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第四節(jié)人員疏散分析
人員疏散分析是建筑性能化防火設(shè)計(jì)評(píng)估的重要組成部分。通過對(duì)建筑物的具體功能定位,確定建筑物內(nèi)部特定人員的狀態(tài)及分布特點(diǎn),并結(jié)合火災(zāi)場景和具體位置設(shè)計(jì),計(jì)算分析得到緊急情況下各種階段的人員疏散時(shí)間及疏散通行狀況預(yù)測。而火災(zāi)場景下人員疏散所需時(shí)間則是性能化防火設(shè)計(jì)評(píng)估的重要組成要件。因此,對(duì)建筑物做出符合其實(shí)際情況和特點(diǎn)的人員疏散性能評(píng)估成為決定建筑物性能化設(shè)計(jì)評(píng)估結(jié)果好壞的關(guān)鍵性因素之一。由于影響建筑物內(nèi)人員疏散安全性的因素眾多,性能化人員疏散分析的重點(diǎn)就是要綜合特定建筑條件下各方面影響因素,建立起或者合理選取符合實(shí)際的人員疏散量化分析模型,從而計(jì)算得到人員疏散時(shí)間,提出改進(jìn)疏散性能的方案和措施。
一、影響人員安全疏散的因素
與正常情況下人員在建筑物內(nèi)行走的狀態(tài)不同,人員在緊急情況下(如發(fā)生火災(zāi))的疏散過程中,內(nèi)在因素和外在環(huán)境因素都可能發(fā)生了變化,這些因素有可能對(duì)人員安全疏散造成影響。由于實(shí)際情況條件千差萬別,影響人員安全疏散的因素亦復(fù)雜眾多,總結(jié)起來可分為:人員內(nèi)在影響因素、外在環(huán)境影響因素、環(huán)境變化影響因素、救援和應(yīng)急組織影響因素四類。這些因素在緊急疏散情況下,有些不利于安全疏散,有些則有利于安全疏散,還有一些影響受到現(xiàn)場實(shí)際條件變化和人為因素的作用而不同。
(一)人員內(nèi)在影響因素
人員內(nèi)在因素主要包括:人員心理上的因素、生理上的因素、人員現(xiàn)場狀態(tài)因素、人員社會(huì)關(guān)系因素等。
1.人員心理因素
人員在緊急情況下的心理普遍會(huì)發(fā)生顯著的變化,如感知到火災(zāi)、煙氣時(shí)會(huì)出現(xiàn)恐慌,聽到警鈴或接收到火警信息時(shí)會(huì)出現(xiàn)緊張、眾多人員疏散時(shí)在出口處排隊(duì)等待的時(shí)間越長人群中緊張情緒越高等。這些心理變化因素一方面能夠激發(fā)人的避險(xiǎn)本能,另一方面也會(huì)導(dǎo)致人員理性判斷能力降低、情緒失控。
2.人員生理因素
人員生理因素包括人員自身的身體條件影響因素,如幼兒、成年、老年、健康、疾病等條件差異。不同的身體條件會(huì)顯著影響人員的運(yùn)動(dòng)機(jī)能。此外,緊急情況下環(huán)境條件的變化也會(huì)對(duì)人員生理因素造成影響,如火災(zāi)時(shí)由于現(xiàn)場照明條件變暗、能見度降低使人的辨識(shí)能力受到影響;溫度升高、煙霧刺激、有毒氣體會(huì)影響人的運(yùn)動(dòng)能力等。
3.人員現(xiàn)場狀態(tài)因素
人員在現(xiàn)場狀態(tài)因素包括:清醒狀態(tài)、睡眠狀態(tài)、人員對(duì)周圍環(huán)境的熟悉程度等。對(duì)于處于清醒狀態(tài)并對(duì)周圍環(huán)境十分熟悉的人來說,疏散速度會(huì)大大快于處于睡眠狀態(tài)并對(duì)周圍環(huán)境陌生的人。如果人們在進(jìn)入一個(gè)陌生環(huán)境時(shí)首先有意識(shí)地查看安全出口位置及疏散路線則會(huì)大大改善人員的現(xiàn)場狀態(tài)因素。
4.人員社會(huì)關(guān)系因素
