基于IES-VE的某办公楼逃生模拟研究

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　　摘 要 传统防火设计的方法，难以估算多个楼层人流叠加、不同个体等因素对防火设计的综合影响。真实地反映火灾或者各种突发事件发生时，人们的逃生行为显得非常必要。本文研究了性能分析软件IES-VE的逃生模块在某办公楼的应用过程，得出所有人员的最终逃生时间和逃生路径，并对该项目逃生模拟进行了总结。
　　关键词 IES VE;逃生模拟;性能化分析
　　前言
　　当前，建筑模拟和仿真技术被越来越多的运用于建筑设计、绿色建筑评价、建筑后期运营管理等过程[1]。
　　我国国家规范规定公用建筑，剧场、电影院、礼堂的观众厅 、多功能厅人员从一二级耐火等级建筑观众厅疏散出去的时间不大于2min，从三级耐火等级的观众厅疏散出去的时间不大于1.5min[2]。虽然一般民用建筑的安全疏散允许的时间规范没有直接规定，但也有经验可循。例如：高层建筑，可按5-7分钟考虑;一般民用建筑，一、二级耐火等级应为6分钟，三、四级耐火等级可为2-4分钟。而人员密集的公共建筑，一、二级耐火等级应为5分钟，三级耐火等级的建筑物不应超过3分钟。
　　传统建筑防火设计的流程是依据规范规定限制人员距离逃生通道的距离进行限制。这种设计方法难以考虑建筑布局和家具布置对疏散的影响，并且多个楼层逃生人流相互叠加的影响也难以考虑进去，难以对人员逃生时间进行直观的衡量。
　　本文主要介绍了基于IES-VE的逃生模拟，通过模拟可以定量的得出逃生时间和逃生距离，为设计人员提供直观的参考数据。结合某办公楼项目，本文从创建逃生模型，布置楼梯，设置出入口，逃生人员设置，生成逃生结果入手，结合规范对比了分析结果并总结了模拟过程中的注意事项和经验。希望能对同行有一定的帮助。
　　1 IES-VE介绍
　　IES-VE是一个集成化的建筑性能模拟软件。IES是该软件的开发公司英国Integrated Environment Solution公司的缩写，VE是Virtual Environment的缩写。该软件可以为建筑设计师、规划设计师以及设备设计师提供方便的、集成化的建筑性能化分析。
　　该软件主要有以下模块：ModelIT：建立分析模型的工具;Suncast：日照分析工具;Radiance：建筑采光模拟软件;Flucs：采光分析，设计工具;MacroFlo：室内外流体力学模拟;ApacheCal：供暖，制冷负荷计算工具;ApacheSim：动态负荷计算工具，可随时分析建筑的负荷;ApacheHVAC：建筑空调系统模拟工具; Simulex：逃生分析工具;Lisi：电梯分析工具。本文主要涉及Simulex逃生分析模块。
　　软件的各个模块通过信息化模型集成在一起，各个分析模块可以统一使用一个物理模型，数据在各个模块之间可以进行传递，以保证建模和计算的准确性和快速性，该软件在国外已经非常流行，也经过了大量算例的检验，可靠性和权威性没有任何问题[3]。
　　逃生模拟模块Simulex分析过程中和结果可动态地显示人员疏散的情况。软件模拟的任意时刻均可以读出还有多少人员滞留在楼内，并且可以得出所有人员均到达出入口后所用的时间，逃生的过程中，每一个楼层平面都以一个单独窗口的形式显示，可以方便地看出哪些地方发生了拥堵。该模块可以提前甄别潜在的问题并帮助找到解决方案，提供可供选择的逃生路线，可以供设计参考和设计验证。
　　2 逃生模拟模块在项目中的应用
　　2.1 项目介绍
　　本项目坐落在天津市南开区，建筑占地面积2315.55平方米，建筑物建筑面积23086.65平方米（地上），9034平方米（地下），地下一层，地上主楼20层，裙房三层。建筑高度（屋面面层至室外地面）79.350，防火类别为一类建筑。主体及维护结构形式为框架-抗震墙结构。该建筑分为AB两栋，其中A栋裙房三楼设有可容纳238人的报告厅一个。为验证建筑防火疏散的设计的合理性，采用了基于IES-VE软件的逃生模拟分析。
　　2.2 创建楼层模型
　　由于逃生模块强调楼层平面、出入口、家具等的布局，所以逃生模块需要单独建立模型。
