学校的教学楼是一个人员集中的场所在这种专用教学楼中

1、大学生科研创新项目研究报告项目名称：人员密集场所火灾事故的应急疏散 博学楼火灾事故人员安全疏散问题探讨项目类型：重点项目项目年度：2011年项目负责人：刘舒怡（学号：2008082129）负责人院（系）：安全与环境工程学院专业（方向）：安全工程（注册安全工程师）项目组成员：张伟、沈雪、罗菁、范金涛指导教师：吕淑然 教授教务处 制二一二年人员密集场所火灾事故的应急疏散 博学楼火灾事故人员安全疏散问题探讨【摘 要】近年来，人员密集场所的火灾事故时有发生，且造成的人员伤害、经济损失巨大，社会影响恶劣。高校是一个聚集了莘莘学子求学解惑的地方，人员密度大，一旦发生紧急情况，安全疏散是一个大问题。所以，针

2、对首都经济贸易大学博学楼人员在火灾事故下安全疏散的问题，采用了问卷调查、经验公式和仿真模拟三种方法，分别研究了人员疏散时的行为特征、不同模式下疏散所用时间以及楼梯对疏散效果的影响，并在综合分析研究结果的基础上，最终得出结论：演习培训经历、确保疏散通道的畅通、合理安排学生分布和学校的合理引流、分流机制等疏散机制对于人员在火灾积极有效的疏散中有显著的积极影响，同时还分析了运用经验公式和模拟疏散两种方法计算的博学楼火灾事故人员疏散时间，并比较不同方法计算值的参考价值。【关键词】人员疏散；密集场所；问卷调查；经验公式；仿真模拟Emergency evacuation in crowded places

3、 when fire accidentDiscussion on safe evacuation in Bo Xue building in case of fire【abstract】In recent years, fire accidents in crowed places have occurred from time to time, which bring about severe personal injury, huge economic losses and adverse social impact. College and university is a collect

4、ion of our students to seek knowledge and unlock secrets. Since college has a very high population density, safe evacuation becomes a big issue in case of an emergency. When it comes to the safe evacuation in the event of fire accident in Bo Xue building, Capital University of Economics and Business

5、, this paper adopts to three methods, consisting of questionnaire, empirical formula and simulation. Based on varied approaches, we respectively study behavioral characteristics when fire, evacuation time in different modes and influence of stairway on evacuation. And through further comprehensive a

6、nalysis of the results, we arrive at an important conclusion that training experiences, unobstructed evacuation routes, reasonable drainage and diversion, sound spatial distribution of students have significantly positive impact on emergency evacuation. Moreover, the thesis analyzes and compares eva

7、cuation time calculated with the two different methods and they are both of great reference value.【key words】evacuation; crowded places; questionnaire; empirical formula; simulation1 引言51.1 人员密集场所概念51.2 研究主要内容51.3 国内外研究进展52 人员疏散中人员行为调查分析72.1 问卷设计及结果72.1.1 调查问卷设计72.1.2 调查结果：82.2 调查结果相关性分析102.2.1 SPSS

8、数据分析原理112.2.2 人员疏散行为反应与人员特性的关系122.3 小结183 人员疏散时间预测评估193.1 Togawa 疏散经验公式193.2 典型疏散模式203.2.1 疏散模式一203.2.2 疏散模式二203.3 小结204 仿真模拟214.1 Pathfinder模拟软件214.2 疏散情景设计及模型建立214.2.1 情景设定214.2.2 模型建立224.3 模拟结果224.3.1 疏散时间224.3.2 楼梯的使用情况234.4 小结245 结论25参考文献26附录27致谢语281 引言自1999年我国普通高校开始扩招以来，其招生人数由1998年的108万增至2011年

