基于BIM技術的高校公共建筑消防安全疏散研究

摘要：BIM模型可將建筑以立體形象呈現出來，且BIM技術的應用具數字化與信息存儲的特點，在高校公共建筑消防安全疏散方面的應用具有重要意義。BIM技術在高校公共建筑消防安全疏散中的應用可與人員疏散軟件有機結合起來，優(yōu)化消防安全疏散工作效果，為人員疏散方案的制度打下堅實基礎?；诖?，本文主要研究了基于BIM技術在高校公共建筑消防安全疏散中應用，以供參考。關鍵詞：BIM技術；高校公共建筑；消防安全引言2022年5月5日，（北京）中央民族大學一棟學生公寓的一間宿舍發(fā)生火災，當時正值上課時間，部分學生并未回到宿舍，火災發(fā)生時，立即引發(fā)樓道內的報警裝置自動報警，校方隨即報警。數分鐘后，雙榆樹消防隊的6輛消防車趕到。消防員強行打開601宿舍房門，6層以上樓層均籠罩在濃煙中，上千名女生被及時疏散。由此可見，高校建筑具有人流量大且人員比較集中的特點，在高校公共建筑區(qū)域火災事故發(fā)生的概率較高，且高校建筑內部處于封閉狀態(tài)，消防安全疏散工作難以順利開展。同時，在疏散環(huán)節(jié)中，容易出現學生無秩序隨意逃竄的情況，從而出現踩踏安全事件，嚴重威脅其自身的生命財產安全。學生是家庭與民族的希望，火災事故的發(fā)生對家庭與社會和諧極其不利，BIM技術在高校公共建筑消防安全中的應用可有效提升安全疏散效率，從而實現幫助學生快速逃生的目的。一、BIM技術概念及特點（一）BIM技術概念BIM技術指建筑信息模型技術，其涉及建筑學、工程學與土木工程方面的內容，以三維圖形為主，是包含建筑學知識的電腦輔助設計。BIM技術可有效實現建筑信息的匯總，將建筑設計、建筑施工、建筑運行等與建筑有關的一切信息整合于三維模型數據信息庫中（如圖1）。在此基礎上，優(yōu)化建筑設計、施工、運行等環(huán)節(jié)的效率，從而實現節(jié)約社會資源、和建筑運行成本的目的，促進社會可持續(xù)發(fā)展。（二）BIM技術的特點1.協調化協調化是建筑施工部門、建筑設計部門與建筑用戶關注的重點問題。通過協調建筑施工部門可有效解決施工環(huán)節(jié)中遇到的問題，并在此基礎上，優(yōu)化與調整施工方案；通過協調建筑設計部門可有效減少設計人員之間的矛盾，完善施工設計方案，提升施工設計方案的可行性。BIM技術可以建造BIM建筑信息模型的方式解決建筑施工前所出現的各種專業(yè)性矛盾問題，并為建筑建設環(huán)節(jié)提供協調性數據。同時，BIM技術可協調建筑內部布局，提升建筑內部布局的合理性[1]。2.模擬性BIM技術在模擬建筑物模型的基礎上，可模擬非真實操作。在建筑設計環(huán)節(jié)中，BIM技術可以設計人員的需求為依據進行模擬試驗，如模擬建筑節(jié)能、模擬緊急疏散、模擬日照等情況；在建筑招投標與建筑施工環(huán)節(jié)，BIM技術可模擬項目發(fā)展時間。在此基礎上，施工部門可調整施工方案。同時，BIM技術可在模擬招投標環(huán)節(jié)的基礎上模擬工程造價環(huán)節(jié)，從而幫助建筑施工部門節(jié)約成本，且在后續(xù)建筑使用環(huán)節(jié)中，BIM技術可模擬火災、地震等緊急情況的處理方式[2]。二、BIM技術在高校公共建筑消防安全疏散中的優(yōu)勢（一）BIM技術在高校公共建筑消防安全疏散中的應用具有創(chuàng)新性特點BIM技術在高校公共建筑消防安全疏散中應用的創(chuàng)新性特點主要體現在以下幾個方面。