【摘 要】
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近年来,随着经济高速发展,各种高层建筑如雨后春笋般拔地而起,随之带来的建筑安全事件也频频发生,不仅造成重大财产损失,也严重威胁到建筑中人员的生命安全。虽然不乏建筑物安全疏散的相关研究,但是针对高层建筑的疏散研究却稍显薄弱,值得引起学者的关注。由于计算机建模与仿真技术可以很好地解决疏散演习中费时费力和可操作性差的问题,因此建立合适的高层建筑疏散模型可以对疏散过程进行高效灵活的模拟,从而为基于安全性能
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近年来,随着经济高速发展,各种高层建筑如雨后春笋般拔地而起,随之带来的建筑安全事件也频频发生,不仅造成重大财产损失,也严重威胁到建筑中人员的生命安全。虽然不乏建筑物安全疏散的相关研究,但是针对高层建筑的疏散研究却稍显薄弱,值得引起学者的关注。由于计算机建模与仿真技术可以很好地解决疏散演习中费时费力和可操作性差的问题,因此建立合适的高层建筑疏散模型可以对疏散过程进行高效灵活的模拟,从而为基于安全性能的建筑设计与疏散路径规划提供合理参考。本文研究的是高层建筑人员疏散的问题,首先,研究了元胞自动机的基本特征和结构模型,通过抽象人员的特征,建立了基于元胞自动机模型的疏散模型框架。针对遗传算法在疏散模拟中局部寻优能力较差且易过早收敛问题,提出了一种基于元胞遗传算法的水平楼层疏散模型,进行水平方向疏散路径优化,仿真验证了其有效性。其次,在构建基于元胞遗传算法的疏散模型的基础上,综合疏散距离因素及风险度因素等多种条件,建立多目标路径寻优模型;采用NSGA-II算法解决疏散过程中多目标路径规划问题,并通过对某高层教学楼进行仿真,显著提高了疏散效率,实现了该模型在多出口楼层路径规划方面的应用。最后,在高层建筑垂直疏散方面建立基于元胞自动机的楼梯疏散模型,并考虑人员偏好、疲劳等因素,进行了楼梯疏散模型的模拟,根据对比疏散演习和模拟的实验结果,验证了模型的有效性。此外,针对所建立的楼梯模型,提出基本更新时间的概念,将计算机模拟时CPU运行时间缩短了42%。综上,本文较为系统的建立了高层建筑人员疏散模型,从水平方向和垂直方向分别进行了建模仿真以及分析,改进了疏散模型,并对水平方向疏散路径进行了优化。本研究对高层建筑人员疏散出口设计、路径规划以及疏散路径选择提供一定依据和指导。
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