人是具有社會(huì)屬性的高等動(dòng)物,即使是在緊急情況下人們的社會(huì)關(guān)系因素仍然會(huì)對(duì)疏散產(chǎn)生一定影響。如火災(zāi)時(shí),人們往往會(huì)首先想到通知、尋找自己的親友;對(duì)于處在特殊崗位的人員,如核電站操作員,會(huì)首先想到自身的責(zé)任;一些人員在疏散前會(huì)首先收拾財(cái)物也是社會(huì)關(guān)系因素在起作用,這些因素總體上會(huì)影響人員開始疏散運(yùn)動(dòng)行動(dòng)的時(shí)間。
(二)外在環(huán)境影響因素
外在環(huán)境因素主要是指建筑物的空間幾何形狀、建筑功能布局以及建筑內(nèi)具備的防火條件等因素。例如,地上建筑或是地下建筑、高大空間或是低矮空間、影劇院或是辦公建筑等;建筑物的耐火等級(jí),建筑內(nèi)安全出口設(shè)計(jì)是否足夠合理,疏散通道是否保持暢通,消防設(shè)備是否處于良好運(yùn)行狀態(tài),是否存在重大火災(zāi)隱患等因素。
(三)環(huán)境變化影響因素
火災(zāi)時(shí)現(xiàn)場環(huán)境條件勢必要發(fā)生變化,從而對(duì)人員疏散造成影響,例如火災(zāi)時(shí),正常照明電源將被切斷,人們需要依靠應(yīng)急照明和疏散指示尋找疏散出口;再如原有正常行走路線一旦被防火卷簾截?cái)?,人員需要重新選擇疏散路線;又如自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)啟動(dòng)后在控制火災(zāi)的同時(shí)也會(huì)對(duì)人員疏散產(chǎn)生影響。
(四)救援和應(yīng)急組織影響因素
火災(zāi)時(shí)自救和外部救援和組織能力也會(huì)對(duì)安全疏散產(chǎn)生影響。通過建立完善的安全責(zé)任制,制定切實(shí)可行的疏散應(yīng)急預(yù)案并認(rèn)真落實(shí)消防應(yīng)急演練,能夠有效提高人的疏散能力;否則,容易引起人員擁擠和混亂。
在各種實(shí)際條件下,影響人員安全疏散的因素繁多,各種因素之間還存在相互聯(lián)系和制約,某些產(chǎn)生主導(dǎo)作用的成為主要影響因素,而一些因素的變化會(huì)顯著影響最終結(jié)果的成為關(guān)鍵性因素。上面只是簡要地介紹了影響人員安全疏散的因素。人員安全疏散作為消防安全工作的重中之重,其影響因素也是消防安全工作的重點(diǎn),需要看到這些因素既可能是消防工作的問題所在,也可能成為提升消防安全水平的突破口。在實(shí)際工作中,應(yīng)通過不斷地經(jīng)驗(yàn)積累,總結(jié)出切合工程項(xiàng)目實(shí)際的主要影響因素和關(guān)鍵性因素。
二、人員安全疏散分析的目的及性能判定標(biāo)準(zhǔn)
(一)人員安全疏散分析的目的
人員安全疏散分析的目的是通過計(jì)算可用疏散時(shí)間(ASET)和必需疏散時(shí)間(RSET),從而判定人員在建筑物內(nèi)的疏散過程是否安全。
(二)人員安全疏散分析的性能判定標(biāo)準(zhǔn)
人員安全疏散分析的性能判定標(biāo)準(zhǔn)為:可用疏散時(shí)間(ASET)必須大于必需疏散時(shí)間(RSET)。
計(jì)算ASET時(shí),應(yīng)重點(diǎn)考慮火災(zāi)時(shí)建筑物內(nèi)影響人員安全疏散的煙氣層高度、熱輻射、對(duì)流熱、煙氣毒性和能見度。這些參數(shù)可以通過對(duì)建筑內(nèi)特定的火災(zāi)場景進(jìn)行火災(zāi)與煙氣流動(dòng)的模擬得到。
在計(jì)算RSET時(shí),可按以下三種情況考慮:
①如果能夠?qū)⒒馂?zāi)和煙氣控制在著火房間內(nèi),則可只計(jì)算著火房間內(nèi)人員的RSET;
②如果火災(zāi)及其產(chǎn)生的煙氣只在著火樓層蔓延,則可只計(jì)算著火樓層內(nèi)人員的RSET;
