CN113901667A - 一种评估火灾时建筑物倒塌风险的方法 - Google Patents

一种评估火灾时建筑物倒塌风险的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种评估火灾时建筑物倒塌风险的方法，涉及建筑领域，该评估火灾时建筑物倒塌风险的方法，步骤S10，根据实际建筑物的数据，建立等比例的三维模型，建立火情数据库，并对三维模型进行注释；步骤S20，进行火情仿真分析，对建筑物的着火点和着火程度等基本数据进行不同赋值，连续进行重复试验，建立试验数据库；步骤S30，分析火灾试验数据，获得建筑物的薄弱位置，并按照薄弱程度进行排序；步骤S40，对建筑物火灾风险进行评估，输出评价。通过评估建筑物在不同火灾场景下的倒塌风险进行评估和排序，可为相关单位提供重要参考，并依据风险高低程度逐步采取对应的防护措施。

Description

一种评估火灾时建筑物倒塌风险的方法
技术领域
本发明涉及建筑领域，特别涉及一种评估火灾时建筑物倒塌风险的方法。
背景技术
随着我国城市化水平的大幅提高，建筑行业也飞速发展，建筑结构与功能的复杂化以及各种新技术、新工艺相继出现，使得建筑火灾致因因素显著增加。同时，火灾发生后也可能导致建筑物坍塌，由此给受困人员和救援人员带来巨大风险，因此需要对建筑物进行火灾坍塌风险评估。
而现有的建筑物火灾坍塌风险评估很少关注到建筑物内的薄弱部位，这些部位是建筑物发生火灾时最易受破坏的地方，坍塌很大可能是从薄弱位置开始。因此亟需对薄弱位置引发的建筑坍塌进行重点关注，为此我们提出了一种评估火灾时建筑物倒塌风险的方法。
发明内容
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种评估火灾时建筑物倒塌风险的方法，包括以下步骤：
步骤S10，根据实际建筑物的数据，建立等比例的三维模型，建立历史火情数据库，并对三维模型进行注释；
步骤S20，进行火情仿真分析，考虑建筑物的着火部位和火灾规模等重要因素设置分析场景，连续进行重复试验，建立仿真试验数据库；
步骤S30，分析火灾模拟试验数据，获得建筑物的薄弱位置，并按照薄弱程度进行排序；
步骤S40，对建筑物的受火倒塌风险进行评估，输出评价。
进一步的，步骤S10具体包括以下步骤；
步骤S11，统计已公开的建筑物着火信息，建立火情数据库；
步骤S12，基于火情数据库，归类和总结历次火灾中建筑物的着火点；
步骤S13，在建立好的三维模型基础上，根据归类和总结的结果，将着火点标注在三维模型上。
进一步的，步骤S12包括以下步骤，
步骤S121、基于火情数据库，筛选出建筑物内出现过的着火点，在建立的三维模型中的对应位置标示出；
步骤S122、基于火情数据库，统计各个着火点的出现的次数，并且进行排序，判断建筑物内各个位置上着火的可能性高低；
步骤S123、基于火情数据库，对出现过火情的建筑物，统计各个着火点的出现火情的严重程度，基于造成的经济损失进行量化，形成经济损失与建筑造价比值；
步骤S124，基于步骤S122以及步骤S123，在三维模型中标示出着火点产生火灾的次数以及造成的相应经济损失的与建筑造价比值之和。
进一步的，步骤S20包括以下步骤，
步骤S21，基于步骤S124的标注结果，根据着火点出现的次数形成若干倍的试验次数；设计相应的火灾场景，形成不同的试验强度；
步骤S22，基于步骤S21所得出的试验强度和试验次数，在不同的时间参数下，得出试验中建筑物产生坍塌的位置，该位置为薄弱位置，得到坍塌造成的经济损失的与建筑造价比值，输出损失程度；
步骤S23，基于步骤S22得出的建筑物火灾后受损的试验结果，建立试验数据库；
