建筑火災(zāi)環(huán)境下人員安全疏散不確定性研究.pdf

1、火災(zāi)發(fā)生和發(fā)展的雙重性規(guī)律決定了建筑防火安全設(shè)計(jì)過(guò)程中存在多種類型的不確定性。人員安全疏散作為建筑防火設(shè)計(jì)中的重要目標(biāo)之一，在計(jì)算ASET與RSET過(guò)程中涉及到很多不確定性的參數(shù)，同樣也存在不確定性問(wèn)題。當(dāng)前，在利用消防設(shè)計(jì)工具計(jì)算可用安全疏散時(shí)間(ASET)和必需安全疏散時(shí)間(RSET)過(guò)程中，經(jīng)常忽略不確定性或者采用保守取值、安全系數(shù)等方法來(lái)處理不確定性，而缺乏直接量化其不確定性的有效方法。正確處理這些參數(shù)不確定性是建筑防火設(shè)計(jì)與評(píng)

2、估中值得認(rèn)真思考和深入研究的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，是人員安全疏散設(shè)計(jì)與評(píng)估結(jié)果是否可信、能否被人們接受的基礎(chǔ)。本文針對(duì)單一空間建筑，提出系統(tǒng)的人員安全疏散不確定性分析方法，主要研究工作如下： 基于MonteCarlo模擬的人員安全疏散不確定性分析方法。依據(jù)火災(zāi)動(dòng)力學(xué)理論，建立了ASET和RSET有關(guān)的時(shí)間預(yù)測(cè)模型：煙氣層高度到達(dá)臨界高度時(shí)間預(yù)測(cè)模型(即ASET)、探測(cè)時(shí)間預(yù)測(cè)模型。闡述了ASET和RSET計(jì)算有關(guān)的參數(shù)不確定性，采用概率

3、手段描述不確定參數(shù)，通過(guò)MonteCarlo抽樣模擬技術(shù)分別對(duì)ASET和RSET的不確定性進(jìn)行研究。示例分析結(jié)果表明該方法可以應(yīng)用于人員安全疏散不確定性分析。 提出人員安全疏散參數(shù)敏感性分析方法。本文采用單因素敏感性分析方法，在基本取值處對(duì)單參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，根據(jù)敏感性分析結(jié)果，將敏感性較小的參數(shù)視為常數(shù)(取其基準(zhǔn)值)，然后進(jìn)行不確定性分析，該方法可以保證不確定性分析精度的同時(shí)減少不確定性分析的參數(shù)個(gè)數(shù)，降低不確定性分析的工作

4、量。文中給出示例，先考慮全部不確定參數(shù)，對(duì)ASET和RSET不確定性進(jìn)行了研究，然后采用本文提出的參數(shù)敏感性方法分別對(duì)ASET和RSET不確定參數(shù)進(jìn)行分析，找出主要不確定參數(shù)，并通過(guò)逐一增加主要不確定參數(shù)，研究多個(gè)不確定參數(shù)對(duì)結(jié)果的影響。結(jié)果表明：在考慮所有主要不確定參數(shù)情況下的計(jì)算結(jié)果與考慮全部不確定參數(shù)計(jì)算的結(jié)果幾乎一致，證明了本文提出的人員安全疏散參數(shù)敏感性分析方法是正確有效的。 建立了人員安全疏散可靠性分析模型。主要包括

5、：(1)以可靠概率(可靠指數(shù))為安全指標(biāo)描述建筑火災(zāi)人員疏散安全水平，介紹了有關(guān)人員安全疏散可靠分析的基本原理，推導(dǎo)了可靠概率的表達(dá)式。針對(duì)FOSM算法存在的精度和效率問(wèn)題，提出基于PSO智能優(yōu)化算法的可靠指數(shù)計(jì)算方法。示例分析表明：基于PSO智能優(yōu)化近似算法比FOSM算法更接近MonteCarlo模擬結(jié)果，是適用于人員安全疏散可靠概率計(jì)算的方法。(2)由于現(xiàn)有算法將參數(shù)取為理論分布，有可能造成與參數(shù)實(shí)際有效取值范圍不相符，并導(dǎo)致人員安

6、全疏散可靠概率計(jì)算值總是小于1。針對(duì)這一問(wèn)題，考慮參數(shù)的實(shí)際取值范圍，采用概率截尾分布描述不確定參數(shù)，推導(dǎo)出截尾分布的PDF表達(dá)式，給出了根據(jù)截尾分布PDF的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生程序，提出了參數(shù)服從截尾分布時(shí)人員安全疏散可靠概率計(jì)算的MonteCarlo方法。(3)發(fā)展了可靠指數(shù)對(duì)不確定參數(shù)的敏感性分析方法，該方法在進(jìn)行可靠概率計(jì)算之前，可以遴選出對(duì)結(jié)果影響較大的參數(shù)。通過(guò)分析和比較各參數(shù)的敏感性，在參數(shù)給定的取值范圍內(nèi)，將敏感性較小的參數(shù)視為常