李艷 張巍

摘 要：當前，緊急情況下的人員疏散越來越受到重視。BIM作為新型有效的多維度建筑信息模型，其強大的功能特性為建筑疏散模擬提供了趨于真實的場景。本文以BIM技術在建筑安全疏散設計中的應用為研究對象，借助計算機模擬軟件，討論BIM在建筑安全疏散設計應用的可能性，進而提出相應的設計改進措施，為制定安全疏散方案提供理論和實踐依據。

關鍵詞：BIM技術；建筑安全；疏散設計

中圖分類號：TU998.1；TU17 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）22-0110-02

隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑火災的發(fā)生也越來越頻繁，大量事實證明緊急情況下建筑物內人員的無效疏散多是由疏散設計存在一定缺陷造成的[1]。因此，一種集建筑模型與人員疏散預測為一體的仿真技術將有效緩解建筑人員的疏散問題。BIM，Building Information Modeling，作為一種有效的虛擬建模工具，以三維技術為基礎，通過創(chuàng)建、更新、存儲構件的屬性，建立項目實體與功能為一體的數字化模型，為疏散模擬提供可能，從而制定有效的疏散設計方案[2]。

1 BIM相關理論基礎

1.1 BIM概念

BIM概念包含以下三種層面上的解釋[3]：（1）建筑物理和建筑功能的綜合表達；（2）基于互通性原則的資源共享儲備庫；（3）不同利益相關方進行協(xié)同作業(yè)的交流平臺。由此可看出，BIM技術既是模型也是方法，既是過程也是結果。它集成應用于包括設計、施工、運維等階段的項目全生命周期，在整個進程中不斷地進行信息的管理和建設行為的管理，發(fā)揮合理范圍內的最大效益。

1.2 BIM功能特點及在疏散設計中的應用優(yōu)勢

建筑信息模型以項目全生命周期的相關數據為依據，通過數字化技術建模，進而模擬出全面的建筑屬性信息。通過信息傳遞和共享平臺，BIM可被應用于建筑設計、施工、運維各個階段的管理協(xié)調，是集進度—成本—質量管理為一體的數據化工具。

（1）可視化（Visualization）：不同于CAD圖紙的抽象表達，可視化是BIM模型的直觀體現(xiàn)?；谠撎攸c，建筑的幾何、物理及其構件屬性如安裝位置、材質甚至成本、使用年限等信息都可以在BIM模型中獲得，為建筑疏散設計提供了強有力的空間視覺體驗。

（2）協(xié)調性（Coordination）：由于建設項目需要多方參與，信息理解偏差和溝通碰撞問題不可避免。BIM模型可以對各構件進行碰撞檢查，及時更改不良設計，為各利益方提供即時交流平臺，減少由于信息不對稱帶來的不必要損失。

（3）模擬性（Simulation）：在設計階段可以對建筑模型進行熱能傳導和日照模擬；在施工階段進行4D進度控制、造價管理等模擬；在運維管理階段模擬各種突發(fā)狀況如地震逃生、火災疏散等。

（4）優(yōu)化性（Optimization）：BIM模型的可視化、可協(xié)調和模擬性為其優(yōu)化特性提供了條件。其中：可視化提供了準確完整的建筑信息，方便設計人員進行設計方案比對；協(xié)調性特征幫助檢查各構件聯(lián)接是否合理，是否存在碰撞問題。

（5）可出圖性（Documentation）：BIM模型中包含標準的樣本和族，這些精確的定義大大提高了出圖的時效性和準確性。BIM的生成結果并不只是簡單的CAD圖紙，而是通過可視、協(xié)調、模擬、優(yōu)化以后三維動態(tài)模型。

2 人員疏散理論分析

2.1 人員疏散特點

人員疏散是行為反應和運動的復雜結合，是生理和心理狀況的集中反映。僅就疏散速度來講，它是由逃生人員的身體狀況、心理素質、所屬位置等多種因素決定的，難以準確估計?；谡Ｇ闆r下人員疏散的多樣性和不確定性，緊急情況下的疏散規(guī)律更是難以把握。大量疏散經驗表明：在緊急疏散過程中，人員行為通常采用最短路徑原則，并伴隨著折返、暫避、從眾等一系列行為特點。

2.2 消防疏散中BIM應用的技術實現(xiàn)

Revit是Autodesk公司專為構建建筑信息模型而開發(fā)的一系列軟件，包括Architecture、Structure和MEP三大模塊，分別對應于項目的建筑、結構和設備。這些軟件改變了傳統(tǒng)生硬的工程模式，很好的反映了建設人員的思維理念，為物理模型的構建提供了良好的平臺。

BIM結構采用參數化的元素行為，主要包括模型元素、基本元素和視圖特有元素三部分。其中，模型元素表示建筑的幾何特征，為建筑實體；基本元素屬于參考元素，用來定義其他元件；視圖特有元素主要用于模型的描述和歸檔。這些元素行為通常由所需元件以及該元件與其他元件的關聯(lián)性來決定。相應的建筑信息模型數據結構如圖1。