步骤S24，基于S22得到试验结果，对薄弱位置的建筑结构强度进行加强。
进一步的，所述步骤S30包括以下步骤：
步骤S31，基于步骤S23得出的试验数据库，确定建筑物受损后，导致坍塌产生的薄弱位置，将该薄弱位置的建筑结构强度与的三维模型中相应位置的最大结构强度进行对比，输出强度比值，根据强度比值确认薄弱程度，并进行赋值；
步骤S32，基于步骤S31，统计各个薄弱位置出现的次数，利用薄弱程度和出现次数以及造成损失程度确认薄弱期望值。
步骤S33，基于步骤S32，统计薄弱程度标准差。
进一步的，使薄弱位置的出现次数的赋值为A1、A2、A3…，薄弱程度的赋值为B1、B2、B3…，损失程度的赋值为C1、C2、C3…，薄弱期望值的赋值为E，其中，
Figure BDA0003313706900000031
进一步的，所述步骤S30还包括步骤S33，基于步骤S32，薄弱程度标准差的赋值为σ，其中，
Figure BDA0003313706900000032
进一步的，所述步骤S40还包括步骤S41，基于步骤S33与S32，使建筑物的风险值F(X)＝σ/E，利用F(X)形成对建筑的风险评估，通过对E和F(X)值的大小，来评估不同建筑物的在发生火灾产生损失的风险。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明中，使用时，通过收集建筑物的着火点情况，在对建筑物进行火灾仿真分析，通过采用不同的时间、过火强度等参数，确定建筑物的薄弱位置，以及在该薄弱位置导致建筑物坍塌时造成的损失程度，得出建筑物的薄弱期望值，并且结合薄弱程度标准差形成风险值，对建筑物的火灾风险形成评估结果。
(2)本发明中，通过评估建筑物在不同火灾场景下的倒塌风险进行评估和排序，可为相关单位提供很好的参考，并依据风险高低程度逐步采取对应的防护措施。
附图说明
图1为本发明的评估方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例
本实施例中所述的一种评估火灾时建筑物倒塌风险的方法，包括以下步骤，
步骤S10，根据实际建筑物的数据，建立等比例的三维模型，建立历史火情数据库，并对三维模型进行注释。具体的，该三维模型能够由有一些常见的三维制图软件或现场三维扫描完成。
步骤S10具体包括以下步骤；
步骤S11，统计已公开的建筑物着火信息，建立火情数据库；
步骤S12，基于火情数据库，归类和总结历次火灾中建筑物的着火点；
步骤S13，在建立好的三维模型基础上，根据归类和总结的结果，将着火点标注在三维模型上。
使用时，通过根据实际建筑物构建等比例三维模型，并且在三维模型上标注着火点，便于火灾仿真试验的展开。
具体而言，步骤S12包括以下步骤，
步骤S121、基于火情数据库，筛选出建筑物内出现过的着火点，在建立的三维模型中的对应位置标示出；
使用时，通过从已经发生过火情的建筑物中筛选着火点，能够避免在做火灾仿真分析时，选择到完全不会发生火情或者发生火情概率极低的位置，从而浪费分析时间和分析资源，甚至得到完全不正确的效果，实际情况中，收集到的历史火灾数据多，样本足够丰富，能够覆盖到所有可能产生火情的位置。
步骤S122、基于火情数据库，统计各个着火点出现的次数，并且进行排序，判断建筑物内各个位置上着火的可能性高低；
使用时，通过对各个建筑物内各个着火点出现火情的次数进行排序，能够确定各个位置上着火点概率高低，便于在仿真分析时，合理分配精力。
步骤S123、基于火情数据库，对出现过火情的建筑物，统计各个着火点的出现火情的严重程度，基于造成的经济损失进行量化，形成经济损失与建筑造价比值；具体的，该量化标准与火灾直接导致的经济损失相适应。
