5.2.1 基于BIM技术的地铁车站火灾模拟分析
近年来，基于BIM（building information modeling，建筑信息模型）技术的全过程全寿命周期管理与数据共享的优势日渐突出，BIM与专业的应急管理软件结合变得尤为重要。采用基于BIM技术的应急管理技术，火灾模拟就可以依托“BIM+”体系中的模拟方法得以实现，即设定初始模拟信息，借助计算机程序算法，以可视化的方法仿真并展示模拟过程与模拟结果。这样不仅能极大地避免传统火灾模拟方法的弊端，而且可以对不同地区、不同时间、不同起火种类、不同人数的火灾进行模拟，以便做好应急疏散方案设计。
1.适用于地铁的BIM软件与火灾模拟软件
1）BIM软件
Revit是目前主流的BIM建模软件，除了能够从单一基础数据库提供明细表、图纸、二维视图与三维视图等基本功能，在整个项目进程中，也具有项目管理的作用，设计变更会在所有数据及演示中更新。另外Revit概念设计功能使用方便，可以对建筑图元进行自由形状建模及参数化设计，能够通过族的形式和利用API（application programming interface，应用程序编程接口）二次开发的插件（如可视化编程插件Dynamo）满足各专业的建模需求。同时，Revit模型包含多种建筑属性，在Revit中可以对各种材质的属性信息进行有效、快速、准确的存储与提取，为火灾模拟分析的数据来源提供了基础。Revit是专门针对BIM设计的软件，可提供建筑设计和文件管理支持，可以通过多种数据格式进行分享传输，进行全过程、全方位的建筑管理，对进度、质量、安全、日照、能耗等模拟分析提供模型支撑，包括本节的火灾模拟所需要的模型数据信息。
2）火灾模拟软件(https://www.daowen.com)
基于BIM技术的火灾模拟呈现效果的真实性关键在于模拟程序算法，不同模拟软件程序对应着不同灾变情况，而软件程序也是依托BIM技术中最为基础的三维模型，因此当前火灾模拟仿真的关键在于灾变模型的选择。目前的主流灾变模型见表5.2。
表5.2 主流灾变模型
采用什么样的模拟软件则需要考虑模型的空间应用性。在这里，是主要针对火灾这种边界不固定、形状不定的连续现象的模拟仿真，场模型是常用于具有连续性的空间变化发展趋势情形的模拟模型，因此火灾情形下的灾变模型应选择为场模型。选择场模型中应用较为广泛的FDS（Fire Dynamics Simulator，火灾动态模拟软件）进行地铁车站火灾模拟，而软件选择以FDS为基础的PyroSim 2018火灾模拟软件。
Thunderhead Engineering PyroSim（PyroSim）是NIST（National Institute of Standards and Technology，美国国家标准与技术研究院）针对FDS的可视化改造成果，其模拟过程拥有一个图像展示界面，用户更方便与软件进行互动与编辑。基于PyroSim软件的火灾模拟流程如图5.13所示。
2.火灾模型的交互与信息管理
1）BIM应急管理模型与火灾模型的交互研究
BIM技术涉及的相关软件中，Revit是重要的基础软件，本节对Revit与PyroSim的数据交互进行研究。Revit的输入格式与PyroSim的输入格式见表5.3，两者的数据流通格式选择为DXF。
图5.13 基于PyroSim软件的火灾模拟流程
表5.3 Revit与PyroSim 输入格式
续表
Revit建立的模型属性信息保存到DXF数据格式的文件中，然后PyroSim从DXF文件读取需要的数据，如图5.14所示。
图5.14 DXF数据读取流程
对于地铁车站的火灾模拟，其研究的起火点、起火过程通常是在站厅与站台层之中，更注重灾变过程中火源发展趋势对于人员生命安全与逃生疏散的影响，因此地铁车站其他结构并不需要建立或详细展示，如车轨底层结构、地上风室结构、盾构结构等。根据火灾模拟的需求和特点，对原有的Revit模型进行修改，建立基于火灾模拟的Revit模型。
由Revit地铁车站模型导出DXF类型文件后，导入PyroSim 2018软件，对部分材料进行重新定义与编辑，如材质的比热、热传递速率等消防参数。
2）基于火灾模型的灾害应急信息管理
在基于BIM技术的火灾模拟中，信息管理一直是非常重要的环节。信息的合理化设置与管理不仅保证了模拟的顺利进行，也便于实际管理人员的分享与控制，体现出BIM的信息化优势。而火灾模拟中的信息基础依然是火灾模型，PyroSim提供了多种相关灾变信息的管理系统，这也是选择该软件的原因之一。大体来说火灾模型中的灾害应急管理相关信息如图5.15所示。
图5.15 灾害应急管理相关信息