CC BY
17
Об одном подходе к разбиению высотных зданий
на противопожарные отсеки
В. В. Комяк
Национальный университет гражданской защиты Украины,
Украина, г. Харьков
В настоящее время количество зданий повышенной этажности и высотных зданий увеличивается из года в год. Они становятся «визитными карточками» экономически развитых государств и представляют собой объединение удачных архитектурных решений и современных систем жизнеобеспечения граждан. В зданиях повышенной этажности комплексно размещаются и бизнес-центры, и супермаркеты со складами продукции, и жилищные помещения, и стоянки автомобилей.
Проблема безопасности жизнедеятельности людей в высотных зданиях на сегодняшний день не решена. При пожарах люди остаются отрезанными от путей эвакуации, источников электроэнергии, лифтов, более того пожарная техника оборудована неэффективно с точки зрения проведения спасательных работ на этажах, выше 14-16-го.
В случае, когда пути к лестничным клеткам перекрыты, а лифты отключены, возможна эвакуация людей путем их выхода на лоджии для последующего перехода (если это возможно) в другой подъезд; либо для спуска с помощью стационарных спасательных средств индивидуального или коллективного использования на противопожарные карнизы, которые расположены по периметру здания на границе каждого из противопожарных отсеков и которые разбивают здание по высоте на отдельные противопожарные зоны. Спуск людей на граничные этажи противопожарных отсеков позволит им укрыться на этаже в специально оборудованном убежище отсека, либо с помощью пожарных осуществить окончательную эвакуацию с противопожарных карнизов. Каждый противопожарный отсек здания отделяется от другого отсека техническим этажом (с перекрытием REI 90) или противопожарным перекрытием REI 180. Межсекционные стенки убежищ имеют огнестойкость REI 150. Карнизы, что выступают на 0,75 м, выполнены с негорючего материала с пределом огнестойкости Б15. Заметим, что огнестойкость перекрытий отсеков, карнизов и межсекционных стенок определяют допустимое время аварийной эвакуации из отсеков.
Для защиты высотных зданий используются следующие средства: индивидуальные средства одноразового использования (веревочные, тросовые устройства, парашюты); индивидуальные средства многоразового использования (веревочные, тросовые устройства); коллективные средства непрерывного действия многоразового использования (эластичные рукава и т. д.); коллективные средства дискретного действия многоразового использования (навесные лифты и другие специальные конструкции). Пусть количество средств защиты насчитывает l видов (типов).
Рассмотрим высотное здание, его можно представить в виде прямоугольного параллелепипеда 50. Рассматриваемое здание заполнено людьми, количество которых различно на этажах, в зависимости от его функционального назначения. Другими словами, область 50 является неоднородной с точки зрения рассматриваемой характеристики. К местоположению вышеперечисленных средств защиты выдвигается ряд ограничений, которые определяют дискретную область допустимых размещений
D{(хic,уС,¿с)}, с = 1,2,...,q, г = 1,2,...,I.,
где С, - количество возможных мест размещения для г-го средства
Возникает следующая задача. Необходимо разбить неоднородную область 50 по высоте резами на минимальное количество п подобластей (противопожарных отсеков), т. е.
5,, ] = 1,2,..., п\, 5, П =0; г > ] = 1,2,..., п;
п п]
(R 3\ 5о)П 5, =0, г = 1,2,.., п; $о = 0 5, $] = 0 ,
]=1
k=1
где 51,,...,соответственно первый, второй,..., п. — ряды (этажи)]-го отсека, определить соответствующий разбиению набор средств защиты
Тт, т = 1,2,..., £
п
г=1
п
количество г- го средства защиты, и места размещения
У (X , У ,), т = 1,2,...,М е {(X, У,)}, с = 1,2,...,С ,
/ 1У т'-'т' т/' •>•>•> г (А с'-'с' с/^' ' ' ' г'
чтобы максимальное время аварийной эвакуации людей из каждого этажа на крайние этажи соответствующих отсеков не превышало допустимого времени.
Рассмотрим особенности рассматриваемой задачи. Количество средств защиты К = 0^т может быть определено
N = У с;у
1=1
N kl
У
N
-У
N
(1)
способами, где Ык, £ — соответственно количество людей на £ -м этаже и вместимость 1-го средства. Таким образом, выбор оптимального решения осуществляется на комбинаторном множестве сочетания кортежей мощностью (1). Для каждого из N вариантов необходимо К средств разместить
1
на С = У С\ фиксированных мест.
г=1
2
Для перебора точек комбинаторного множества используется метод сужающихся окрестностей [1]. Функционал (время спуска) в работе определяется алгоритмически с использованием данных [2]. Рассмотрим основные этапы алгоритма разбиения здания по высоте на противопожарные отсеки:
1. Для каждого к -го этажа, основание которого находится на высоте Кк определяется высота АНк спуска за допустимое время всех людей с помощью средств эвакуации, размещенных на этаже [2]. Пусть Sk — парал-лепипед высотой АНк, верхним основаним которого является рассматриваемый этаж.
2. Осуществляется последовательно-одиночное формирование отсеков. Первым формируется отсек, который определяется следующим образом:
я, = П ^, ^, К -АИк < К
к
где Кш1п — высота, на которой находится основание нижнего отсека.
3. Осуществляется формирование следующего отсека (, := , +1), при этом за Кш1п принимается высота, на которой находится верхнее основание
предыдущего отсека и т. д.
В качестве примера рассмотрено разбиение резами по высоте на противопожарные отсеки высотной башни «Исеть», расположенной в Екатеринбурге. Высота башни - 200 м, башня имеет 50 этажей с разным количеством людей в них: на 1-м этаже - 64 человек, на 2-м - 100, на 3-м - нет людей, на 4-м - 89 человек, на 5-м - 95, 6-м — 20, с 7 до 17-го - 132, на 18-м - 8, с 19-го по 30-й - 144, на 31-м - 20, с 32-го до 39-го - 96, на 40-м -10, с 41 до 47-го - 63, на 48-м - 9, на 49-м - 6, на 50-м — 44. Рассматривалось допустимое время спуска в каждом отсеке 10 мин. В качестве средства эвакуации выбрано одно тросовое средство «Карусель» многоразового использования. В результате вычислений по изложенному выше алгоритму, получено разбиение здания на три отсека: первый в 14 этажей, начиная с 17-го по 30-й этажи; второй в 17 этажей, начиная с 31-го по 47-й этажи; третий в 3 этажа, начиная с 48-го по 50-й этажи. Заметим, что люди до 16-ого этажа обслуживаются пожарными подразделениями с автолестниц и автоподъемников.
Библиографический список
1. Стоян Ю. Г. Математические модели и оптимизационные методы геометрического проектирования / Ю. Г. Стоян, С. В. Яковлев. - К.: Наук. думка, 1986. - 268 с.
2. Васильченко А. В. Расчет фактического времени спасения людей из высотных зданий с помощью технических средств / А. В. Васильченко, Н. Н. Стець // Проблемы пожарной безопасности: сб. научн. тр. — Вып. 25. — Харьков: УГЗУ, 2009. — С. 34-37.
