BIM技術在高校公共建筑安全疏散的應用研究

武文輝 于淑萍

【摘? 要】BIM模型作為一種建筑信息可視化工具，由于其具備數字化、信息存儲的特征，可以為火災等緊急疏散情況提供真實的建筑物信息，與人員疏散軟件結合使用疏散效果更佳。BIM建筑模型能體現建筑物的結構以及樓梯通道、各種機電管線、消防設施、門窗、房間等的位置及分布，還原建筑物的真實場景，為人員精準疏散方案的制定提供了可靠的依據。BIM技術與疏散軟件結合具備完善的整體性、豐富的信息性、更強的直觀性等優勢。

【Abstract】As a building information visualization tool， BIM model has the characteristics of digitization and information storage， which can provide real building information for fire and other emergency evacuation situations. Combined with evacuation software， the evacuation effect is better. BIM building model can reflect the structure of the building and the location and distribution of stairs and passages， various electromechanical pipelines， fire-fighting facilities， doors and windows， rooms and so on， restore the real scene of the building， and provide a reliable basis for the formulation of accurate evacuation plan for personnel. The combination of BIM technology and evacuation software has the advantages of perfect integrity， rich information and more intuitive and so on.

【關鍵詞】BIM技術;公共建筑;安全疏散

【Keywords】BIM technology; public buildings; safety evacuation

【中圖分類號】TU17;TU998.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）02-0180-02

1 研究背景與意義

隨著中國高校招生人數不斷增加，高校儼然成為人群高度密集區。智研咨詢發布的調查數據顯示，2015-2019年中國高等教育在學總規模情況如圖1所示。2019年全國共有普通高等院校2688所，比上年增加25所，增長0.94%。高校擴大學生規模的同時帶來一系列安全問題，特別是在當前的高校公共建筑安全措施及建筑信息現代化設施建設落后于快速增長的學生數量情況下，產生了一系列安全問題，尤其是學生不當用電導致的校園火災事故不斷發生。

高校學生流量大且高度密集集中，特別是教學樓和學生宿舍，這也是火災易發地。這些高校公共建筑內部密閉性強，且每個疏散口人流量大、靈活性強。

若發生火災等需要緊急疏散的情況，學生在無有序疏導情況下慌亂逃竄，不僅擁擠降低逃生速度更容易造成踩踏等安全事件。其結果不僅帶來經濟損失，更有可能造成人員傷亡等更為慘痛的損失。大學生作為國家的棟梁和希望，承載著建設國家的使命，作為家庭的希望和驕傲，事故的發生帶來的痛苦是家庭及家長無法承受的。校園火災安全事故的發生對家庭及社會都將造成沉重的打擊和慘重的損失。

目前，建筑物內部容量的計算規范考慮因素粗略，對于影響疏散速度的細部因素未加考慮，如被疏散人員年齡、性別、身體狀況、心理素質、對環境的熟悉度等，這就意味著傳統的疏散方法思維固化，應用靈活性差，在現階段越來越復雜的建筑容量計算方法需要得以修正以保證結果精準。

因此，本文通過實際人員疏散模擬，建立安全疏散機制，提取BIM模型的精準建筑信息，實現BIM模型與火災模擬軟件及疏散軟件綜合應用，分析高校公共建筑的火災蔓延規律及學生疏散情況，為高校公共建筑提供有效的消防安全措施保障。

2 BIM技術在安全疏散中的應用

2.1 BIM的概念及特點

BIM（Build Information Model），即“建筑信息模型”。其核心是通過建立虛擬的建筑三維模型，利用數字技術反映建筑物完備的真實信息。該信息不僅反映了建筑物的幾何信息、專業屬性和狀態，而且包括時間、運動信息等非構建對象的狀態信息。

BIM是在建筑行業興起的應用于建筑項目生命周期的科學技術，其最大的特點是改變了平面制圖復雜難懂的局限性，實現了多維度的BIM 3D、BIM 4D、BIM 5D的突破，在制圖的精確度、制作成本降低等方面有了很大的改觀，提高了建筑行業的價值。BIM技術的信息處理功能強大，不僅反映建筑物全過程、全方位的集成信息，而且不同軟件之間可以進行信息調用，滿足不同階段、不同利益相關者的信息需求。

