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1、本科毕业论文高层建筑逃生装置设计摘要在当今社会中，社会组织的快速发展，使得城市发展进程特别快，人口的密度也越来越集中。以前的一些建筑像农村老房子已经不能满足现代人的生活了。为了满足人们的生活需求，一些比较高的建筑正在快速发展，但在带来社会经济繁荣和发展的同时，一些灾害像地震火灾灾害也频繁出现。然而，对高层建筑火灾逃生及疏散问题的研究和一些措施高层逃生装备都比较落后，没有跟上时代发展的脚步，经常会导致一些大型事故的发生。许多数据表明，减少逃生的时间与距离，增加人安全疏散的速度是非常重要的。因此，本文提出了一种不受建筑物高度影响、适用于各种人群的自我救助高层逃生装置。该逃生装置能够以最短的避难距离
2、和最快的避难速度逃离危险区域后安全避难，将人民身体受伤程度降至最低。此逃生装置可以为社会的安全发展做出卓越的贡献。本论文在了解避难现状和现有的逃生装置的基础上，通过分析高层火灾的危险性，从影响人们逃离疏散的种种原因中得出比较充分的逃离时间对安全疏散人群起着重要的作用；为了减少逃生时间，必须从疏散距离、疏散速度等方面考虑,了解到窗户还有阳台这些地方直降逃生可以大大缩短逃生时间和距离，所以可以设计一种方案：窗口直降逃生并且利用缓冲气囊吸收能量的特点相结合的方式。从动力学、热力学和运动学等方面对安全气囊进行进一步分析研究，在气囊被压缩吸能过程中建立数学模型；从简单操作性、高效安全性、适应环境性、便捷
3、性与经济适用性等方面将本课题装置分成缓冲缓降系统、便捷系统、充气系统与辅助系统；用建模软件本装置建模。本课题设计的逃生装置尽最大可能减少逃生时间，适用多种情况的环境，有一定的适用性，可以满足大多数家庭需求，对高层建筑逃生有非常广阔的前景。关键词高层建筑逃生装置；缓冲气囊；建模ABSTRACTIntodayssociety,therapiddevelopmentofsocialorganizationsmakestheprocessofurbandevelopmentveryfast,andthedensityofpopulationisbecomingmoreandmoreconcentrat
4、ed.Somebuildingsinthepast,likeoldruralhouses,cannolongermeettheneedsofmodernpeople.Inordertomeettheneedsofpeopleslife,somerelativelytallbuildingsaredevelopingrapidly,butwhilebringingsocialandeconomicprosperityanddevelopment,somedisasterslikeearthquakeandfirealsooccurfrequently.However,theresearchonh
5、igh-risebuildingfireescapeandevacuationproblemsandsomemeasureshigh-riseescapeequipmentarerelativelybackward,didnotkeepupwiththepaceofthedevelopmentofTheTimes,oftenleadtosomelargeaccidents.Thereisalotofdatathatshowstheimportanceofreducingthetimeanddistancetoescapeandincreasingthespeedatwhichpeoplecan
6、evacuatesafely.Therefore,thispaperproposesakindofself-rescuehigh-riseescapedevicewhichisnotaffectedbybuildingheightandissuitableforallkindsofpeople.Theescapedevicecantakerefugewiththeshortestdistanceandthefastestspeedtoescapefromthedangerousareaaftersaferefuge,people,sphysicalinjurytothelowestdegree
7、.Thisescapedevicecanmakeoutstandingcontributionstothesafetyanddevelopmentofthesociety.Inthispaper,onthebasisofunderstandingthecurrentsituationofrefugeandtheexistingescapedevices,throughtheanalysisoftheriskofhigh-risefire,fromthevariousreasonsthataffectpeopletoescapefromtheevacuationofrelativelysuffi
8、cientescapetimeplaysanimportantroleinsafeevacuationofthecrowd;Inordertoreducetheescapetime,itisnecessarytoconsidertheevacuationdistance,evacuationspeedandotheraspects.Itisunderstoodthatthewindowandbalconycangreatlyshortentheescapetimeanddistance.Therefore,aschemecanbedesigned:thewindowcandirectlyesc
