整合传统与现代技术的密集型历史聚落火灾蔓延仿真模拟及性能化防控设计方法

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51678129
项目类别：
面上项目
资助金额：
62.0万
负责人：
李新建
依托单位：
东南大学
学科分类：
E0801.建筑学
结题年份：
2020
批准年份：
2016
项目状态：
已结题
起止时间：
2017-01-01 至2020-12-31

项目参与者：
阎亚宁；陆春义；焦键；王磊；
关键词：
密集型历史聚落性能化设计火灾蔓延控制仿真方法传统与现代技术整合

项目摘要

Aimed at the urgent and difficult problem of fire control in dense historic settlements，this project inherits Chinese ancient thought to focus on fire spread control, follows the international principal of performance-based fire control, and takes multidisciplinary researches. First, traditional fire spread control structures and treatments are analysed to find their combustion performance and scientific mechanism. Second, the permance-based goals of fire control are discussed by the acceptable fire losses of historic value linked with conservation planning. Third, with a key factor to control fire spread among outer facades of wall and roof, modelling methods and emulation parameters are studied to establish a fire emulation platform for dense historic settlements based on 3D-GIS and PyroSim software. At last, by the digital simulation, optimization and necessary verification of combustion experiment with scaled physical model, a set of performance-based fire control treatments are worked out, including detailed fire-fighting equipment allocation and reform demands of each outer facades of wall and roof. The application of this project could effectively reduce the fire loss of dense historic settlements.

本项目针对密集型历史聚落迫在眉睫的消防威胁和技术特点、难点，传承我国古代以火灾蔓延防控为重点的传统思维，吸收国际上性能化消防的最新理念，展开多专业交叉研究。首先通过实地调研、火灾仿真和缩尺模型燃烧实验，研究封火墙等火灾蔓延传统防控措施的材料构造做法、燃烧性能及在火灾中的作用机理，检验其科学性并获得基本参数；其次研究与保护规划中的建筑价值评估及保护方式分类相关联的单体建筑性能化消防目标，以历史价值损失最小化为聚落总体性能化消防目标；然后以防控建筑墙面、屋面火灾蔓延为突破点，综合运用3D-GIS、PyroSim软件，探索密集型历史聚落火灾蔓延的建模及参数设定方法，建立仿真模拟分析平台；通过仿真平台的模拟优化及必要的缩尺实物模型燃烧试验验证，最后得到满足性能化消防目标的消防设施布置方案及各建筑墙面、屋面防火性能改造要求。研究成果的应用将有效控制火灾蔓延导致的历史文化遗产及人身财产损失。

结项摘要

本项目针对密集型历史聚落迫在眉睫的消防威胁和技术特点、难点，传承我国古代以火灾蔓延防控为重点的传统思维，吸收国际上性能化消防和预防性保护的最新理念，展开多专业交叉研究，主要内容和成果包括：.（1）在文献分析和实地调研基础上，运用FDS流体力学火灾仿真建模对典型民居火灾进行数值分析，揭示了温度最高、最危险的区域是木檐和脊部屋面，墀头和封火墙设置具有延缓火灾蔓延的针对性和科学性。.（2）首次建立了以价值保全为重点、与保护规划相衔接的密集型历史聚落性能化消防目标的设定方法，依据保护规划中价值分类、保护整治要求，明确各类建筑可接受火灾损失及其相应的性能化消防设计目标，并提出了各类建筑的温度校核数据。.（3）提出了适应历史聚落规模和特点的火场空间建模和参数设置方法，证明了0.6-0.8m网格划分适用于历史聚落层级的火灾仿真模拟，首次提出针对历史聚落PyroSim仿真模拟的目标校核参数、固定参数、可控参数和随机参数的分类赋值方法。.（4）初步建立了运用元胞自动机对密集型历史聚落火灾进行数值模拟的建模、参数设置和优化分析方法，分析火势蔓延的时间空间关系、延烧发展路径和速度以及历史文化价值损失速度和构成，预测在不同起火点、不同救援时间下的烧毁范围和价值损失总量，为消防设施规划、建筑防火改造、火灾救援预案等性能化消防规划提供科学、量化的依据。.（5）创新提出了适用于密集历史聚落的微型综合管廊技术，实现了在2-4米的狭窄历史街巷内安全、有序地敷设各类消防给水环管和其他市政管线。.项目研究成果将改变我国历史聚落消防规划当前存在僵化套用条文规范、与遗产保护目标冲突的问题，为推动我国密集型历史聚落火灾防控的科学化、定量化仿真模拟研究和性能化消防规划提供了新的思路、方法和若干关键技术和参数，具有学术创新意义。成果的推广应用将极大提高我国密集型历史聚落的安全保障能力和生产生活发展潜力，具有显著的经济和社会效益。