2.2 BIM技術在安全疏散中應用的可行性

目前應用的一些疏散軟件，基本是建立所疏散建筑物的基本輪廓，既不體現建筑物的墻體、梁、柱、板等建筑基本結構的幾何意義，也無建筑體的基本數據信息。未考慮墻、柱、板的厚度對人群疏散帶來的較大影響，建筑信息缺失也導致疏散模擬環境失真。BIM技術與疏散安全模擬軟件結合，BIM建模提供了建筑物結構、消防設施、樓梯通道、門窗及房間內的各種陳設擺放的位置信息，提供了現實疏散存在的各種障礙物，克服了疏散模擬軟件中建模不真實的缺點。BIM技術的融入，增強了疏散模擬軟件的系統整體性、信息豐富性、更加直觀的優點。

BIM技術與疏散安全模擬軟件結合，使得BIM數據信息共享從只停留在項目策劃、設計、施工等項目運營前期延伸到建筑建成后的安全管理上，更具有現實意義。BIM數字信息化模型對保障建筑物內的財產安全、人員生命安全發揮了重大作用。

2.3 BIM技術在安全疏散中應用的優勢

BIM技術建立的三維立體可視化的模型與人員疏散模擬軟件結合，提供了真實詳細的疏散建筑環境。BIM模型可隨時調取建筑體結構的詳細信息，并且模型能夠按照需要旋轉、縮放、分層及漫游，可以得到精確的疏散模擬方案。

3 基于BIM技術的疏散模擬試驗與分析

3.1 BIM技術在疏散模擬試驗中應用的方法

BIM模型包括BIM相關系列軟件，本文采用Autodesk公司開發的Revit（建筑結構建模和結構設計軟件）作為BIM建模疏散需要的三維建筑模型軟件，其構建的建筑結構主體適用于BIM模型精度要求。將Revit建筑模型信息導入疏散軟件Pathfinder和火災模擬軟件PyroSim時要解決三軟件不相互兼容的問題，由于不能直接導入，則在Revit建模后轉換Revit為DWG格式保存，再導入疏散軟件，識別建筑物及內部的障礙物。用同樣的方法解決疏散軟件和火災模擬軟件不兼容問題，導入識別后再根據不同環境設置相應參數后進行仿真數字模擬。

3.2 基于BIM技術的疏散模擬分析

通過試驗區域疏散模擬、一層對比試驗疏散模擬和整棟樓的疏散模擬這三個疏散模型的建立，對模型模擬結果整理分析，通過疏散模擬試驗得到以下結論，即建筑面積越大，疏散人數越多，第一個疏散成功的個體所需要的疏散時間逐漸減少，且在同一開放區域相同的建筑內，人數越多但疏散速率越快。

4 結論與展望

本文以BIM技術為改進的元素，通過BIM模型信息提取，分別將信息導入疏散軟件Pathfinder及火災模擬軟件PyroSim中，成功地完成了疏散模擬和火災模擬，對試驗數據進行整理分析，不斷優化改進疏散模擬試驗，達到提高疏散模擬數值準確性的目的，提高疏散軟件在高校火災等應急疏散事件中應用的實用性、精準性。

通過國內外對BIM技術的應用研究，將BIM技術應用于疏散研究中心，既擴充了BIM技術應用的廣度和深度，也彌補了疏散軟件中數據不全面、不能精準定位障礙物等缺點，提取精確的仿真建筑模型數據應用于疏散研究且取得了較好的效果，所以研究基于BIM技術的疏散模型對現實建筑體的安全疏散有重大意義。

然而BIM技術在疏散方面的應用還不夠成熟，當前的研究都是盡量模擬當時的環境進行的試驗分析，缺少真實的火災現場或其他緊急疏散現場的數據資料，在下一步研究中需要檢驗BIM技術與火災疏散軟件在真正火災現場的應用效果。

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