9、的660万。高校扩招满足了我国现阶段经济高速发展的要求，但同时也对我国高等教育资源的承受能力提出了严峻的挑战。调查中发现，高校火灾同一般的火灾相比，无论是在人员素质还是在火灾环境都具有特殊性，所以有必要加强对校园火灾人员疏散的研究。同时，火灾中人的反应行为的研究，对于建筑防火性能化设计和建立疏散救援系统具有重要的参考价值。教学楼是一个人员集中的场所，在这种专用教学楼中，学生人数密度大，而且具有较高的火灾负荷和较多的起火因素，一旦发生火灾，火灾及其烟气蔓延很快，容易造成严重的人员伤亡1。所以，针对首都经济贸易大学五号教学楼火灾事故，采用了问卷调查、经验公式和疏散模拟三种方法对火灾中逃生行为反应进

10、行了研究和分析。1.1 人员密集场所概念人员密集场所，顾名思义是指人员相对集中的地方，学术上是指设置有同一时间内聚集人数超过50人的公共活动场所的建筑。他们向社会公众开放，供公众休闲、娱乐、学习、购物以及宗教等2。其中，学校的教学楼就属于典型的人员密集场所之一。大体说来人员密集场所有以下特点：（1）场所的使用功能复杂且多变化，消防安全管理制度不健全。（2）人员疏散存在困难。（3）装修精美且高档，但火灾发生频率高2。1.2 研究主要内容针对首都经济贸易大学博学楼人员在火灾事故下安全疏散的问题，采用了问卷调查、经验公式和仿真模拟三种方法3，分别研究了人员疏散时的行为特征、不同模式下疏散所用时间以及

11、楼梯对疏散效果的影响，最终得出有利于人员安全疏散的因素。1.3 国内外研究进展国内外对火灾中人的心理和行为学研究很多，如Malcdm Hardy和Steve Hayes在对其他心理学的研究进行总结的基础上，论述了在紧急状态下人的反应；Latane和Darley也曾做过一个简单又著名的实验等4。另外，NIST的研究人员围绕人员疏散安全展开研究，其中有不少文献较详细的讨论了火灾期间人员的心理反应56。除了运用心理学研究人员疏散外，20世纪80年代起，随着计算机的发展，国内外开发了许多用以描述建筑疏散特性的模型。有关文献统计，已经完成的和正在开发的不同的疏散模型有22 种之多。近年来，国外研究机构开

12、发出一些高水平的人员安全疏散模型，众多的消防安全工程师利用这些分析设计工具对各类建筑中人员的安全疏散进行评估，取得了令人嘱目的效果。未来疏散模型方面的研究的一个明显的趋势就是模型将包含更多的行为细节，注重人行为的因素，并考虑不同特性人的疏散行为和对整体疏散时间的影响7。我国关于人员疏散的研究起步较晚，但随着经济的飞速发展和城市化发展水平的不断提高，体积庞大、构造复杂的建筑平地而起，人们对建筑物安全疏散也越来越关注，加之国家在相关法律中明确规定“建筑物在设计之初要充分考虑到人员疏散问题”，并详细做出了具体标准的规定，使得我国在人员疏散问题研究取得一定进展。但由于国内缺乏对中国人群的一些基本形体和

13、行动能力方面的基本数据，所以在人的行为特征方面只能根据国外的数据和经验来确定8。未来的研究方向将更加针对中国人的特性，运用现代的科学技术分析研究人员疏散问题。2 人员疏散中人员行为调查分析人员疏散行为是指人员在紧急情况下，疏散过程中体现的包括心理和行为上的一系列反应。本文通过问卷的调查方式研究人员在疏散中的行为特征，并采用SPSS列联表分析（CROSSTAB）对调查结果进行相关性分析，从中找出人员的疏散行为与人员特性之间的关系。2.1 问卷设计及结果问卷调查是调查者运用统一设计的问卷向被选取的调查对象了解情况或征询意见的调查方法。研究者将所要研究的问题编制成问题表格，以邮寄方式、当面作答或者追

14、踪访问方式填答，从而了解被试对某一现象或问题的看法和意见9。2.1.1 调查问卷设计本问卷以火灾为例，重点研究教学楼大学生疏散行为。重点考察的疏散行为有：发生火灾的第一反应、疏散路径的选择、对烟气的反应、疏散中的社会行为等1011。参与本次问卷调查的为首都经济贸易大学在校生，年龄1923岁。由于大学生这一特殊的身份，被调查者具有年龄相似、教育背景统一、身体状况良好、行为敏捷等特征。被调查者发放调查问卷160份，收回了160份，有效问卷160份，回复率100%。问卷的变量定义见表1：表1 问卷变量设计变量类型变量名称人员特征性别演习经历火灾经历人员行为反应观察疏散标志听到消防警报第一反应选择逃生