③如果火災(zāi)及其產(chǎn)生的煙氣可能在垂直方向蔓延至其他樓層(例如,建筑內(nèi)存在連通上下層的中庭),則需計(jì)算整個(gè)建筑內(nèi)人員的RSET。當(dāng)建筑存在坍塌的危險(xiǎn)時(shí),也需要計(jì)算整個(gè)建筑內(nèi)人員的RSET。
三、人員疏散時(shí)間計(jì)算方法與分析參數(shù)
人員的疏散過程與火災(zāi)探測、警報(bào)措施、人員逃生行為特性和運(yùn)動(dòng)等因素有關(guān)。必需疏散時(shí)間按火災(zāi)報(bào)警時(shí)間、人員的疏散預(yù)動(dòng)時(shí)間和人員從開始疏散至到達(dá)安全地點(diǎn)的行動(dòng)時(shí)間之和計(jì)算:
RSET =Td + Tpre + k×Tt (式5-4-40)
其中:Td —火災(zāi)探測報(bào)警時(shí)間,指從火災(zāi)發(fā)生到觸發(fā)火災(zāi)探測與報(bào)警裝置而發(fā)出報(bào)警信號(hào),使人們意識(shí)到有異常情況發(fā)生,或者人員通過本身的味覺、嗅覺及視覺系統(tǒng)察覺到火災(zāi)征兆的時(shí)間;
Tpre —疏散預(yù)動(dòng)時(shí)間,指人員從接到火災(zāi)警報(bào)之后到疏散行動(dòng)開始之前的這段時(shí)間,包括識(shí)別時(shí)間和反應(yīng)時(shí)間;
Tt —疏散行動(dòng)時(shí)間, 指建筑內(nèi)的人員從疏散行動(dòng)到疏散結(jié)束所需要的時(shí)間;
k—安全系數(shù),考慮到場景預(yù)測中的不確定性,需要考慮足夠的安全余量,安全系數(shù)一般取1.5~2,采用水力模型計(jì)算時(shí)的安全系數(shù)取值,宜比采用人員行為模型計(jì)算時(shí)的安全系數(shù)取值要大。
圖5-4-12 必需疏散時(shí)間與可用疏散時(shí)間
(一)火災(zāi)探測報(bào)警時(shí)間
對(duì)于安裝了點(diǎn)式火災(zāi)探測報(bào)警裝置以及安裝了閉式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的場所,火災(zāi)探測報(bào)警時(shí)間應(yīng)根據(jù)建筑內(nèi)所采用的火災(zāi)探測與報(bào)警裝置的類型及其布置、火災(zāi)的發(fā)展速度及其規(guī)模、著火空間的高度等條件,考慮設(shè)計(jì)火災(zāi)場景下火災(zāi)探測報(bào)警裝置或自動(dòng)噴水裝置對(duì)火災(zāi)煙氣的反應(yīng)時(shí)間??梢酝ㄟ^相應(yīng)的計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算軟件通過分析計(jì)算確定,也可采用其他計(jì)算工具,如美國國家標(biāo)準(zhǔn)預(yù)技術(shù)研究院(NIST)開發(fā)的軟件工具包中提供的DETACT-QS工具,預(yù)測特定火災(zāi)場景內(nèi)感溫元件的動(dòng)作時(shí)間。
對(duì)于日常有人停留的房間并且人員處于清醒狀態(tài),可以采用特定經(jīng)驗(yàn)公式算法預(yù)測人員發(fā)覺火災(zāi)征兆的時(shí)間。
(二)疏散預(yù)動(dòng)時(shí)間
疏散預(yù)動(dòng)時(shí)間包括識(shí)別時(shí)間和反應(yīng)時(shí)間。人員在接收到火災(zāi)報(bào)警信號(hào)以后,有各種本能反應(yīng)的時(shí)間如確認(rèn)火災(zāi)警報(bào),判別火情發(fā)展情況,通知親友,收拾物品,確定疏散路線等待,開始疏散行動(dòng)時(shí)間往往因人而異。受到建筑類型、功能與用途、使用人員的性質(zhì)及建筑火災(zāi)報(bào)警廣播和物業(yè)管理系統(tǒng)等各種內(nèi)在及外在因素的影響,疏散預(yù)動(dòng)時(shí)間的長短具有很大的不確定性。在管理相對(duì)完善的劇院、超市或辦公建筑(有定期火災(zāi)訓(xùn)練)中,識(shí)別時(shí)間較短。在平面布置復(fù)雜或面積巨大的建筑以及旅館、公寓、住宅和宿舍等建筑中,該時(shí)間可能較長。表5-4-3給出了各種不同類型的人員和報(bào)警系統(tǒng)的典型疏散開始延遲時(shí)間。