第一，實時模擬。利用BIM技術，可以在設計階段進行消防疏散模擬。通過這種方式，可以發(fā)現并解決潛在問題，在方案設計階段就進行優(yōu)化，減少后期的改動成本和時間。第二，優(yōu)化疏散路線。通過BIM技術，可以精準確定疏散路線的最優(yōu)路徑，為實際疏散提供指導。同時，BIM模型還可以提供關于疏散路線的詳細信息，如距離、時間等，幫助逃生者更好了解情況[3]。第三，提高協同效率。BIM技術可以提供一個集成的工作平臺，讓消防部門、設計團隊、施工單位等在一個平臺上協同工作，提高信息傳遞效率和準確度。第四，提高高校師生的安全意識。通過BIM技術的實時模擬和疏散路線優(yōu)化，可以促使高校師生更好理解消防疏散流程和重要性，進而提高他們的安全意識。第五，進行災后評估?；馂陌l(fā)生后，BIM模型可以提供關于火災擴散、疏散路線的有效性等方面的信息，幫助進行災后評估和總結。BIM技術在高校消防疏散中的應用，不僅可以提高消防效率，還可以為日常消防演練提供支持，從而有效提高師生的消防應對能力[4]。同時，對于高校的基礎設施建設來說，BIM技術的應用也有助于提高整體的建設和管理水平。（二）優(yōu)化指示牌作用傳統消防疏散中的指示牌通常是基于二維圖紙設計，缺乏對疏散路線的精確描述和模擬，可能導致疏散效率不高。而通過應用BIM技術在消防疏散中，指示牌的設計和制作得到了優(yōu)化。指示牌優(yōu)化主要體現在以下幾個方面：首先，BIM技術可以通過三維建模，對疏散指示牌的位置、大小、形狀等進行精確設計，確保指示牌的準確性和易讀性。其次，BIM技術可以模擬真實的火災場景，為人員提供更為精準的疏散指引。例如，BIM模型可以計算出火災發(fā)生時不同區(qū)域受到的影響，并根據計算結果設置相應的疏散路線。再次，通過BIM技術的數據集成，疏散指示牌可以獲得更多的信息支持。例如，指示牌上可以顯示當前位置到安全出口的距離、預計疏散時間等信息，幫助逃生者更好了解情況[5]。最后，BIM技術還有助于對指示牌進行優(yōu)化管理。例如，通過BIM模型可以追蹤指示牌的狀態(tài)，及時發(fā)現損壞或缺失的指示牌，并進行相應的維護和更換，確保指示牌的完好性和有效性。總之，BIM技術在高校消防疏散中的應用，使指示牌的設計和制作更為精確、全面、動態(tài)和智能化，從而提高了消防疏散效率和安全性。三、BIM技術在高校公共建筑消防安全疏散中的應用高校公共建筑消防安全疏散結合行為反應與運動為一體，是學生生理狀態(tài)與心理狀態(tài)的集中反映。高校公共建筑消防安全疏散環(huán)節(jié)所需要的時間由學生身體狀態(tài)、心理素質、消防事故發(fā)生時所處的位置決定，難以得到準確計算。在正常情況下，消防安全疏散環(huán)節(jié)存在較多不確定性因素，疏散規(guī)律也難以被掌握。相關研究表明，在高校公共建筑消防安全疏散環(huán)節(jié)中，學生常采用最短路徑作為逃生通道，在此過程中學生還會出現折返、暫避、從眾等行為。（一）BIM技術在高校公共建筑消防安全疏散模擬中的應用BIM高校公共建筑模型涉及與BIM技術相關的應用軟件，例如Autodesk公司開發(fā)的Revit（建筑結構建模與結構設計軟件）可作為高校公共建筑消防安全疏散中應用的三維建筑模型軟件（如圖2），且打造的高校公共建筑結構與BIM模型的應用要求相符合，將Revit高校建筑模型信息與疏散軟件Pathfinder與火災模擬軟件PyroSim相融合，在此過程中，需要關注火災模擬軟件與建筑模型信息、消防安全疏導軟件之間不能互相兼容的問題，還需要將Revit高校建筑模型信息轉化為DWG形式，再將其傳輸至疏散軟件中，幫助高校消防安全疏散方案設計人員明確高校公共建筑內部構造與疏散通道中存在的障礙物。