15、路线的依据楼梯内遇到烟气的反应对通道拥堵的反应疏散中的社会行为帮助他人做组织者2.1.2 调查结果：1）人员特征调查对象人员特征包括性别、演习经历、火灾经历，其调查结果见表2、表3、表4。表2 性别频数百分比男8251.3%女7848.7%总计160100%表3 演习经历频数百分比是12276.3%否3823.7%总计160100%表4 火灾经历频数百分比是2616.3%否13483.7%总计160100%可见，调查对象的性别比例比较协调，由于调查人员都是在校大学生，年龄介于1923岁，对于教学楼这个人员密集场所有很强的针对性。76.3%的人参加过消防演习或培训，16.3%的人经历过火灾。2）

16、行为反应学生在教学楼中是否会主动了解疏散标志、听到报警的第一反应如何、疏散路径的选择依据、对烟气的反应等疏散行为1213，调查结果见表5、表6、表7、表8、表9。在进入密集场所时，留心观察疏散标志是个好习惯。表5显示，将近80%的人主动观察疏散指示标志。表5 是否会主动观察疏散标志频数百分比是12779.4%否4320.6%总计160100%表6反映出了学生听到消防警报的第一反应。结果表明，46.3%的人在听到消防警报后立即撤离，多数人选择通过各种方式确认灾害信息，这符合真实火灾中的情况。表6 听到报警第一反应频数百分比看周围人反应4427.5%立即撤离7446.3%亲自求证3320.6%其他

17、95.6%总计160100%表7反映人员选择逃生路径的依据。按照疏散标志指示的路线撤离的人高达72.5%，可见，在人员密集场所中，在没有工作人员引导的情况下，绝大多数人都会按照疏散指示标志疏散，所以，保证疏散指示标志的正常工作和所指示安全通道的畅通对大型公共建筑的安全疏散是至关重要的。表7 如何选择逃生路线频数百分比跟大多数人一起逃生2515.6%沿着进入建筑的路线逃生1911.9%按照疏散标志指示的路线逃离11672.5%总计160100%表8反映学生在楼梯间遇到越来越浓的的烟气时的行为反应。16.3%的人穿越烟气继续疏散，这种做法是不可取的。多数人选择的是后撤，10.6%的人选择其他（出现

18、最多的回答是：用湿毛巾捂住口鼻，压低身体，继续向下疏散），这部分人能想到采取保护措施后穿越烟气，体现出较高的心理素质和安全知识。表8 楼梯内遇到烟气怎么办频数百分比穿越烟气继续疏散2616.3%后撤，另寻出口11773.1%其他1710.6%总计160100%表9反应学生遇到通道拥堵时的行为。高达82.5%的人选择另寻其他出口，只有11.9%的人排队等待。这个结果显示出，在紧急状态下，人员没有排队等待的耐心，也不会盲目的选择穿越烟气这种危险的疏散行为，一旦发现通道拥堵，大多数人将改从其他通道疏散。表9 通道拥堵怎么办频数百分比排队等待1911.9%向前挤95.6%另外寻找其他出口13282.5

19、%总计160100%3）疏散中的社会行为在突发紧急情况下，正常的社会秩序被打乱，每个人在疏散中如何处理与他人的关系不仅关系个人安危，也影响他人甚至群体的命运。人员在疏散中是否会像平常一样相互协调和礼让、发现有人跌倒是否会上前帮助、是否愿意站出来维持秩序组织大家有序疏散的统计结果见表10、表11。表10显示，在是否扶助他人的问题上，85%的人表示，如果有人跌倒或行动不便，自己愿意帮助他们，表示出乐于助人的品质。在紧急情况下，人们在逃生过程中仍然乐意帮助他人，既是高尚品德的体现，同时在一定程度上也有利于群体顺利疏散。表10 是否愿意帮助他人频数百分比是13685%否2415%总计160100%表1

