木结构建筑群地震次生火灾模拟与消防救援分析平台
作者：袁泽 土木工程系 张耀天 土木工程系 李舸 水利水电工程系
指导老师：李全旺 土木工程系
关键词：地震次生火灾、木结构建筑群、火灾蔓延、风险评估、消防救援
摘要
本作品提供了针对木结构建筑群地震次生火灾的模拟与消防救援的分析平台，主要包括地震次生火灾的频率预测、火灾蔓延分析与仿真、消防救援的路径优化。该分析平台针对地震次生火灾的三个阶段，分别进行分析，为风险评估、防火改造与消防救援提供相应的指导。
研究内容
针对地震次生火灾起火、蔓延、救援的三个阶段，分别进行了地震次生火灾频率预测模型、火灾蔓延的模拟仿真、消防救援的路径优化三部分研究，从而为木结构建筑群区域的震后火灾风险评估提供理论基础，为当地的消防改造与治理提供指导，为有关部门应急预案的制定提供建议。预测模型为火灾的蔓延仿真提供输入数据，蔓延结果为路径优化的影响因素，三个阶段研究搭设了针对木结构建筑群的地震次生火灾模拟与消防救援的分析平台。
图1 研究内容
现实意义
目前，在我国的高烈度地震区，现存许多木结构建筑群，如云南省的丽江涑河古镇，具有很大的历史文物价值，对于这些木结构建筑，强烈地震引发的次生火灾很可能造成更为严重的损失，震后的消防安全是一个突出问题。
图2 高烈度地震区下的涑河古镇
该平台能够基于当地信息，对建筑群的震后火灾风险进行评估，划分危险的蔓延区域与起火位置，优选震后救援路径，为相关部门的消防治理与应预案提供合理建议。
突破创新
预测模型方面，针对我国缺少震后火灾频率预测模型的现状，总结国际上当前研究成果，并根据当地情况对他国模型进行修正，得到适用于我国的预测模型。
图3 预测模型建立思路
火灾模拟方面，针对选定区域，考虑木结构建筑的朝向、门窗开口情况、建筑间的隔断情况等，采用了更为细致的各向异性蔓延研究分析，得到火灾蔓延规律。
图4 危险区域分析结果
救援路径的优选上，考虑路段通行能力的随机性特点，提出路网的不确定性分析算法，得到基于概率的路径最优选取结果。
图5 主要路网选取
图6 路径选取结果