使用时，通过对各个建筑物内各个着火点出现火情后，火灾对建筑物整体造成的影响进行排序，能够确定各个位置上着火点发生火灾后，哪个着火点的破坏程度最大，最需要重视，便于在模拟火情时，合理分配精力。
步骤S124，基于步骤S122以及步骤S123，在三维模型中标示出着火点产生火灾的次数以及造成的相应经济损失的与建筑造价比值之和。
使用时，通过对着火点进行标注，使得仿真分析得出结果更加合理。
步骤S20，进行火情仿真分析，考虑建筑物的着火部位和火灾荷载等重要因素设置分析场景，连续进行重复试验，建立仿真试验数据库；具体的，仿真分析能够由仿真软件完成。
具体而言，步骤S20包括以下步骤，
步骤S21，对于出现过历史火情的建筑，基于步骤S124的标注结果，根据着火点出现的次数形成若干倍的试验次数；对于未出现历史火情的建筑，根据建筑内部火灾荷载特性及分布规律，并参照步骤S124标注结果中出现过历史火情的同类建筑，形成一定数量的试验次数；设计多种火灾场景，形成不同试验强度；例如说，在火情数据库中，于着火点的火灾规模加强20％，使建筑物去承受超限的火情，确认建筑物能否承受住，但是加强的比例最高不超过25％。
步骤S22，基于步骤S21所得出的试验强度和试验次数，在不同的时间参数下，得出试验中建筑物产生坍塌的位置，该位置为薄弱位置，得到坍塌造成的经济损失的与建筑造价比值，输出损失程度；
步骤S23，基于步骤S22得出的建筑物火灾后受损的试验结果，建立试验数据库；
步骤S24，基于S22得到试验结果，对薄弱位置的建筑结构强度进行加强。
使用时，在基于实际发生的火灾基础上，通过对基于真实建筑物建立的三维模型进行试验，能够得知建筑物在发生火灾后产生的受损情况，如果产生坍塌，坍塌会发生在建筑物的什么位置。
步骤S30，分析火灾模拟试验数据，获得建筑物的薄弱位置，并按照薄弱程度进行排序；具体而言，包括以下步骤；
步骤S31，基于步骤S23得出的试验数据库，确定建筑物受损后，导致坍塌产生的薄弱位置，将该薄弱位置的建筑结构强度与的三维模型中存在的最大结构强度进行对比，输出强度比值，根据强度比值确认薄弱程度，并进行赋值；
步骤S32，基于步骤S31，统计各个薄弱位置出现的次数，利用薄弱程度和出现次数以及造成损失程度确认薄弱期望值。
具体的，存在以下赋值，使薄弱位置的出现次数的赋值为A1、A2、A3…，薄弱程度的赋值为B1、B2、B3…，损失程度的赋值为C1、C2、C3…，薄弱期望值的赋值为E，在这其中，E＝(A1*B1*C1+A2*B2*C2+A3*B3*C3…)/(A1+A2+A3…)。
步骤S33，基于步骤S32，在三维模型中，对薄弱位置进行标注，进而确定薄弱程度标准差，其中，σ＝{[A1*(B1*C1-E)2+A2*(B2*C2-E)2+A3*(B3*C3-E)2+…]/(A1+A2+A3…)}0.5。
步骤S40，对建筑物火灾风险进行评估，输出评价；
具体的，所述步骤S40还包括步骤S41，基于步骤S33与S32，使建筑物的风险值F(X)＝σ/E，利用F(X)形成对建筑的风险评估，通过E和F(X)值的大小，来评估不同建筑物的在遭遇火灾时产生损失的风险。
使用时，通过收集建筑物的着火点情况，在对建筑物进行火灾仿真分析，通过采用不同的时间、过火强度等参数，确定建筑物的薄弱位置，以及在该薄弱位置导致建筑物坍塌时造成的损失程度，得出建筑物的薄弱期望值，并结合薄弱程度标准差形成风险值，对建筑物的火灾风险形成评估结果；通过评估建筑物在不同火灾场景下的倒塌风险进行评估和排序，可为相关单位提供很好的参考，并依据风险高低程度逐步采取对应的防护措施。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种评估火灾时建筑物倒塌风险的方法，其特征在于，包括以下步骤，