20、1显示，68.1%的人，如果现场局面非常混乱，愿意站出来维持秩序，组织大家有序疏散。说明人们的社会责任感普遍较强。在疏散中，能有一些这样的人第一时间站出来，稳定群体情绪，组织大家有序疏散，将大大提高群体逃生的几率，这对人员疏散，尤其是在密集场所是十分有帮助的。表11 是否愿意维持秩序频数百分比是10968.1%否5131.9%总计160100%2.2 调查结果相关性分析运用SPSS统计软件分析火灾疏散中人员的各种行为与人员特性之间的关系。 SPSS数据分析原理问卷中的变量均为分类变量，本文的目标是分析火灾疏散中人员的各种行为与人员特性之间的关系。在统计学中，一般用列联表显示两个分类变量的关系。

21、列联表是样本按两个或多个分类变量分类时所列出的频数表。一般地，若样本中的个体可按两个属性A 与B 分类，A 有R 个等级A1，A2，AR，B 有C 个等级B1，B2，BC，属于等级Ai 和Bj的个体的数目为Nij，Nij称为频数，将R×C 个Nij排列为一个R 行C 列的二维列联表，简称R×C 表。皮尔逊卡方检验是常用的检验两个分类变量是否独立的假设检验方法。它检验一个原假设H0：样本的观测频数分布与理论分布一致。原假设中的理论分布是指假设两个分类变量独立时的分布。2检验的第一步是通过比较观测频数与理论频数的差别来计算2统计值。对于R×C表，2统计值的计算见公式（

22、1）： （1）其中,Qij是第i行第j列处的观测频数，Eij是第i行第j列处的理论频数。根据原假设的理论分布，即假设两个分类变量独立，可推导出理论频数Eij的计算见公式（2）： （2）其中， （3） （4） （5）然后，将2统计值与自由度为(R 1)(C 1)的2分布曲线比较，计算p值。p值是在原假设为真的前提下出现观察样本以及更极端情况的概率。在皮尔逊双侧卡方检验中，p值为检验统计量X落在样本统计值2为端点的尾部区域内的概率的2 倍。当2统计值位于2分布曲线的右端时，见公式（6）p = 2P X >2 （6）当2计值位于2分布曲线的左端时，见公式（7）p = 2P X <2 （7

23、）最后，根据p值和显著性水平的大小关系，做出是否拒绝原假设的结论14。本文使用统计学专业软件SPSS 15.0，进行列联表分析（CROSSTAB），计算p值。设置两个常用的显著性水平0.01 和0.05，根据p值和显著性水平的大小关系做出结论：若p >0.05，不拒绝原假设H0，即A、B 两属性独立；若p <0.05，拒绝原假设H0，即A、B 两属性相关；特别地，若p <0.01，拒绝H0，A、B 两属性显著相关。 人员疏散行为反应与人员特性的关系将问卷中各行为反应与各人员特性两两进行皮尔逊卡方检验，两两变量间的p值的计算结果如下表12：表12 人员疏散行为反应与人员特性的相

24、关性性别演习经历火灾经历是否观察疏散标志0.4140.0010.021听到消防警报第一反应0.3430.2210.378如何选择逃生路线0.9370.0310.116楼梯内遇到烟气的反应0.6710.0030.146对通道拥堵的反应0.0040.0320.682是否愿意帮助他人0.5650.0540.208是否愿意做组织者0.0060.4000.088结果显示，p 值小于0.05 的关系有7组（表中用双下划线标出），分别为：是否观察疏散标志与演习培训经历和火灾经历相关，如何选择撤离路线主要与演习培训经历相关，楼梯内遇到烟气的反应与演习培训经历相关，对通道拥堵的反应与性别和演习培训经历相关，是否

