木結(jié)構(gòu)建筑群地震次生火災(zāi)模擬與消防救援分析平臺
作者：袁澤 土木工程系 張耀天 土木工程系 李舸 水利水電工程系
指導(dǎo)老師：李全旺 土木工程系
關(guān)鍵詞：地震次生火災(zāi)、木結(jié)構(gòu)建筑群、火災(zāi)蔓延、風(fēng)險評估、消防救援
摘要
本作品提供了針對木結(jié)構(gòu)建筑群地震次生火災(zāi)的模擬與消防救援的分析平臺，主要包括地震次生火災(zāi)的頻率預(yù)測、火災(zāi)蔓延分析與仿真、消防救援的路徑優(yōu)化。該分析平臺針對地震次生火災(zāi)的三個階段，分別進(jìn)行分析，為風(fēng)險評估、防火改造與消防救援提供相應(yīng)的指導(dǎo)。
研究內(nèi)容
針對地震次生火災(zāi)起火、蔓延、救援的三個階段，分別進(jìn)行了地震次生火災(zāi)頻率預(yù)測模型、火災(zāi)蔓延的模擬仿真、消防救援的路徑優(yōu)化三部分研究，從而為木結(jié)構(gòu)建筑群區(qū)域的震后火災(zāi)風(fēng)險評估提供理論基礎(chǔ)，為當(dāng)?shù)氐南栏脑炫c治理提供指導(dǎo)，為有關(guān)部門應(yīng)急預(yù)案的制定提供建議。預(yù)測模型為火災(zāi)的蔓延仿真提供輸入數(shù)據(jù)，蔓延結(jié)果為路徑優(yōu)化的影響因素，三個階段研究搭設(shè)了針對木結(jié)構(gòu)建筑群的地震次生火災(zāi)模擬與消防救援的分析平臺。
圖1 研究內(nèi)容
現(xiàn)實意義
目前，在我國的高烈度地震區(qū)，現(xiàn)存許多木結(jié)構(gòu)建筑群，如云南省的麗江涑河古鎮(zhèn)，具有很大的歷史文物價值，對于這些木結(jié)構(gòu)建筑，強烈地震引發(fā)的次生火災(zāi)很可能造成更為嚴(yán)重的損失，震后的消防安全是一個突出問題。
圖2 高烈度地震區(qū)下的涑河古鎮(zhèn)
該平臺能夠基于當(dāng)?shù)匦畔?，對建筑群的震后火?zāi)風(fēng)險進(jìn)行評估，劃分危險的蔓延區(qū)域與起火位置，優(yōu)選震后救援路徑，為相關(guān)部門的消防治理與應(yīng)預(yù)案提供合理建議。
突破創(chuàng)新
預(yù)測模型方面，針對我國缺少震后火災(zāi)頻率預(yù)測模型的現(xiàn)狀，總結(jié)國際上當(dāng)前研究成果，并根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r對他國模型進(jìn)行修正，得到適用于我國的預(yù)測模型。
圖3 預(yù)測模型建立思路
火災(zāi)模擬方面，針對選定區(qū)域，考慮木結(jié)構(gòu)建筑的朝向、門窗開口情況、建筑間的隔斷情況等，采用了更為細(xì)致的各向異性蔓延研究分析，得到火災(zāi)蔓延規(guī)律。
圖4 危險區(qū)域分析結(jié)果
救援路徑的優(yōu)選上，考慮路段通行能力的隨機(jī)性特點，提出路網(wǎng)的不確定性分析算法，得到基于概率的路徑最優(yōu)選取結(jié)果。
圖5 主要路網(wǎng)選取
圖6 路徑選取結(jié)果
