四、疏散場(chǎng)景確定

　　疏散場(chǎng)景設(shè)計(jì)需要考慮影響人員安全疏散的諸多影響因素，特別是疏散通道的情況、人員狀態(tài)(如人員密度、對(duì)建筑的熟悉程度等)、火災(zāi)煙氣和人員的心理因素。根據(jù)煙氣計(jì)算的火災(zāi)場(chǎng)景建立相應(yīng)疏散模型，并應(yīng)考慮火災(zāi)煙氣阻塞出口的最不利工況，計(jì)算人員安全疏散時(shí)間。

　　(一)疏散過程

　　疏散是伴隨著新的沖動(dòng)的產(chǎn)生和在行動(dòng)過程中采取新的決定的一個(gè)連續(xù)的過程。在某種程度上一種簡(jiǎn)化過程的方法就是從工程學(xué)的角度將疏散過程分為三個(gè)階段：

　�、俨煊X(外部刺激)

　�、谛袨楹头磻�(yīng)(行為舉止)

　�、圻\(yùn)動(dòng)(行動(dòng))

　　此時(shí)，人員的信息處理過程見圖4-3-5-3所示。

圖4-3-5-3 人員的信息處理過程

　　(二)安全疏散標(biāo)準(zhǔn)

　　如果人員疏散到安全地點(diǎn)所需要的時(shí)間小于通過判斷火場(chǎng)人員疏散耐受條件得出的危險(xiǎn)來臨時(shí)間，并且考慮到一定的安全余量，則可認(rèn)為人員疏散是安全的，疏散設(shè)計(jì)合理;反之則認(rèn)為不安全，需要改進(jìn)設(shè)計(jì)。

　　疏散時(shí)間(RSET)包括疏散開始時(shí)間(tstart)和疏散行動(dòng)時(shí)間(taction)兩部分。疏散時(shí)間預(yù)測(cè)將采用以下方法：

　　RSET=tstart+taction (4-3-5-6)

　　1.疏散開始時(shí)間(tstart)

　　疏散開始時(shí)間即從起火到開始疏散的時(shí)間，一般地，疏散開始時(shí)間與火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)，起火場(chǎng)所、人員相對(duì)位置，疏散人員狀態(tài)及狀況、建筑物形狀及管理狀況，疏散誘導(dǎo)手段等因素有關(guān)。疏散開始時(shí)間(tstart)可分為探測(cè)時(shí)間(td)、報(bào)警時(shí)間(ta)和人員的疏散預(yù)動(dòng)時(shí)間(tpre)。

　　tstart = td + ta + tpre (4-3-5-7)

　　其中：

　　探測(cè)時(shí)間(td)：火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展將觸發(fā)火災(zāi)探測(cè)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。

　　報(bào)警時(shí)間(ta)：從探測(cè)器動(dòng)作或報(bào)警開始至警報(bào)系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)間。

　　人員的疏散預(yù)動(dòng)時(shí)間(tpre)：人員的疏散預(yù)動(dòng)時(shí)間為人員從接到火災(zāi)警報(bào)之后到疏散行動(dòng)開始之前的這段時(shí)間間隔，包括識(shí)別時(shí)間(trec)和反應(yīng)時(shí)間(tres)。

　　tpre=trec + tres (4-3-5-8)

　　其中：

　　識(shí)別時(shí)間(trec)為從火災(zāi)報(bào)警或信號(hào)發(fā)出后到人員還未開始反應(yīng)的這一時(shí)間段。當(dāng)人員接受到火災(zāi)信息并開始作出反應(yīng)時(shí)，識(shí)別階段即結(jié)束。

　　反應(yīng)時(shí)間(tres)：為從人員識(shí)別報(bào)警或信號(hào)并開始做出反應(yīng)至開始直接朝出口方向疏散之間的時(shí)間。與識(shí)別階段類似，反應(yīng)階段的時(shí)間長(zhǎng)短也與建筑空間的環(huán)境狀況有密切關(guān)系，從數(shù)秒鐘到數(shù)分鐘不等。

　　2.疏散行動(dòng)時(shí)間(taction)

　　疏散行動(dòng)時(shí)間(taction)即從疏散開始至疏散到安全地點(diǎn)的時(shí)間，它由疏散動(dòng)態(tài)模擬模型模擬得到。疏散行動(dòng)時(shí)間預(yù)測(cè)是基于建筑中人員在疏散過程中是有序進(jìn)行，不發(fā)生恐慌為前提的。