25、愿意做疏散组织者主要与性别相关。听到消防警报第一反应、是否愿意帮助他人等行为上，不同特征的人员没有表现出明显的差异性。下面，对具有明显相关性的六组变量进行具体分析。（1）是否观察疏散标志与演习培训、火灾经历相关是否观察疏散标志与演习培训的p=0.001<0.01，说明二者显著相关。是否观察疏散标志与火灾经历的p=0.021<0.05，说明二者相关。表13得出，在参加过演习培训的人中，85.2%的人会主动观察疏散标志，比没有演习培训经历的人高近25个百分点（参加过演习培训的是85.2%，没参加过演习培训的是60.5%）。说明，培训演习能够大大提高人们的安全意识。表13 观察疏散标志与

26、演习培训经历的关系是否观察疏散标志总计会不会是否参加过演习或培训是数目10418122百分比85.2%14.8%100%否数目231538百分比60.5%39.5%100%总计数目12733160百分比79.4%20.6%100%图1 观察疏散标志与演习培训经历的关系表14得出，在有过火灾经历的人中，96.2%的人会主动观察疏散标志，比没有火灾经历的人高20个百分点（有过火灾经历的是96.2%，没有火灾经历的是76.1%）。说明，经历过火灾后人们会有所警惕。表14 观察疏散标志与火灾经历的关系是否观察疏散标志总计会不会是否有过火灾经历是数目25126百分比96.2%3.8%100%否数目102

27、32134百分比76.1%23.9%100%总计数目12733160百分比79.4%20.6%100%图2 观察疏散标志与火灾经历的关系（2）如何选择撤离路线与演习培训经历显著相关撤离路线选择与演习培训经历的p=0.031<0.05，说明二者相关。表15得出，参加过疏散演习的人群，选择按照疏散指示标志撤离的比例较没参加过的人高出12%（参加过疏散演习的是75.4%，没参加过疏散演习的是63.2%），没参加过疏散演习的人群，选择跟着他人一起撤离的比例较参加过的人高出17%（没参加过疏散演习的是28.9%，参加过疏散演习的是11.5%）。这说明，参加过疏散演习或培训的人，在逃生路径选择上表现

28、出更强的独立性，心理素质更好。表15 如何选择逃生路线与演习培训经历的关系如何选择逃生路线总计跟大多数人一起逃生沿着进入建筑的路线逃生按照疏散标志指示的路线逃离是否参加过演习或培训是数目141692122百分比11.5%13.1%75.4%100%否数目1132438百分比28.9%7.9%63.2%100%总计数目2519116160百分比15.6%11.9%72.5%100%图3 如何选择逃生路线与演习培训经历的关系（3）楼梯内遇到烟气的反应与演习培训经历显著相关人们在楼梯内遇到烟气的反应与演习培训经历的p=0.003<0.01，说明二者显著相关。表16得出，参加过疏散演习的人群，遇

29、到烟气选择另寻出口的比例较没参加过的人高近27%（参加过疏散演习的是79.5%，没参加过疏散演习的是52.6%），没参加过疏散演习的人群中，选择穿越烟气继续前进的比例较参加过的人高20%（没参加过疏散演习的是31.6%，参加过疏散演习的是11.5%）。这说明，参加过疏散演习或培训的人，遇到危险情况能更冷静、理智、正确的处理，而不是盲目、慌乱、一意孤行。表16 楼梯内遇到烟气的反应与演习培训经历的关系楼梯内遇到烟气怎么办总计穿越烟气继续疏散后撤，另寻出口其他是否参加过演习或培训是数目149711122百分比11.5%79.5%9.0%100%否数目1220638百分比31.6%52.6%15.8

30、%100%总计数目2611717160百分比16.3%73.1%10.6%100%图4 楼梯内遇到烟气的反应与演习培训经历的关系（4）对通道拥堵的反应与性别、演习培训相关对通道拥堵的反应与性别的p=0.001<0.01，说明二者显著相关。对通道拥堵的反应与演习培训的p=0.021<0.05，说明二者相关。表17得出，当通道拥堵时，男性另外寻找其他出口的比例要比女性高13个百分点（男性是89.0%，女性是75.6%），女性排队等候的比例要比男性高达近17%（女性是20.5%，男性是3.7%）。这可能是由于男女性格上的差异，男性更愿意选择主动出击，而不是坐以待毙。表17 通道拥堵的反应