9、apeandusethebufferairbagtoabsorbenergy.Theairbagisfurtheranalyzedandstudiedfromtheaspectsofdynamics,thermodynamicsandkinematics,andamathematicalmodelisestabIishedintheprocessofairbagbeingcompressedandabsorbingenergy.Fromtheaspectsofsimpleoperation,highefficiencyandsafety,adaptabilitytotheenvironment
10、,convenienceandeconomicapplicability,thedeviceisdividedintobufferandslowfallsystem,convenientsystem,inflationsystemandauxiliarysystem.Usemodelingsoftwaretomodelthedevice.theescapedevicedesignedinthistopictoreducetheescapetimeasmuchaspossible,suitableforavarietyofcircumstancesoftheenvironment,thereis
11、acertainapplicability,canmeettheneedsofmostfamilies,high-risebuildingescapehasaverybroadprospect.Keywordshigh-risebuildingescapedevice;Bufferairbag;modeling目录1绪论51.1 课题的研究意义51.1.1 国内外灾害的频发性51.1.2 高层逃生的复杂性51.2 国内外研究现状61.2.1 火灾逃生装置国内外研究现状61.2.2 缓冲气囊技术研究现状61.3 研究的主要内容72高层建筑逃生装置的方案设计82.1 高层建筑火灾概述82.2 高层
12、火灾持续时间及逃生疏散时间82.3 高层建筑逃生装置方案设计92.3.1 高层建筑逃生装置方案的提出92.3.2 高层逃生装置的工作原理102.3.3 逃生装置总体布局112.4 本章小结123安全气囊缓冲着陆的理论研究133.1 气囊缓冲原理133.1.1 确定气囊类型133.1.2 典型缓冲气囊的工作原理133.2 缓冲气囊理论分析153.2.1 缓冲过程中的数学模型153.2.2 对气囊缓冲性能的要求193.3 本章小结204高层建筑逃生装置分系统的设计和建模204.1 逃生装置的性能要求204.2 缓冲缓降系统的设计211 .2.1牵引降落伞的设计214 .2.2气囊的设计244.3
13、充气系统的设计264.4 本章小结28结论29致谢错误!未定义书签。1绪论1.1 课题的研究意义随着当今社会快速发展，以前传统的住房等建筑已经不适合当今社会的发展需求了，进而被高楼住房所取代，城市高层建筑快速发展，人口密度高度集中。虽然这加速了社会快速发展，但是由于楼层增高，逃生也成了一个大问题，所以研究高层建筑逃生装置是十分重要的。1.1.1 国内外灾害的频发性多年以来在世界上事故、自然灾害等多类突发事件频频发生，往往发生突发灾害时会有大量的人受伤以及死亡，而且会造成大量经济损失，对社会的和谐发展造成严重影响。下面列举一些影响较大的火灾事故：2010年2月9日，北京市央视新大楼北配楼发生火灾
14、，造成1人死亡6人受伤。2010年11月15日，上海市某教师公寓发生火灾。造成58人死亡，71人受伤，经济损失L58亿元。2016年5月21日，大连市长兴岛经济开发区三堂村三堂街292号发生火灾，位于一家商店二楼的补习班着火，造成三名六年级学生死亡。1.1 2高层逃生的复杂性高层建筑使得人口密度高度集中，所以往往发生火灾时会有特别严重的伤亡。越高的楼层垂直疏散的距离越长，人口的多还是少也决定逃生疏散的速度，可以说逃生就是与死神赛跑，一分一秒都显得及其重要。逃生时间与建筑楼房的结构、抗灾能力、配备的设备、受灾人员逃生的素质都有关系，所以高层逃生时间是多方面因素决定的。如果发生火灾，楼房里面各种管
15、道会引起烟囱效应，加大火势的蔓延。还有楼房里面各种易燃的物品都会导致火势进一步扩大。建筑楼房里面居住的人有老人有小孩，还有伤残人士、孕妇等等，人员结构特别复杂，在逃生过程中各种人员的移动能力、年龄、心理承受能力、环境熟悉度等都不相同，这些都是人员逃生过程中的复杂性。随着城市化的进程加快，城市人口密度集中，高层建筑也快速发展。然而人们安全意识与配套救援装置都还没有跟上，所以增大了安全隐患。1.2 国内外研究现状对高层建筑逃生装置的研究，中国起步较晚，之前的解决方法多是传统的疏散方式。中国开始研究高层建筑逃生装置是在美国“9.11”事件后，由于当时此事件引发的重大伤亡和一系列恶劣影响，所以中国才大
16、量的投入研究。1.2.1 火灾逃生装置国内外研究现状当前我们国家高层逃生装置救援能力与当今的社会发展进程严重不符，装置单调，救援能力远远落后。我国高层救援还是传统的疏散方式，比如走楼梯，避难层、走廊、房间里床单还有安全绳等等，但是这些操作往往只能在底层楼房奏效。然后就有各种逃生装置被应用。当下我们使用和研究的逃生装置有：救生梯、救生绳子、救生滑道、高空缓降器、救生气垫、飞行设备、升降机类等等。国外很多国家在这方面投入大量研究，研制出了许多逃生设备。日本研制了螺旋式的不锈钢室外楼梯；德国研制一种由载人舱、运载器和齿轨组成的救生系统；俄罗斯科学家也发明了一种所以人都能用的充气逃生伞。虽然目前各种逃生装置不少用于实际，但问题也比较多，比如高层住户小孩与老人、病