表5-4-3 疏散開始延遲時(shí)間(引自美國《SFPE防火工程手冊》)
建筑物用途及特性 | 人員響應(yīng)時(shí)間(min) | ||
報(bào)警系統(tǒng)類型 | |||
W1 | W2 | W3 | |
辦公樓、商業(yè)或工業(yè)廠房、學(xué)校(居民處于清醒狀態(tài),對(duì)建筑物、報(bào)警系統(tǒng)和疏散措施熟悉) | <1 | 3 | >4 |
商店、展覽館、博物館、休閑中心等(居民處于清醒狀態(tài),對(duì)建筑物、報(bào)警系統(tǒng)和疏散措施不熟悉) | <2 | 3 | >6 |
旅館或寄宿學(xué)校(居民可能處于睡眠狀態(tài),但對(duì)建筑物、報(bào)警系統(tǒng)和疏散措施熟悉) | <2 | 4 | >5 |
旅館、公寓(居民可能處于睡眠狀態(tài),對(duì)建筑物、報(bào)警系統(tǒng)和疏散措施不熟悉) | <2 | 4 | >6 |
醫(yī)院、療養(yǎng)院及其他社會(huì)公共機(jī)構(gòu)(有相當(dāng)數(shù)量的人員需要幫助) | <3 | 5 | >8 |
表中的報(bào)警系統(tǒng)類型為:
W1-實(shí)況轉(zhuǎn)播指示,采用聲音廣播系統(tǒng),例如從閉路電視設(shè)施的控制室;
W2-非直播(預(yù)錄)聲音系統(tǒng)、和/或視覺信息警告播放;
W3-采用警鈴、警笛或其他類似報(bào)警裝置的報(bào)警系統(tǒng)。
在應(yīng)用上表5-4-3時(shí),還要考慮火災(zāi)場景的影響,建議將表5-4-3中的識(shí)別時(shí)間根據(jù)人員所處位置的火災(zāi)條件作如下調(diào)整:
1.人員處于較小著火房間/區(qū)域
人員可以清楚地發(fā)現(xiàn)煙氣及火焰或感受到灼熱,這種情況下可采用表5-4-3中給出的與W1報(bào)警系統(tǒng)相關(guān)的識(shí)別時(shí)間,即使安裝了W2或W3報(bào)警系統(tǒng)。
2.人員處于較大著火房間/區(qū)域
人員在一定距離外也可發(fā)現(xiàn)煙氣及火焰時(shí),如果沒有安裝W1報(bào)警系統(tǒng),則采用表5-4-3中給出的與W2報(bào)警系統(tǒng)相關(guān)的識(shí)別時(shí)間,即使安裝了W3報(bào)警系統(tǒng)。
3.識(shí)別報(bào)警與向出口疏散之間沒有延遲
例如辦公室,則可以假設(shè)表5-4-3給出的識(shí)別時(shí)間為0。
4.某些場所的識(shí)別時(shí)間很難確定
可對(duì)上述可能時(shí)間段進(jìn)行估計(jì),如可以根據(jù)日常的觀測記錄提供某些文件證明所需要的時(shí)間。
在反應(yīng)時(shí)間階段,人們會(huì)停止日?;顒?dòng)開始處理火災(zāi)。在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)會(huì)采取的行動(dòng)有:
①確定火源、火警的實(shí)際情況或火警與其他警報(bào)的重要性;
②停止機(jī)器或生產(chǎn)過程,保護(hù)重要文件或貴重物品等;
③尋找和召集兒童及其他家庭成員;
④滅火;
⑤決定合適的出口路徑;
⑥警告其他人員;
⑦其他疏散行為。
(三)疏散行動(dòng)時(shí)間