31、与性别的关系通道拥堵怎么办总计排队等待向前挤另外寻找其他出口性别男数目367382百分比3.7%7.3%89.0%100%女数目1635978百分比20.5%3.8%75.6%100%总计数目199132160百分比11.9%5.6%82.5%100%图5 通道拥堵的反应与性别的关系表18得出，参加过演习培训的人，在通道拥堵的情况下，有86.9%的人选择另外寻找其他出口，这一比例要比未参加过演习培训的人高达18%（参加过演习培训的是86.9%，没参加过演习培训的是68.4%）。未参加过演习培训的人约有1/5会排队等待。这说明，有演习经历的人会更倾向于寻找解决方案，自救意识比较强，而不是坐以待毙

32、。表18 通道拥堵的反应与演习培训经历的关系通道拥堵怎么办总计排队等待向前挤另寻出口是否参加过演习或培训是数目115106122百分比9.0%4.1%86.9%100%否数目842638百分比21.1%10.5%68.4%100%总计数目19199132百分比11.9%11.9%5.6%82.5%图6 通道拥堵的反应与演习培训经历的关系（5）是否愿意做组织者与性别相关是否愿意做组织者与性别的p=0.006<0.01，说明二者显著相关。表18得出，男性中，愿意维持秩序的要比女性高20%（男性是78.0%，女性是57.7%），反应男性更愿意在紧急关头充当领导、英雄的角色。表18 是否愿意维持

33、秩序与性别的关系是否愿意维持秩序总计是否性别男数目641882百分比78.0%22.0%100%女数目453378百分比57.7%42.3%100%总计数目10951160百分比68.1%31.9%100%图7 是否愿意维持秩序与性别的关2.3 小结这部分通过问卷调查，获取了人员的主要疏散行为的一些统计特征。并分析了人员行为反应与人员特征的关系：（1）性别对人们在通道拥堵时的反应、是否愿意担当组织者的角色上影响较大。男性在困难面前更倾向于解决问题，并且愿意担当领导的责任。（2）演习培训经历对人员是否主动观察疏散标志、选择逃生路线、楼梯内遇到烟气的反应以及楼道拥堵的反应有影响，并且都是积极影响。

34、具有演习培训经历的人，平时更注意观察安全疏散标志，面对逃生更加理智、从容，有更强的独立性。调查结果说明，加强演习培训非常重要。（3）火灾经历与人员是否主动观察疏散标志相关。经历过火灾后，人员的自我保护意识会加强，特别是进入到新环境中，会更加留意周遭的环境。（4）听到消防警报第一反应和是否愿意帮助他人，不同特征的人员没有表现出明显的差异性。本问卷的结果表明，性别、演习培训经历、火灾经历对疏散行为有影响，尤其是演习培训经历的影响更为突出，在模型中应予以考虑。3 人员疏散时间预测评估疏散时间是人员疏散最重要的指标之一。关于疏散时间的计算，人们在理论分析、实验研究的基础上，总结出了一些经验公式。由于这

35、些公式计算简单方便，至今仍被广泛应用于安全疏散设计中。本文采用Togawa 疏散时间近似计算公式，就人员全部分布在教学楼第三层和人员平均分布在教学楼第一、二、三层2种典型疏散模式下人员疏散时间进行预测分析。3.1 Togawa 疏散经验公式Togawa 疏散时间近似计算公式工程实践中获得广泛应用。该公式主要应用于人员密集的公共场所的工程计算，包括两个时间要素，即人流时间和穿行时间。在工程计算中，将最后一道安全疏散门距疏散队列之首的距离表示为Lmin ，人群的步行速度表示为V(1m/s5m/s，一般保守取值为2m/s），假设当队列中的第一位疏散对象抵达该出口后，队列的疏散是连贯的。则可用公式（8

36、）求出人员建筑内疏散时间T： （8）疏散时间由两部分组成，即穿行时间和人流时间。穿行时间，见公式（9）： （9）人流时间，见公式（10）： （10）其中：Cb 表示通过安全出口的疏散能力，即单位流量（人/ms），一般取值为1.21.5人/m·s；Na表示建筑内的疏散总人数；Woff-b表示疏散出口的总有效宽度，即建筑物的对外出口的总宽度15。人员运动速度V和出口单位流量Cb是根据经验估计的，本文通过查阅相关实验数据对速度V和单位流量Cb进行取值。3.2 典型疏散模式3.2.1 疏散模式一疏散模式一是将情境假定为810名学生全部分布在博学楼第三层，在疏散时，他们在第三层就近选择疏散通道

