CN109063282A - 一种基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法 - Google Patents

一种基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法，包括S1：获取基坑的参数和基坑内的施工人数，然后分别以最佳逃生时间为标准、以消防安全疏散规范给出的规定为标准和最低安全保障来确定通道数N1、N2和N3；S2：比较N1、N2和N3的大小，最终基坑的通道数为N＝max{N1,N2,N3}；S3：以N1、N2和N3中最大的数值所在的标准建立最大通道数分布均匀模型，并按照通道数均匀分布原则，根据最大通道数分布均匀模型求解出基坑各边的通道数；S4：按照基坑起始坐标平分等分原则，求解出每个通道的位置坐标，在每个通道的位置坐标处建造通道。有益效果：为建筑工地设计提供设计依据，具有借鉴作用。

Description

一种基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法
技术领域
本发明涉及海上钻探设备技术领域，尤其涉及一种基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法。
背景技术
目前在基坑工程中，正常的通道楼梯就是符合消防规定的安全逃生楼梯。因此安全逃生通道布置的主要问题就是解决上下通道楼梯的位置以及数目问题。但是在基坑安全通道布局设置方案的合理性与有效性方面，却存在研究空缺。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种填补现有空缺的基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法。
本发明的实施例提供一种基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法，包括如下步骤，
S1：获取基坑的参数和所述基坑内的施工人数，然后以最佳逃生时间为标准确定该标准下的通道数N1、以消防安全疏散规范给出的规定为标准确定该标准下的通道数N2和以最低安全保障为标准确定该标准下的通道数N3；
S2：比较N1、N2和N3的大小，最终所述基坑的通道数为N＝max{N1,N2,N3}；
S3：以N1、N2和N3中最大的数值所在的标准建立最大通道数分布均匀模型，并按照通道数均匀分布原则，根据所述最大通道数分布均匀模型求解出所述基坑各边的通道数；
S4：根据所述基坑各边的通道数，按照基坑起始坐标平分等分原则，求解出每个通道的位置坐标，在每个通道的位置坐标处建造通道。
进一步地，通过最佳逃生时间T来约束施工人到通道口的C型距离D，
其中，T1为开始疏散时间，H为所述基坑的深度，θ为通道内的楼梯的坡度，v为施工人到通道中的楼梯口的速度，v′为施工人上楼梯的速度。
进一步地，求解出D的最大值Dmax，在所述基坑的长边上至少应有个通道均匀分布，在短边上至少应有个通道均匀分布，以最佳逃生时间为标准确定的通道数N1＝2(n1+n2)个，其中X为所述基坑的长边长度，Y为所述基坑的短边长度。
进一步地，最佳逃生时间T＝90s。
进一步地，在基坑工程中根据安全疏散规范得到的通道数目N2′为：
Nmax为最大施工人数，在保证均匀分布的条件下，通道数目应为偶数，所以在此方案中最终得到安全通道数目为：
进一步地，所述基坑的长边上应有n1个通道均匀分布，短边上应有n2个通道均匀分布，n1与n2的关系应满足：且n1≥n2，X为所述基坑的长边长度，Y为所述基坑的短边长度。
进一步地，最低安全保障即所述基坑的每条边上都有一个通道。
进一步地，N3＝4。
进一步地，所述基坑的参数包括所述基坑的长度、宽度和深度。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述的基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法，能够根据所述基坑的参数和所述基坑内的施工人数来确定所述基坑的各边上的通道的分布数和每一通道的坐标位置，从而提高了基坑安全通道布局设置方案的合理性与有效性。
附图说明
图1是本发明的基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法的步骤图；
图2为采用本发明所述的基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法对基坑布局下的人员逃生时间计算与结果分析的流程图；
图3是基坑参数长/宽/深/层/人为50/30/10/1/20的仿真测试实例图；
图4是基坑参数长/宽/深/层/人为60/40/10/1/40的仿真测试实例图；