步骤S10，根据实际建筑物的数据，建立等比例的三维模型，建立火情数据库，并对三维模型进行注释；
步骤S20，进行火情仿真分析，考虑建筑物的着火部位和火灾规模等重要因素设置分析场景，连续进行重复试验，建立仿真试验数据库；
步骤S30，分析火灾模拟试验数据，获得建筑物的薄弱位置，并按照薄弱程度进行排序；
步骤S40，对建筑物的受火倒塌风险进行评估，输出评价。
2.根据权利要求1所述的评估火灾时建筑物倒塌风险的方法，其特征在于，步骤S10具体包括以下步骤；
步骤S11，统计已公开的建筑物着火信息，建立火情数据库；
步骤S12，基于火情数据库，归类和总结历次火灾中建筑物的着火点；
步骤S13，在建立好的三维模型基础上，根据归类和总结的结果，将着火点标注在三维模型上。
3.根据权利要求2所述的评估火灾时建筑物倒塌风险的方法，其特征在于，步骤S12包括以下步骤，
步骤S121、基于火情数据库，筛选出建筑物内出现过的着火点，在建立的三维模型中的对应位置标示出；
步骤S122、基于火情数据库，统计各个着火点的出现的次数，并且进行排序，判断建筑物内各个位置上着火的可能性高低；
步骤S123、基于火情数据库，对出现过火情的建筑物，统计各个着火点的出现火情的严重程度，基于造成的经济损失进行量化，形成经济损失与建筑造价比值；
步骤S124，基于步骤S122以及步骤S123，在三维模型中标示出着火点产生火灾的次数以及造成的相应经济损失的与建筑造价比值之和。
4.根据权利要求1所述的评估火灾时建筑物倒塌风险的方法，其特征在于，步骤S20包括以下步骤，
步骤S21，基于步骤S124的标注结果，根据着火点出现的次数形成若干倍的试验次数；设计相应的火灾场景，形成不同的试验强度；
步骤S22，基于步骤S21所得出的试验强度和试验次数，在不同的时间参数下，得出试验中建筑物产生坍塌的位置，该位置为薄弱位置，得到坍塌造成的经济损失的与建筑造价比值，输出损失程度；
步骤S23，基于步骤S22得出的建筑物火灾后受损的试验结果，建立试验数据库；
步骤S24，基于S22得到试验结果，对薄弱位置的建筑结构强度进行加强。
5.根据权利要求4所述的评估火灾时建筑物倒塌风险的方法，其特征在于，所述步骤S30包括以下步骤：
步骤S31，基于步骤S23得出的试验数据库，确定建筑物受损后，导致坍塌产生的薄弱位置，将该薄弱位置的建筑结构强度与的三维模型中相应位置的最大结构强度进行对比，输出强度比值，根据强度比值确认薄弱程度，并进行赋值；
步骤S32，基于步骤S31，统计各个薄弱位置出现的次数，利用薄弱程度和出现次数以及造成损失程度确认薄弱期望值。
步骤S33，基于步骤S32，统计薄弱程度标准差。
6.根据权利要求6所述的评估火灾时建筑物倒塌风险的方法，其特征在于，使薄弱位置的出现次数的赋值为A1、A2、A3…，薄弱程度的赋值为B1、B2、B3…，损失程度的赋值为C1、C2、C3…，薄弱期望值的赋值为E，其中，
Figure FDA0003313706890000021
7.根据权利要求6所述的评估火灾时建筑物倒塌风险的方法，其特征在于，所述步骤S30还包括步骤S33，基于步骤S32，薄弱程度标准差的赋值为σ，其中，
Figure FDA0003313706890000022
8.根据权利要求8所述的评估火灾时建筑物倒塌风险的方法，其特征在于，所述步骤S40还包括步骤S41，基于步骤S33与S32，使建筑物的风险值F(X)＝σ/E，利用F(X)形成对建筑的风险评估，通过E和F(X)值的大小，来评估不同建筑物在遭遇火灾时产生损失的风险。
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