　　圖4-3-5-4 火災(zāi)發(fā)展與人員疏散過程關(guān)系

　　如上圖所示，考慮到疏散過程中存在的某些不確定性因素(實(shí)際人員組成、人員狀態(tài)等)，需要在分析中考慮一定的安全余量以進(jìn)一步提高建筑物的疏散安全水平。安全余量的大小應(yīng)根據(jù)工程分析中考慮的具體因素，計(jì)算模擬結(jié)果的準(zhǔn)確程度以及參數(shù)選取是否保守，是否考慮到了足夠的不利情況(如，考慮在火災(zāi)區(qū)附近的疏散出口被封閉)等多方面確定。

　　(三)疏散相關(guān)參數(shù)計(jì)算

　　1.火災(zāi)探測(cè)時(shí)間

　　設(shè)計(jì)方案中所采用的火災(zāi)探測(cè)器類型和探測(cè)方式不同，探測(cè)到火災(zāi)的時(shí)間也不相同。通常，感煙探測(cè)器要快于感溫探測(cè)器，感溫探測(cè)器要快于自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)噴頭的動(dòng)作時(shí)間，線型感煙探測(cè)器的報(bào)警時(shí)間與探測(cè)器安裝高度以及探測(cè)間距有關(guān)，圖像火焰探測(cè)器則與火焰長(zhǎng)度有關(guān)。因此，在計(jì)算火災(zāi)探測(cè)時(shí)間時(shí)可以通過計(jì)算火災(zāi)中煙氣的減光度、溫度或火焰長(zhǎng)度等特性參數(shù)來預(yù)測(cè)火災(zāi)探測(cè)時(shí)間。

　　一般情況下，對(duì)于安裝火災(zāi)感溫探測(cè)器的區(qū)域，火災(zāi)探測(cè)時(shí)間可采用DETACT分析軟件進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)于安裝火災(zāi)感煙探測(cè)器的區(qū)域，火災(zāi)可以通過計(jì)算各火災(zāi)場(chǎng)景內(nèi)煙感探測(cè)器動(dòng)作時(shí)間來確定。為了安全起見，也可將噴淋頭動(dòng)作的時(shí)間作為火災(zāi)探測(cè)時(shí)間。

　　2.疏散準(zhǔn)備時(shí)間

　　發(fā)生火災(zāi)時(shí)，通知人們疏散的方式不同，建筑物的功能和室內(nèi)環(huán)境不同，人們得到發(fā)生火災(zāi)的消息并準(zhǔn)備疏散的時(shí)間也不同。BSDD240中提供了預(yù)測(cè)火災(zāi)確認(rèn)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如表4-3-5-5所示，可供分析時(shí)參考。

　　表4-3-5-5 各種用途的建筑物采用不同報(bào)警系統(tǒng)時(shí)的人員識(shí)別時(shí)間統(tǒng)計(jì)結(jié)果

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)。

　　3.疏散開始時(shí)間

　　疏散開始時(shí)間包括火災(zāi)探測(cè)時(shí)間和疏散準(zhǔn)備時(shí)間兩部分，可根據(jù)前面的分析結(jié)果相加得到。當(dāng)采用日本避難安全檢證法提供的疏散時(shí)間預(yù)測(cè)模型時(shí)，疏散開始時(shí)間按如下公式計(jì)算：

　　(4-3-5-9)

　　式中，tstart —疏散開始時(shí)間，min;

　　A—為火災(zāi)區(qū)域建筑面積，m2;

　　(四)人員數(shù)量

　　人員數(shù)量通常由區(qū)域的面積和該區(qū)域內(nèi)的人員密度的乘積來確定。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)主方和設(shè)計(jì)方能夠確定未來建筑內(nèi)的最大容量時(shí)，則按照該值確定疏散人數(shù)。否則，需要參考國(guó)內(nèi)、國(guó)外相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，由相關(guān)各方協(xié)商確定。下面是在商業(yè)建筑人員疏散分析中經(jīng)常采用的確定疏散人數(shù)的方法。

　　例如《商店建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ 48規(guī)定，商店?duì)I業(yè)部分疏散人數(shù)的計(jì)算，可按每層營(yíng)業(yè)廳和為顧客服務(wù)用房的面積總數(shù)乘以換算系數(shù)(人/m2)來確定：第 一、二層，每層換算系數(shù)為0.85;第三層，換算系數(shù)為0.77;第四層及以上各層，每層換算系數(shù)為0.60。