图5是基坑参数长/宽/深/层/人为50/30/10/1/20时的各通道疏散速度及疏散人数情况图；
图6是基坑参数长/宽/深/层/人为60/40/10/1/40时的各通道疏散速度及疏散人数情况图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法，包括如下步骤：
S1：获取基坑的参数和所述基坑内的施工人数，然后以最佳逃生时间为标准确定该标准下的通道数N1、以消防安全疏散规范给出的规定为标准确定该标准下的通道数N2和以最低安全保障为标准确定该标准下的通道数N3。
所述基坑的参数包括所述基坑的长度、宽度和深度，还包括所述基坑的层数。本实施例中，以所述基坑为方形为例进行说明，但不以此为限。所述长度为所述基坑的长边长度X，所述宽度为所述基坑的短边的长度Y。
求解N1、N2和N3的具体方法如下：
(1)根据最佳逃生时间为标准确定通道数目N1：在灾害发生时，都会有一个最佳逃生时间，通常在基坑工程中最容易发生的灾害有三种：土方坍塌、地下水灌注和基坑火灾，在这三种灾害中最为严重、灾情发展最迅速的就是火灾，所以安全通道数目的确定就以火灾发生的最佳逃生时间为准。火灾发生时最佳逃生时间为90s，也就是说施工人员应该在发生灾害90s内离开所述基坑。
为了简化计算，对速度进行均匀化处理，此处视施工人员到通道中的楼梯口的速度为定值v，同时施工人员在上楼梯时速度会相应减慢，视上楼速度变为定值v′，根据运动学公式可得：允许逃生时间T＝T1+T2，所以，应满足T≤90s，求解出
其中，T1为开始疏散时间，T2为总运动时间，D为施工人员到通道中的楼梯口的C型距离，H为所述基坑的深度，θ为楼梯的坡度。
通过上式可解出D的最大值Dmax，所以在所述基坑的长边上至少应有个安全通道口均匀分布，在短边上至少应有个安全通道口均匀分布，总计N1＝2(n1+n2)个。
(2)根据消防安全疏散规范给出的规定为标准确定通道数目N2：根据国家安全疏散规范标准，疏散出口数目不应少于两个，且每个疏散出口的平均疏散人数不宜超过250人。容纳人数超过2000人时，其超过的部分，每个疏散出口的平均疏散人数不应超过400人。根据国家施工手册标准，基坑工程中人均施工占地面积不应少于1m2，所以在基坑工程中根据安全疏散规范得到的安全通道数目N2′为：
其中，Nmax为最大施工人数，在保证均匀分布的条件下，安全通道数目应为偶数，所以在此方案中最终得到安全通道数目N2为：
此时所述基坑的长边上应有n1个安全通道口均匀分布，短边上应有n2个安全通道口均匀分布，n1与n2的关系应满足：且n1≥n2。
(3)根据最低安全保障确定通道数目N3：设立此种确定安全通道数目的方案是为了给出施工人员安全的最低标准，即在基坑的每条边上都应有一个安全通道，且安全通道设置在每条边的中心，据此该标准中安全通道数目为N3＝4。
S2：比较N1、N2和N3的大小，最终所述基坑的通道数为N＝max{N1,N2,N3}。
S3：以N1、N2和N3中最大的数值所在的标准建立最大通道数分布均匀模型，并按照通道数均匀分布原则，根据所述最大通道数分布均匀模型求解出所述基坑各边的通道数。
假设N1最大，则以最佳逃生时间为标准建立最大通道数分布均匀模型，在该建立最大通道数分布均匀模型中，所述基坑的长边上至少有个安全通道口均匀分布，在短边上至少有个安全通道口均匀分布。
假设N2最大，则以消防安全疏散规范给出的规定为标准建立最大通道数分布均匀模型，在该建立最大通道数分布均匀模型中，所述基坑的长边上有n1个安全通道口均匀分布，短边上有n2个安全通道口均匀分布，n1与n2的关系应满足：且n1≥n2。
假设N3最大，则以最低安全保障为标准建立最大通道数分布均匀模型，在该建立最大通道数分布均匀模型中，所述基坑的各边具有一个通道。
S4：根据所述基坑各边的通道数，按照基坑起始坐标平分等分原则，求解出每个通道的位置坐标，在每个通道的位置坐标处建造通道。即，使通道均匀的分布于所述基坑的每一长边和短边上，最好使相邻的任意二通道之间的间隔相等。
通过系统仿真实验来评估采用本发明所述的基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法布局的基坑中的人员逃生效果：
首先，利用本发明所述的一种基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法对基坑进行模拟布局。
然后，在该基坑的通道布局下，建立施工人员逃生模型，求解施工人员逃生所需要的时间。在施工人员逃生路线模型中通过栅格法确定施工人员的最佳L型疏散路径，以疏散动力学方程为基准建立了疏散速度与人员密度的函数关系。图2为采用本发明所述的一种基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法对基坑布局下的人员逃生时间计算与结果分析的流程图。给出两组组仿真测试实例如图3和图4，各通道疏散速度及疏散人数情况如图5到图6。