人員疏散行動(dòng)時(shí)間指建筑內(nèi)的人員從疏散行動(dòng)開始至疏散結(jié)束所需要的時(shí)間,包含行走時(shí)間和通過出口的時(shí)間兩部分組成:
1.行走時(shí)間
行走到疏散線路上安全出口的時(shí)間。行走時(shí)間與人的行走速度以及達(dá)到出口的距離有關(guān)。行走速度與行走時(shí)間和人員密度有關(guān),當(dāng)人員密度較大會(huì)出現(xiàn)擁擠,導(dǎo)致行走速度下降;當(dāng)人員密度較低且人員行走不受阻時(shí)則代表最短的行走時(shí)間,用下式計(jì)算:
2.通過時(shí)間
人流通過出口或通道的時(shí)間。通過時(shí)間由出口的通行人數(shù)和出口的通行能力決定,出口的通行能力則與出口有效寬度和出口流量有關(guān)。用下式計(jì)算
人員疏散行動(dòng)時(shí)間的計(jì)算可按照數(shù)學(xué)模擬計(jì)算進(jìn)行。數(shù)學(xué)模擬計(jì)算方法主要有水力模型和人員行為模型兩種方法。
(1)水力疏散計(jì)算模型。水力疏散計(jì)算模型將人在疏散通道內(nèi)的走動(dòng)模擬為水在管道內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài),可人群的疏散作為一種整體運(yùn)動(dòng),完全忽略人的個(gè)體特性。該模型對(duì)人員疏散過程作如下假設(shè):
①疏散人員具有相同的特征,且均具有足夠的身體條件疏散到安全地點(diǎn);
②疏散人員是清醒的,在疏散開始的時(shí)刻同時(shí)井然有序地進(jìn)行疏散,且在疏散過程中不會(huì)中途返回選擇其它疏散路徑;
③在疏散過程中,人流的流量與疏散通道的寬度成正比分配,即從某一出口疏散的人數(shù)按其寬度占出口總寬度的比例進(jìn)行分配;
④人員從每個(gè)可用的疏散出口疏散且所有人的疏散速度一致并保持不變。
對(duì)于建筑的結(jié)構(gòu)簡單、布局規(guī)則、疏散路徑容易辨別、建筑功能較為單一且人員密度較大的場所,宜采用水力模型來進(jìn)行人員疏散的計(jì)算,其他情況則適于采用人員行為模型。
(2)人員行為疏散計(jì)算模型。人員行為疏散計(jì)算模型應(yīng)綜合考慮人與人、人與建筑物以及人與環(huán)境之間的相互作用,并能夠從一定程度上反映火災(zāi)時(shí)人員疏散運(yùn)動(dòng)規(guī)律和個(gè)體特性對(duì)人員疏散的影響。當(dāng)采用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算時(shí),應(yīng)注意結(jié)合有待解決的實(shí)際問題與模型的適用性來選擇相適用的模型,并應(yīng)首選經(jīng)過實(shí)際疏散實(shí)驗(yàn)或演習(xí)驗(yàn)證的模型。
(四)疏散分析參數(shù)
在對(duì)人員疏散時(shí)間預(yù)測計(jì)算中必須確定人員疏散時(shí)關(guān)于人數(shù)、行走速度、比流量、有效寬度等相關(guān)參數(shù)。
1.人員數(shù)目的確定
在確定起火建筑內(nèi)需要疏散的人數(shù)時(shí),通常根據(jù)建筑的使用功能首先確定人員密度(單位:人/㎡),其次確定該人員密度下的空間使用面積,由人員密度與使用面積的乘積得到需要計(jì)算的人員數(shù)目。在有固定座椅的區(qū)域,則可以按照座椅數(shù)來確定人數(shù)。在業(yè)主和設(shè)計(jì)師能夠確定未來建筑內(nèi)的最大人數(shù)時(shí),則按照該值確定疏散人數(shù)。否則,需要參考相關(guān)的統(tǒng)計(jì)資料,由相關(guān)各方協(xié)商確定。
(1)人員密度。在計(jì)算疏散時(shí)間時(shí),人員密度可采用單位面積上分布的人員數(shù)目表示(人/㎡),也可采用其倒數(shù)表示或采用單位面積地板上人員的水平投影面積所占百分比表示(㎡/人)。