　　NFPA101提供的人員密度數(shù)據(jù)如下表所示。

　　表4-3-5-6 NFPA101 人員密度

場(chǎng)     合	人員密度m2/人
商務(wù)區(qū)/辦公室區(qū)(層)	9.3
游泳池（水面區(qū)域）	4.6
游泳池（池岸區(qū)域）	2.8
食堂/餐廳	1.25
有設(shè)備的健身房	4.6
室內(nèi)溜冰場(chǎng)	4.6

　　日本《避難安全檢證法》提供的人員密度數(shù)據(jù)如下表所示。

　　表4-3-5-7 日本《避難安全檢證法》中人員密度

場(chǎng)    合	人員密度m2/人
辦公室、會(huì)議室	8
餐飲場(chǎng)所	1.5
自由活動(dòng)/通行區(qū)域	2

　　(五)人員行進(jìn)速度

　　人的行進(jìn)速度與人員密度、年齡和靈活性有關(guān)。當(dāng)人員密度小于0.5人/m2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)51～63m/min。相反，當(dāng)人員密度大于3.5人/m2時(shí)，人群將非常擁擠基本上無法移動(dòng)。研究表明，人員密度和行進(jìn)速度之間存在式4-3-5-10所示的關(guān)系，

　　用數(shù)學(xué)表達(dá)式可表示為：

　　(4-3-5-10)

　　式中 V—人員行進(jìn)速度，m/min;

　　D—人員密度(不小于0.5),人/m2。

　　K—系數(shù)，對(duì)于水平通道K=84.0，對(duì)于樓梯臺(tái)階K=51.8(G/R)1/2，G與R分別表示踏步的寬度和高度。

　　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(zhǎng)者四種，其步行速度如下表所示。

　　表4-3-5-8 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
男人	1.35	正態(tài)分布±0.2m/s
女人	1.15	正態(tài)分布±0.2m/s
兒童	0.9	正態(tài)分布±0.1m/s
長(zhǎng)者	0.8	正態(tài)分布±0.1m/s

　　(六)流動(dòng)系數(shù)

　　人員密度與對(duì)應(yīng)的人流速度的乘積，即單位時(shí)間內(nèi)通過單位寬度的人流數(shù)量，稱為流動(dòng)系數(shù)(specific flow)。流動(dòng)系數(shù)反映了單位寬度的通行能力。如下式所示：

　　(4-3-5-11)

　　式中 F —流動(dòng)系數(shù)，(人/min)/m;

　　V —人員行進(jìn)速度，m/min;

　　D —人員密度,人/m2。

　　對(duì)大多數(shù)通道來說，通道寬度是指通道的兩側(cè)墻壁之間的寬度。但是大量的火災(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”。下面的表4-3-5-9給出了典型通道的邊界層厚度。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4-3-5-9 通道的邊界層厚度

類型	減少的寬度指標(biāo)
樓梯間的墻	15㎝
扶手欄桿	9㎝
劇院座椅	0㎝
走廊的墻	20㎝
其它的障礙物	10㎝
寬通道處的墻	<46㎝
門	15㎝

　　(七)安全裕度

　　在疏散行動(dòng)時(shí)間的計(jì)算中，有些計(jì)算模型假設(shè)疏散人員具有相同的特征，在疏散開始過程中疏散人員按既定的疏散路徑有序地進(jìn)行疏散，在疏散過程中人流的流量與疏散通道的寬度成正比分配，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等等。

　　考慮到危險(xiǎn)來臨時(shí)間和疏散行動(dòng)時(shí)間分析中存在的不確定性，需要增加一個(gè)安全余量。當(dāng)危險(xiǎn)來臨時(shí)間分析與疏散時(shí)間分析中，計(jì)算參數(shù)選取為相對(duì)保守值時(shí)，安全裕度可以取小一些，否則，安全裕度應(yīng)取較大值。依據(jù)《消防安全工程師指南》的建議，安全裕度可取為0～1倍的疏散行動(dòng)時(shí)間。

　　對(duì)于商業(yè)建筑來說，由于人員類型復(fù)雜，對(duì)周圍的環(huán)境和疏散路線并不都十分熟悉，所以在考慮安全裕度的選擇時(shí)，取值建議不應(yīng)小于0.5倍的疏散行動(dòng)時(shí)間。

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