　　将从Revit或者CAD生成的DXF文件经过简化处理，这些简化处理包括，删除与楼层轮廓无关的注释、标注、符号等线符。虽然文字注释通常不会被认为是障碍物，但是为了分析过程更加流畅，建议生成DXF文件时删除文字注释。
　　在VE中首尾闭合的线会被软件当作障碍物，人流无法逾越通过。内外墙轮廓线一定要是一个或者多个闭合的线，否则间断处会被认为是出入口，造成分析过程中的人员滞留。
　　除此之外，还应注意圖面出入口和各楼层出入口的宽度应当同实际宽度一致。
　　最后将DXF直接导入VE生成每个楼层的逃生模型，软件会用墙线确定可用的物理空间并基于此进行模拟分析。
　　2.3 添加出口和楼梯
　　生成每个楼层后需要添加建筑与外界连同的出入口，而内部门仅需留出门洞即可。软件出入口通过放置（Exit）表示，可以设置出入口的宽度。如果将出入口恰好放置在门洞内，其与门洞边的狭小缝隙有时会导致人员卡住，所以需将出入口放置在门洞以外一定距离处。这段短小的距离对分析结果的影响是可以忽略不计的。
　　各楼层通过楼梯链接，形成逃生通道。楼梯由楼梯梯段和链接（Link）组成。楼梯需分层布置，不宜布置为从底到顶的通长楼梯。软件可以设置楼梯的宽度和长度，注意楼梯长度为斜坡段长度加上休息平台长度。
　　2.4 放置楼梯链接
　　标准层的楼梯链接有四个，成对出现，一个放置在楼层，一个放置在梯段。这样楼梯和楼层就建立起了联系。
　　需要注意的是Link不要与墙搭接，也不要距离墙太近。放置楼梯入口和出口时，很容易出现人员卡住的状况，造成拥堵，使得逃生时间明显超出合理范围，出现这种现象的原因是下层楼梯入口和上层楼梯出口放置的不合理，导致上层下来的人流和本层等待进入楼梯的人流冲突，无法避让。解决这种问题的办法是将楼梯入口放置在楼梯间门洞处，将上层楼梯的出口放置在距离入口较远处。这样可以有效避免人员卡住的现象。 　　2.5 计算逃生地图
　　逃生地图类似于地理中的等高线，只不过这里是距离出入口距离相等的线。因为分析过程中，人员的移动方向是依据逃生地图来确定最短距离的，所以生成地图这一步骤非常重要。现实经常碰到的情况是，建筑的设计出入口个别是被上锁的，生成地图时不选择某些可能被上锁的出入口，则可以模拟这种状况下的逃生疏散。
　　生成逃生地图后可以通过测试路径选项计算建筑内任意一点距离建筑出口的距离。
　　2.6 放置人员
　　软件可以设置六种类型的建筑：学校，医院，会议中心，机场，火车站，高层办公楼，并根据建筑类型的不同自动设置逃生人员的属性。
　　本项目设置建筑逃生人员的类型为办公职员，设置人员上一步生成的逃生地图为人员的逃生地图，并设置人员的反应延时时间为9秒。布置建筑内部人员有两种方式，通过面积和选中区域的总人数。
　　2.7 计算分析
　　计算分析开始后，可以动态查看每一楼层和梯段上的人流情况。同时软件的动态信息窗口也会实时显示已经逃出的人数和逃生用时。如果发现发生长时间的拥堵，则应终端分析，调整模型布置，重新进行分析。
　　2.8 查看结果
　　计算完成后，软件会自动弹出所有人员成功逃离所用时间。结果可以导出成Text文档格式，结果中可以查看，建筑信息，逃生总时间以及，从每个出入口出入的总人数。另外IES-VE还可以生成二维或者三维的人员逃生动画，以方便展示和查看。
　　经过模拟可知，A座整楼的逃生时间为9分41秒，略高于经验数值。
　　3 结束语
　　通过对建筑物内个体逃生的分析可得出发生突发事件时人员逃离的时间和最优路径，为建筑设计提供了定量的依据，从而对建筑的设计和布局起到优化作用。本项目模拟遗憾的地方是由于时间的原因，未布置室内家具的布置，由于家具会阻碍人員撤离，所以对分析结果会有一定的影响。
　　参考文献
　　[1] 李丹蕊，刘昕晔，申东郁.IES（VE）在绿色建筑评价中的适用浅析[C].第十七届全国工程建设计算机应用大会.第十七届全国工程建设计算机应用大会论文集.北京：中国中元国际工程有限公司，2014：3-5.
　　[2] GB50016-2014.建筑设计防火规范[S].北京：中国计划出版社，2014.
　　[3] 汪璐.基于IES-VE模拟的夏热冬冷地区办公建筑 外遮阳效能研究[D].浙江大学，2013.
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