對(duì)于所設(shè)計(jì)建筑各個(gè)區(qū)域內(nèi)的人員密度,應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)叵鄳?yīng)類型建筑內(nèi)人員密度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或合理預(yù)測來確定。預(yù)測值應(yīng)取建筑使用時(shí)間內(nèi)該區(qū)域可預(yù)見的最大人員密度。當(dāng)缺乏此類數(shù)據(jù)時(shí),可以依據(jù)建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定確定各個(gè)樓層的人員密度。
國外對(duì)各種使用功能的建筑中其人員密度的規(guī)定較為詳細(xì),如美國、英國、日本等。表5-4-4列舉出了國外一些國家對(duì)人員密度的規(guī)定。
(2)計(jì)算面積。人數(shù)的確定是通過各使用功能區(qū)的人員密度與計(jì)算面積的乘積得到,因此,計(jì)算面積的確定是除人員密度之外計(jì)算疏散人數(shù)的另一個(gè)重要參數(shù)。規(guī)范在規(guī)定人員密度時(shí),有些同時(shí)規(guī)定了計(jì)算面積的確定方法。
國外的相關(guān)規(guī)定大部分采用計(jì)算房間(區(qū)域)的地板面積作為計(jì)算面積。對(duì)于計(jì)算面積的界定可以考慮建筑的使用功能,根據(jù)建筑的實(shí)際使用情況來確定。
(3)人流量法。在一些公共使用場所,人員流動(dòng)較快,停留時(shí)間較短,例如機(jī)場安檢、候機(jī)大廳,科技館,展覽廳等,其人數(shù)的確定可以采用人流量法。
采用人流量法,即設(shè)定人員在某個(gè)區(qū)域的平均停留時(shí)間,并根據(jù)該區(qū)域人員流量情況按以下公式計(jì)算瞬間時(shí)刻的樓內(nèi)人員流量(稱為人流量法):
人員數(shù)量 = 每小時(shí)人數(shù)×停留時(shí)間(s)(5-4-44)
表5-4-4 各國關(guān)于建筑場所人員密度的規(guī)定單位:人/㎡
用途 國家 | 集會(huì) | 學(xué)校 | 醫(yī)院 | 宿舍 | 集合住宅 | 商業(yè)場所 | 辦公室 | |||||||||
美國(NFPA101) | 低密度(固定座位) | 0.71 | 教室 | 0.53 | 病房 | 0.09 | 0.05 | 0.05 | 地上、下層 | 0.36 | 0.11 | |||||
高密度(固定座位) 等待室 | 1.54
3.57 | 圖書館 (書庫) (閱覽室) |
0.11 0.22 | 處置室 | 0.04 | 復(fù)合街道 | 0.27 | |||||||||
圖書館 (書庫) (閱覽室) |
0.11 0.22 | 托兒所 | 0.30 | 其他 | 0.18 | |||||||||||
倉庫 | 0.04 | |||||||||||||||
英國 (《建筑規(guī)范2000》) | 2.0 | — | — | 0.125 | 0.033 | 超級(jí)市場(類似高密度場所) | 0.5 | 閱覽室、其他辦公室 | 0.14 | |||||||
百貨公司(主要賣場) | 0.5 | |||||||||||||||
上述以外的店鋪 | 0.14 | 倉庫、車庫 | 0.33 | |||||||||||||
餐廳 | 1.0 | |||||||||||||||
酒吧 | 2.0 | |||||||||||||||
圖書館 | 0.17 | |||||||||||||||
展覽 | 2.0 | |||||||||||||||
日本 (《避難安全檢證法》) | 固定座位
| 座位數(shù)/地面積 | 教室 | 0.7 | 病房 | 床鋪數(shù) | 客房 | 床位數(shù) | 住戶 | 0.06 | 賣場店鋪 | 0.5 | 一般辦公室高度 | 0.125 | ||