同時，利用此種方法使疏散軟件與火災模擬軟件結合起來，在此基礎上根據不同疏散環(huán)境的具體情況，設置相應參數，進行消防安全疏散仿真數字模擬[6]。BIM技術在高校公共建筑消防安全疏散模擬中的應用受到建筑面積與疏散人員數量的影響，建筑面積越大，高校公共建筑消防安全疏散越快；疏散人員越多，高校公共建筑消防安全疏散越快。（二）BIM技術在高校公共建筑消防安全疏散設計中的應用BIM技術可深入分析高校公共建筑中的各類元素，并生成真實的渲染效果圖。同時，參數化的族編輯可為高校公共建筑消防安全疏散方案設計提供開放式平臺。在此基礎上，高校公共建筑消防安全疏散方案設計人員可結合建筑的實際情況，設置消防臺、消防管道與消防泵等設備的數量，保障高校公共建筑內部干式系統與濕式系統正常運行，且BIM技術在高校公共建筑消防安全疏散設計中的應用可建造鋼建筑模型、現澆混凝土建筑模型、磚建筑模型及木材建筑模型等多種材質的建筑模型，便于安全疏散設計人員在火災模擬軟件中區(qū)分防火材料，從而優(yōu)化建筑模型的使用效果，全面檢查消防安全疏散設計方案的可行性，保障高校公共建筑中消防分區(qū)規(guī)劃的合理性[7]。除此之外，在高校公共建筑消防安全疏散設計環(huán)節(jié)中，相關人員可借助BIM技術模擬高校公共建筑疏散系統，并在此基礎上，仿真分析人員疏散、建筑內部結構等，進一步提升高校公共建筑消防安全疏散系統的運行效率，打造具有可視化特點的消防安全疏散演練環(huán)節(jié)，增強高校學生的逃生效率和水平。（三）BIM技術在高校公共建筑消防安全疏散管理中的應用首先，對消防疏散設備的管理。借助BIM技術，可從高校公共建筑建設項目成立初期對消防設備進行實時管理，從而減少消防設備出現故障問題的概率，且可對各個消防設備型號、功能特征、安裝位置及技術指標等信息進行編碼分類，并在此基礎上，建立針對消防設備的信息方案，提高消防設備管理工作效率[8]。其次，對建筑信息的管理。BIM技術可將建筑設計幾何信息、建筑構件屬性信息等進行信息化存儲與管理，為后續(xù)高校公共建筑設計方案優(yōu)化與施工環(huán)節(jié)開展提供依據，從而進一步實現改進高校公共建筑消防安全疏散設計方案的目的。最后，資料管理。高校公共建筑建造會設計大量的施工圖紙、招投標問價、合同等資料，此類資料具有數據龐大的特點。因此，資料管理環(huán)節(jié)的效率直接影響消防安全疏散方案設計環(huán)節(jié)所消耗的時間成本，BIM技術的應用可對相關資料進行分類、存儲與管理，從而方便疏散演練活動與疏散方案設計環(huán)節(jié)的開展。（四）BIM技術在高校公共建筑消防安全疏散信息共享環(huán)節(jié)中的應用BIM技術在高校公共建筑消防安全疏散信息共享環(huán)節(jié)中的應用可以建造有效信息共享機制的方式，促使高校公共建筑消防安全疏散相關部門進行高效的信息交流。高校公共建筑消防安全疏散方案規(guī)劃必須以建筑用戶、消防部門、高校建筑監(jiān)管部門的信息為基礎。在BIM技術的應用中，相關人員通過共同參與高校公共建筑消防安全疏散系統設計，從而實現信息共享的目的，進一步提升疏散方案的科學性。結語綜上所述，BIM技術在高校