数,完成安全疏散设计评价。随机从题库中抽取相关的习题进行规范考核。
本实验步骤结果是对疏散设计参数进行评价,最后给出综合成绩。