飲食街 | 0.7 | 會(huì)議室 | 0.7 | |||||||||||||
其他 | 1.5 | 研究室 | 一般辦公室標(biāo)準(zhǔn) | 其他部門 | 0.16 | 其他 | 0.16 | 賣場通道 | 0.25 | |||||||
劇場 | 座位數(shù)/地面積 | |||||||||||||||
會(huì)議大廳 | 1.5 | |||||||||||||||
展覽 | 2.0 |
2.人員的行走速度
人員自身的條件、人員密度和建筑的情況均對(duì)人員行走速度有一定的影響。
(1)人員自身?xiàng)l件的影響。下表5-4-5列出了若干人行走速度的參考值,這是根據(jù)大量統(tǒng)計(jì)資料得到的。但應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于某些特殊人群,其行走速度可能會(huì)慢很多,如老年人、病人等。如果某建筑中火災(zāi)煙氣的刺激性較大,或建筑物內(nèi)缺乏足夠的應(yīng)急照明,人的行走速度也會(huì)受到較大影響。
表5-4-5 不同人員不同狀態(tài)下的行走速度舉例(m/s)
行走狀態(tài) | 男人 | 女人 | 兒童或老年人 |
緊急狀態(tài),水平行走 | 1.35 | 0.98 | 0.65 |
緊急狀態(tài),由上向下 | 1.06 | 0.77 | 0.4 |
正常狀態(tài),水平行走 | 1.04 | 0.75 | 0.5 |
正常狀態(tài),由上向下 | 0.4 | 0.3 | 0.2 |
人員行走速度在疏散模型中的設(shè)置需要了解不同模型的默認(rèn)值,如Simulex疏散模型中默認(rèn)的人員行進(jìn)速度分男人、女人、兒童和長者四種,其步行速度及類型比例如表5-4-6。
表5-4-6 Simulex疏散模型中人員步行速度及類型比例
人員種類 | 正常速度(m/s) | 速度分布(m/s) |
男人 | 1.35 | 正態(tài)分布±0.2 |
女人 | 1.15 | 正態(tài)分布±0.2 |
兒童 | 0.9 | 正態(tài)分布±0.1 |
中老年人 | 0.8 | 正態(tài)分布±0.1 |
(2)建筑情況的影響。不同的建筑中由于功能、構(gòu)造、布置不同,對(duì)人員行走速度的影響不同,人員在不同建筑中步行速度的典型數(shù)值與建筑物使用功能的關(guān)系可參考表5-4-7。
表5-4-7 不同使用功能建筑中人員的步行速度
建筑物或房間的用途 | 建筑物的各部分分類 | 疏散 方向 | 步行速度(m/s) |
劇場及其他具有類似用途的建筑 | 樓梯 | 上 | 0.45 |
下 | 0.6 | ||
坐席部分 | — | 0.5 | |
樓梯及坐席以外的部分 | — | 1.0 | |
百貨商店,展覽館及其他具有類似用途的建筑或公共住宅樓,賓館及具有類似用途的其他建筑(醫(yī)院,診所及兒童福利設(shè)施室等除外) | 樓梯 | 上 | 0.45 |
下 | 0.6 | ||
樓梯以外的其他部分 | — | 1.0 | |
學(xué)校,辦公樓及具有類似用途的其他建筑 | 樓梯 | 上 | 0.58 |
下 | 0.78 | ||
樓梯以外的其他部分 | — | 1.3 |
(3)人員密度的影響。人員在自由行走時(shí)受到自身?xiàng)l件及建筑情況等因素的影響而速度各有差異,當(dāng)為疏散人群時(shí),其步行速度將受到人員密度的影響。人員的行走速度將在很大程度上取決于人員密度。
通常情況下,人員的疏散速度隨人員密度的增加而減小,人流密度越大,人與人之間的距離越小,人員移動(dòng)越緩慢;反之密度越小,人員移動(dòng)越快。國外研究資料表明:-般人員密度小于0.54人/㎡時(shí),人群在水平地面上的行進(jìn)速度可達(dá)70m/min并且不會(huì)發(fā)生擁擠,下樓梯的速度可達(dá)48~63m/min。相反,當(dāng)人員密度超過3.8人/㎡時(shí),人群將非常擁擠基本上無法移動(dòng)。一般認(rèn)為,在0.5~3.5人/㎡的范圍內(nèi)可以將人員密度和移動(dòng)速度的關(guān)系描述成直線關(guān)系。