各通道通过人数随时间的变化曲线如图3和图4。图3中基坑参数长/宽/深/层/人：50/30/10/1/20，图4基坑参数长/宽/深/层/人：60/40/10/1/40。
人员疏散信息情况如图5和图6。图5参数长/宽/深/层/人：50/30/10/1/20，图6参数长/宽/深/层/人：60/40/10/1/40。
通过系统仿真实验，在疏散过程中，人员都能迅速选择路径最短的通道进行逃生，且不超过逃生最佳时间90秒。图3到图6展示了每个通道的疏散速度及疏散人数，也导出了每个人员的逃生过程包括移动位置及逃生时间等数据。以上面的文件数据为例，在长/宽/深/层/人：50/30/10/1/20条件下，在3s到12s内各通道基本完成了人员的疏散，各通道速率在4s到13s内基本达到了峰值。在长/宽/深/层/人：60/40/10/1/40条件下，基坑内人员数增多，基本也在1s到15s内各通道完成了人员的疏散，各通道速率在5s到15s内基本达到了峰值。从这些数据来看，各通道均能较快地疏散人员，并在逃生最佳时间内完成人员的疏散。即便在基坑面积增加，基坑人数翻倍增加的情况下，各通道也均能较快地完成人员的疏散，而且用时较短。
因此，基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法是合理的，可为建筑工地设计者提供可靠的设计依据，对实际基坑通道布局可以起到一定的借鉴作用。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法，其特征在于：包括如下步，
S1：获取基坑的参数和所述基坑内的施工人数，然后以最佳逃生时间为标准确定该标准下的通道数N1、以消防安全疏散规范给出的规定为标准确定该标准下的通道数N2和以最低安全保障为标准确定该标准下的通道数N3；
S2：比较N1、N2和N3的大小，最终所述基坑的通道数为N＝max{N1,N2,N3}；
S3：以N1、N2和N3中最大的数值所在的标准建立最大通道数分布均匀模型，并按照通道数均匀分布原则，根据所述最大通道数分布均匀模型求解出所述基坑各边的通道数；
S4：根据所述基坑各边的通道数，按照基坑起始坐标平分等分原则，求解出每个通道的位置坐标，在每个通道的位置坐标处建造通道。
2.如权利要求1所述的基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法，其特征在于：通过最佳逃生时间T来约束施工人到通道口的C型距离D，
其中，T1为开始疏散时间，H为所述基坑的深度，θ为通道内的楼梯的坡度，v为施工人到通道中的楼梯口的速度，v′为施工人上楼梯的速度。
3.如权利要求2所述的基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法，其特征在于：求解出D的最大值Dmax，在所述基坑的长边上至少应有个通道均匀分布，在短边上至少应有个通道均匀分布，以最佳逃生时间为标准确定的通道数N1＝2(n1+n2)个，其中X为所述基坑的长边长度，Y为所述基坑的短边长度。
4.如权利要求2所述的基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法，其特征在于：最佳逃生时间T＝90s。
5.如权利要求1所述的基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法，其特征在于：在基坑工程中根据安全疏散规范得到的通道数目N2′为：
Nmax为最大施工人数，在保证均匀分布的条件下，通道数目应为偶数，所以在此方案中最终得到安全通道数目为：
6.如权利要求5所述的基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法，其特征在于：所述基坑的长边上应有n1个通道均匀分布，短边上应有n2个通道均匀分布，n1与n2的关系应满足：且n1≥n2，X为所述基坑的长边长度，Y为所述基坑的短边长度。
7.如权利要求1所述的基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法，其特征在于：最低安全保障即所述基坑的每条边上都有一个通道。
8.如权利要求7所述的基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法，其特征在于：N3＝4。
9.如权利要求1所述的基于最大通道和人员密度约束的基坑布局方法，其特征在于：所述基坑的参数包括所述基坑的长度、宽度和深度。
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