基于火災(zāi)動(dòng)力學(xué)與統(tǒng)計(jì)理論耦合的風(fēng)險(xiǎn)評估方法研究.pdf

1、由于大型公共場所和高層建筑的人員密集、功能復(fù)雜、疏散困難等原因，一旦發(fā)生火災(zāi)很容易造成群死群傷以及巨大的財(cái)產(chǎn)損失。隨著社會(huì)的發(fā)展和建筑技術(shù)的不斷進(jìn)步，超高、超大、設(shè)計(jì)新穎的建筑大量涌現(xiàn)，由此帶來的火災(zāi)安全問題日益嚴(yán)重?，F(xiàn)行的防火設(shè)計(jì)規(guī)范無法解決這些建筑的防火設(shè)計(jì)問題，目前較為可行的方式是依靠性能化防火設(shè)計(jì)方法。而切實(shí)可行的性能化防火設(shè)計(jì)離不開科學(xué)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估方法。迄今，基于對火災(zāi)隨機(jī)性規(guī)律的認(rèn)識而建立的諸如分級風(fēng)險(xiǎn)分析等方法已經(jīng)比較成

2、熟，其缺點(diǎn)是難以對火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量和動(dòng)態(tài)的分析；而另一方面，由于火災(zāi)過程的復(fù)雜性、火災(zāi)作為災(zāi)害事件的偶發(fā)性、以及現(xiàn)有信息資料和理論知識的不完備性，也無法單純基于火災(zāi)的確定性規(guī)律來進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估?；诖?，如何將火災(zāi)動(dòng)力學(xué)與統(tǒng)計(jì)理論耦合，體現(xiàn)火災(zāi)的確定性與隨機(jī)性的雙重性規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的定量評估，成為亟待解決的問題。本文在綜合當(dāng)前火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估方法的基礎(chǔ)上，提出了建筑火災(zāi)財(cái)產(chǎn)損失評估方法與人員傷亡預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)評估方法。本文主要工作如下：

3、 提出了建筑火災(zāi)直接財(cái)產(chǎn)損失評估方法。該方法根據(jù)火災(zāi)發(fā)展過程中的不同動(dòng)力學(xué)特征和消防設(shè)施防滅火的效果，將火災(zāi)從起火室蔓延至整個(gè)防火分區(qū)劃分為5個(gè)階段。建立了基于火災(zāi)動(dòng)力學(xué)理論與建筑物防滅火特性相耦合的火蔓延概率估算方法。通過對每個(gè)階段進(jìn)行分析，得到了火災(zāi)發(fā)展過程中每個(gè)階段的臨界時(shí)間，并以此為基礎(chǔ)導(dǎo)出了火災(zāi)發(fā)生后建筑物燒損面積的預(yù)測方法。進(jìn)而引入建筑物的財(cái)產(chǎn)因子，建立了火災(zāi)直接財(cái)產(chǎn)損失的評估方法。該方法實(shí)現(xiàn)了對建筑火災(zāi)直接財(cái)產(chǎn)損失的動(dòng)

4、態(tài)和定量評價(jià)，可以為火災(zāi)基本保險(xiǎn)費(fèi)率的厘定提供合理的依據(jù)。 針對火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估中人員疏散時(shí)間重要組成部分之一的疏散準(zhǔn)備時(shí)間的隨機(jī)性，開展了疏散準(zhǔn)備時(shí)間對疏散時(shí)間影響的研究。運(yùn)用人員疏散軟件Gridflow模擬研究了在單室和多層多室兩個(gè)建筑場景下，疏散準(zhǔn)備時(shí)間分別取為正態(tài)分布與定值時(shí)對人員疏散的影響。模擬計(jì)算結(jié)果顯示：(1)人員疏散時(shí)間是疏散準(zhǔn)備時(shí)間與人員密度的函數(shù)。當(dāng)疏散準(zhǔn)備時(shí)間服從正態(tài)分布，但其平均值比較小的情況下，人員疏散時(shí)間

5、主要受人員密度的影響。隨著疏散準(zhǔn)備時(shí)間平均值的增加，人員疏散時(shí)間受人員密度變化的影響越來越小。疏散準(zhǔn)備時(shí)間取為定值時(shí)，無論疏散準(zhǔn)備時(shí)間的大小如何，人員疏散時(shí)間均受人員密度變化的影響。(2)對于較長的疏散準(zhǔn)備時(shí)間，如果沒有形成嚴(yán)重的擁塞與排隊(duì)現(xiàn)象(如較低的人員密度或較寬的出口)，當(dāng)疏散準(zhǔn)備時(shí)間服從正態(tài)分布時(shí)，總的疏散時(shí)間也服從正態(tài)分布。 提出了人員傷亡預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)評估方法。該方法將人員傷亡預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)作為評估目標(biāo)，主要計(jì)算兩個(gè)重要參數(shù)：火

6、災(zāi)場景出現(xiàn)的概率；每個(gè)火災(zāi)場景可能造成的傷亡人數(shù)。通過考慮火災(zāi)發(fā)展與煙氣蔓延的相關(guān)隨機(jī)因素(如：火災(zāi)增長系數(shù)、防滅火設(shè)施實(shí)施概率隨時(shí)間變化)，基于事件樹與火災(zāi)模擬軟件構(gòu)建可能導(dǎo)致的火災(zāi)場景，并根據(jù)離散Markov鏈分析了火災(zāi)場景發(fā)生的概率隨火災(zāi)發(fā)展時(shí)刻的變化情況。對于人員疏散時(shí)間的計(jì)算，基于火災(zāi)增長系數(shù)隨機(jī)性，將火災(zāi)探測報(bào)警時(shí)間取為概率分布；考慮疏散準(zhǔn)備時(shí)間的隨機(jī)性，將其取為正態(tài)分布。對于火災(zāi)危險(xiǎn)狀態(tài)來臨時(shí)間的計(jì)算，基于火災(zāi)增長系數(shù)隨機(jī)