Fruin 、Pauls 、Predtechenskii、Milinskii等人根據(jù)觀測結(jié)果,整理出了一組分別在出口、水平通道、樓梯間內(nèi)人員密度與人員行走速度的關(guān)系,并被美國《SFPE防火工程手冊》采用,如下圖5-4-13所示。
(引自美國《SFPE防火工程手冊》)
同時(shí),根據(jù)研究結(jié)果得到了人員行走速度與人員密度之間的關(guān)系式,不同密度下人員在平面的步行速度可根據(jù)下式計(jì)算得出
表5-4-8 人員在樓梯中的行走速度(引自美國《SFPE防火工程手冊》)
踏步高度/m | 踏步寬度/m | K |
0.20 | 0.25 | 1.00 |
0.18 | 0.25 | 1.08 |
0.17 | 0.30 | 1.16 |
0.17 | 0.33 | 1.23 |
3.出口處人流的比流量
建筑物的出口在人員疏散中占有至關(guān)重要的地位,對(duì)出口寬度的合理設(shè)計(jì)能避免疏散時(shí)發(fā)生堵塞,有利于疏散順利進(jìn)行。我國目前的建筑規(guī)范中主要是通過控制建筑物的出口、樓梯、門等寬度來進(jìn)行疏散設(shè)計(jì),同時(shí),性能化防火設(shè)計(jì)中對(duì)建筑物安全性的評(píng)估同樣需要考慮出口寬度的問題,以衡量火災(zāi)時(shí)能否保證人員通過這些出口順利逃生。無論是規(guī)范的規(guī)定還是性能化設(shè)計(jì)的方式,一般都是根據(jù)總?cè)藬?shù)按單位寬度的人流通行能力及建筑物容許的疏散時(shí)間來控制建筑物的出口總寬度。因此,人員疏散參數(shù)確定中必須考慮出口處人流的比流量。
比流量是指建筑物出口在單位時(shí)間內(nèi)通過單位寬度的人流數(shù)量(單位:人/(m·s)),比流量反映了單位寬度的通行能力。根據(jù)對(duì)多種建筑的觀測結(jié)果,比流量在水平出口、通道處和在樓梯處不同,而不同的人員密度也將影響比流量。
圖5-4-14顯示了不同的疏散走道上流出系數(shù)(比流量)與人員密度的關(guān)系,由圖可以看出,首先,隨著人員密度的增大,單位面積內(nèi)的人員數(shù)目增大,從而單位時(shí)間內(nèi)通過單位寬度疏散走道的人員數(shù)目也增大,當(dāng)人員密度增大到一定程度,疏散走道內(nèi)的人員過分擁擠,限制了人員行走速度,從而導(dǎo)致流出系數(shù)的減少。
圖5-4-14 不同疏散走道比流量與人員密度的關(guān)系
(引自美國《SFPE防火工程手冊》)
4.通道的有效寬度
大量的火災(zāi)演練實(shí)驗(yàn)表明人群的流動(dòng)依賴于通道的有效寬度而不是通道實(shí)際寬度,也就是說在人群和側(cè)墻之間存在一個(gè)“邊界層”。對(duì)于一條通道來說,每側(cè)的邊界層大約是0.15m,如果墻壁表面是粗糙的,那么這個(gè)距離可能會(huì)再大一些。而如果在通道的側(cè)面有數(shù)排座位,例如在劇院或體育館,這個(gè)邊界層是可以忽略的。在工程計(jì)算中應(yīng)從實(shí)際通道寬度中減去邊界層的厚度,采用得到的有效寬度進(jìn)行計(jì)算。表5-4-9給出了典型通道的邊界層厚度。
表5-4-9 典型通道的邊界層厚度(引自美國《SFPE防火工程手冊》)
類型 | 減少的寬度指標(biāo)/cm |
樓梯間的墻 | 15 |
扶手欄桿 | 9 |
劇院座椅 | 0 |
走廊的墻 | 20 |
其他的障礙物 | 10 |
寬通道處的墻 | 46 |
門 | 15 |
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