四、疏散場景確定

　　疏散場景設(shè)計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)煙氣計算的火災(zāi)場景建立相應(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，計算人員安全疏散時間。

　　(一)疏散過程

　　疏散是伴隨著新的沖動的產(chǎn)生和在行動過程中采取新的決定的一個連續(xù)的過程。在某種程度上一種簡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階段：

　�、俨煊X(外部刺激)

　　②行為和反應(yīng)(行為舉止)

　�、圻\動(行動)

　　此時，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所需要的時間小于通過判斷火場人員疏散耐受條件得出的危險來臨時間，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)計合理;反之則認(rèn)為不安全，需要改進(jìn)設(shè)計。

　　疏散時間(RSET)包括疏散開始時間(tstart)和疏散行動時間(taction)兩部分。疏散時間預(yù)測將采用以下方法：

　　RSET=tstart+taction (4-3-5-6)

　　1.疏散開始時間(tstart)

　　疏散開始時間即從起火到開始疏散的時間，一般地，疏散開始時間與火災(zāi)探測系統(tǒng)、報警系統(tǒng)，起火場所、人員相對位置，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)。疏散開始時間(tstart)可分為探測時間(td)、報警時間(ta)和人員的疏散預(yù)動時間(tpre)。

　　tstart = td + ta + tpre (4-3-5-7)

　　其中：

　　探測時間(td)：火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展將觸發(fā)火災(zāi)探測與報警裝置而發(fā)出報警信號，使人們意識到有異常情況發(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)征兆的時間。

　　報警時間(ta)：從探測器動作或報警開始至警報系統(tǒng)啟動的時間。

　　人員的疏散預(yù)動時間(tpre)：人員的疏散預(yù)動時間為人員從接到火災(zāi)警報之后到疏散行動開始之前的這段時間間隔，包括識別時間(trec)和反應(yīng)時間(tres)。

　　tpre=trec + tres (4-3-5-8)

　　其中：

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

　　反應(yīng)時間(tres)：為從人員識別報警或信號并開始做出反應(yīng)至開始直接朝出口方向疏散之間的時間。與識別階段類似，反應(yīng)階段的時間長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.疏散行動時間(taction)

　　疏散行動時間(taction)即從疏散開始至疏散到安全地點的時間，它由疏散動態(tài)模擬模型模擬得到。疏散行動時間預(yù)測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)計算

　　1.火災(zāi)探測時間

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

　　一般情況下，對于安裝火災(zāi)感溫探測器的區(qū)域，火災(zāi)探測時間可采用DETACT分析軟件進(jìn)行預(yù)測。對于安裝火災(zāi)感煙探測器的區(qū)域，火災(zāi)可以通過計算各火災(zāi)場景內(nèi)煙感探測器動作時間來確定。為了安全起見，也可將噴淋頭動作的時間作為火災(zāi)探測時間。

　　2.疏散準(zhǔn)備時間

　　發(fā)生火災(zāi)時，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)備疏散的時間也不同。BSDD240中提供了預(yù)測火災(zāi)確認(rèn)時間的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，如表4-3-5-5所示，可供分析時參考。

　　表4-3-5-5 各種用途的建筑物采用不同報警系統(tǒng)時的人員識別時間統(tǒng)計結(jié)果

建筑物用途及特性	人員響應(yīng)時間（min）
	報警系統(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)，對建筑物、報警系統(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)，對建筑物、報警系統(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)，但對建筑物、報警系統(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)，對建筑物、報警系統(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

　　表中的報警系統(tǒng)類型為：

　　W1-實況轉(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、警笛或其他類似報警裝置的報警系統(tǒng)。

　　3.疏散開始時間

　　疏散開始時間包括火災(zāi)探測時間和疏散準(zhǔn)備時間兩部分，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間預(yù)測模型時，疏散開始時間按如下公式計算：

　　(4-3-5-9)

　　式中，tstart —疏散開始時間，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)計方能夠確定未來建筑內(nèi)的最大容量時，則按照該值確定疏散人數(shù)。否則，需要參考國內(nèi)、國外相關(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)計規(guī)范》JGJ 48規(guī)定，商店營業(yè)部分疏散人數(shù)的計算，可按每層營業(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     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	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    合	人員密度m2/人
辦公室、會議室	8
餐飲場所	1.5
自由活動/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，人群在水平地面上的行進(jìn)速度可達(dá)70m/min并且不會發(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，人群將非常擁擠基本上無法移動。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)，對于水平通道K=84.0，對于樓梯臺階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
長者	0.8	正態(tài)分布±0.1m/s

　　(六)流動系數(shù)

　　人員密度與對應(yīng)的人流速度的乘積，即單位時間內(nèi)通過單位寬度的人流數(shù)量，稱為流動系數(shù)(specific flow)。流動系數(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 —流動系數(shù)，(人/min)/m;

　　V —人員行進(jìn)速度，m/min;

　　D —人員密度,人/m2。

　　對大多數(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)演練實驗表明人群的流動依賴于通道的有效寬度而不是實際寬度，也就是說在人群和側(cè)墻之間存在一個“邊界層”。下面的表4-3-5-9給出了典型通道的邊界層厚度。在工程計算中應(yīng)從實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

　　在疏散行動時間的計算中，有些計算模型假設(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。

　　考慮到危險來臨時間和疏散行動時間分析中存在的不確定性，需要增加一個安全余量。當(dāng)危險來臨時間分析與疏散時間分析中，計算參數(shù)選取為相對保守值時，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倍的疏散行動時間。

　　對于商業(yè)建筑來說，由于人員類型復(fù)雜，對周圍的環(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，取值建議不應(yīng)小于0.5倍的疏散行動時間。

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