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高架轨交站烟气层稳定与人员疏散的研究
| 论文题名： | 高架轨交站烟气层稳定与人员疏散的研究 |
| 关键词： | 地铁站火灾;高架铁轨;人员疏散;防排烟设计;数值模拟 |
| 摘要： | 现阶段随着国内城市化进程的高速发展，城市内地铁轨道交通正飞速发展，地铁线路也逐步呈现网格化运营模式。而因其造价低、建设快、美观性等优点，在国内许多中大型城市城郊区域多采用高架地铁站的方式参与城市内地铁网线建设。相比于常见的深埋式地下地铁站，高架地铁站内部空间结构具有开放式，大空间的特点。本文对国内外重大地铁站火灾案例进行总结并以高架地铁轨交站模型为基础，主要探究了三方面内容： 1）通过火灾仿真模拟FDS软件构建高架地铁站模型。并查阅相关文献，以及《地铁防火设计标准》等相关规范，计算并设计高架地铁站的自然排烟百叶窗口高度尺寸为2.4m。结合规范与实际对照数值模拟，设计高度为2.2m的挡烟垂壁，有效限制火灾发生后的一段时间内站厅层烟气的迁移。根据规范确定设定数值模拟模型中机械排烟总速率为28m3/s，并通过不同处的火源起火对比，选出模型中疏散最不利起火点。最后确定出对于模型采用自然排烟+机械排烟的通风方式。 2）高架地铁站火灾烟气在不同常见火源燃料时，因烟气蔓延及沉降作用影响下烟气层稳定性与纵向温度变化情况。通过将对隧道等狭长有限空间烟气热分层的研究与高架地铁站烟气蔓延相结合。运用Pyrosim软件进行高架地铁站的建模及大量不同工况下的数值模拟，并引入层化强度概念，对不同燃料燃烧工况下，烟气的温度进行布置测点组测量。得到烟气温度随时间的变化情况并加以理论计算，对所得结果用以SPSS软件分析及拟合，成功拟合出Logistic模型及Boltzmann模型，最终拟合系数均高于0.99。 3）参考安全疏散规范中人员行为的因素，并运用Pyrosim进行数值模拟，通过软件计算出不同火源位置、不同机械排烟速率下工况人员所需的必需安全疏散时间tB，运用人员疏散软件Pathfinder对Pyrosim中的高架地铁站模型进行三层建模，并设定不同年龄比例的人数及行为数据，计算出不同人员密度、不同工况下的人员可用的安全疏散时间tA。引入人员疏散可靠度概念，并对案例进行大量独立重复模拟，最终结合运用数据分析软件SPSS，计算得出tA＜tB的概率，并计算出机械排烟对人员疏散可靠度的提高，以及关于高架地铁站相似模型火灾场景下人员疏散可以改进的措施。确定了高架地铁站相似模型中，设置挡烟垂壁，并采取以“自然排烟为主，机械排烟为辅”的防排烟模式可以较有效的优化人员疏散模式。 |
| 作者： | 孙沛远 |
| 专业： | 能源动力 |
| 导师： | 付海明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东华大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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