2.3 BIM中建筑疏散技術

根據以上BIM技術的功能特性、組織結構和數據轉換，結合人員逃生的行為特點，本文歸納出該軟件在建筑疏散設計中的技術應用具體體現(xiàn)在以下兩方面：

2.3.1 疏散設計

BIM能夠輕松定義和分析各建筑元素，生成高質量的渲染效果圖。其中，參數化的族編輯提供了開放式的設計平臺，可以制作消防泵、消防臺、管道等設備，用以滿足干式和濕式系統(tǒng)的需要；支持多材質建模，如鋼、現(xiàn)澆混凝土、磚、木材等，在火災模擬軟件中可進行材料防火區(qū)分；虛擬現(xiàn)實技術強化了建筑模型，可以實時有效地檢測建筑設計是否符合安全疏散要求，在項目建設前進行設計修改，合理規(guī)劃消防分區(qū)。

2.3.2 消防疏散管理

（1）消防設備管理。運用基于IFC標準的BIM技術從項目立項開始便可進行實時管控，消除信息盲區(qū)。如對每個消防設備包括型號、功能特征、安裝位置以及技術指標等在內的信息進行編碼分類，建立對應的信息檔案，保證設備信息與管理信息同步進行。

（2）建筑信息管理。基于IFC標準的BIM技術包含建筑設計體的幾何信息和構件屬性信息，實現(xiàn)了信息化存儲與管理，便于設計改動和后期施工，從而進行疏散設計方案的優(yōu)化改進。

綜上，該技術下的建筑模擬環(huán)境與實際物理環(huán)境基本保持一致。同時，該技術的數據結構、轉換標準等逐漸趨于規(guī)范，能夠實現(xiàn)與其他疏散軟件之間的文件傳輸與轉化，這為BIM在建筑安全疏散設計中的應用提供了技術條件。

2.4 基于BIM理念的安全疏散措施

2.4.1 合理的疏散設計

從設計角度出發(fā)，對出口位置、尺寸及數量等結構因素以及消防設施安裝位置進行優(yōu)化設計，綜合考慮建筑物整體疏散，進行合理的區(qū)域規(guī)劃，力求實用且導向性好。在疏散通道設置安全標識，或在顯眼地方放置平面圖，標明當前位置、疏散通道以及出口等關鍵信息。此外，還應設置必要的應急系統(tǒng)，如自動噴水系統(tǒng)、應急供電系統(tǒng)等。

2.4.2 嚴格的管理制度

嚴格的管理制度是安全疏散的根本，具體體現(xiàn)在：（1）制定消防應急管理規(guī)范，堅持日常防火檢查；（2）對建筑物實行區(qū)域管理，明確安全責任制，便于疏散引導和責任追究，嚴懲違規(guī)違紀造成重大損失者；（3）制定合理應急預案，確保緊急情況下的實施。

2.4.3 專業(yè)的疏散培訓

緊急情況下的疏散過程涉及建筑環(huán)境、人員心理以及消防管理等多種復雜因素，專業(yè)的疏散培訓和消防演練可以增強人員的防火救火意識，掌握基本疏散技能，提高自救能力。此外，經常性的安全宣傳和教育可以保證人員的有序疏散，達到安全疏散的效果。

2.4.4 先進的聯(lián)動管理

建筑消防工程包含火災勘測、滅火、人員救治等問題，是由一系列相互關聯(lián)的系統(tǒng)甚至部門協(xié)同合作完成的，是以人、設備和制度為單元的聯(lián)動系統(tǒng)。基于BIM的建筑疏散模型，統(tǒng)籌建筑物自身疏散需要，關聯(lián)周圍道路、地形乃至整個片區(qū)、城市進行聯(lián)動管理，綜合考慮建筑的社會性質，是建筑疏散設計的發(fā)展趨勢。

3 結語

作為當前普遍認可的建模工具，BIM在建筑安全疏散設計中的應用確實存在很大優(yōu)勢。集中體現(xiàn)在：（1）提供了強大的空間視覺體驗；（2）整合了多個獨立設計成果；（3）可進行可視化的場景設計；（4）疏散設計方案的優(yōu)化比對；（5）確保了高水平的紙質記錄。

參考文獻

[1]田玉敏.BuildingEXODUS在優(yōu)化建筑安全疏散設計中的應用[J].消防科學與技術，2014，（4）：380-383.

[2]何關培.BIM和BIM相關軟件[J].土木建筑工程信息技術，2011（4）：110-117.

[3]Kobes M， Helsloot I， de Vries B， et al. Building safety and human behaviour in fire：A literature review[J].Fire Safety Journal，2010，45（1）：1-11.