37、到达一层大厅的疏散口。运用Togawa 疏散时间近似计算公式，取最后一道安全疏散门距疏散队列之首的距离Lmin为42m，人群在火灾情况下的步行速度V取0.9m/s16，则求得穿行时间t1为47s。取楼内疏散总人数Na为810人，疏散出口的总有效宽度Woff-b为7.6m，通过安全出口的疏散能力Cb 为1.3人/m·s17，求得人流时间t2为82s。那么，通过Togawa 公式得出，疏散总时间T= t1 + t2 = 47+ 82 = 129s 疏散模式二疏散模式二是将情境假定为810名学生平均分布在博学楼第一、二、三层，在疏散时，他们在各自楼层就近选择疏散通道到达一层大厅的疏散口。运

38、用Togawa 疏散时间近似计算公式，取最后一道安全疏散门距疏散队列之首的距离Lmin为24m，由于在模式二中人员分布较为离散，所以取人群的步行速度V取1.5m/s16，则求得穿行时间t1为16s。取楼内疏散总人数Na为810人，疏散出口的总有效宽度Woff-b为7.6m，通过安全出口的疏散能力Cb 为1.5人/m·s17，求得人流时间t2为71s。那么，通过Togawa 公式得出，疏散的总时间T= t1 + t2 = 16+ 71 = 87s3.3 小结以上是运用Togawa 公式针对人员全部分布在教学楼第三层和人员平均分布在教学楼第一、二、三层2种典型疏散模式下人员疏散时间进行的

39、预测分析。比较两种疏散模式下的疏散时间，不难看出模式二，即人员平均分布在教学楼第一、二、三层，这种情况下人员疏散时间要少得多，速度也相对快得多，人员也相对安全得多。这说明学校在安排学生上课时段、上课地点等情况时，要科学合理，既要考虑资源的最优利用，同时也要兼顾人员的安全疏散问题，不能将密集人流同一时间段安排在同一地点，这样容易在人员疏散时造成拥堵，不利于疏散。4 仿真模拟4.1 Pathfinder模拟软件人员疏散模型是目前人员疏散研究的主要方式。模型参数的取值以及模型验证需要实验数据的支持。本文采用疏散模型，对实验场景进行模拟分析。Pathfinder，是一套由美国的Thunder head

40、 engineering 公司研发的简单、直观、易用的新型的智能人员紧急疏散逃生评估系统。它利用计算机图形仿真和游戏角色领域的技术，对多个群体中的每个个体运动都进行图形化的虚拟演练，从而可以准确确定每个个体在灾难发生时最佳逃生路线和逃生时间18。4.2 疏散情景设计及模型建立4.2.1 情景设定模拟的场景位于博学楼三层，平面图见图8：图8 博学楼平面图如图8所示，共有1个300人阶梯教室、2个200人阶梯教室、4个大教室、2个中教室和3个小教室。另外，还有6个安全通道。根据调查，同一时间段，学生上课情况分布：每个300人阶梯教室有100名学生，每个200人阶梯教室有100名学生，每个大教室有8

41、0名学生，每个中教室有50名学生，每个小教室有30名学生。4.2.2 模型建立现在，运用Pathfinder软件模拟博学楼发生火灾时学生疏散情况，主要分析学生疏散所用时间和疏散选择路径。图9是Pathfinder模拟界面。图9 Pathfinder模拟界面4.3 模拟结果4.3.1 疏散时间经过Pathfinder软件的模拟，学生撤离三层所需的时间是52 s。从三层到一层最后一道安全疏散门，即博纳楼入口处，需经过两层的阶梯，每层阶梯的步行路程为10米，一层阶梯距离一层安全疏散门的最短距离为22米，人员在火灾情况下，由于拥堵，尤其是在楼梯间，所以步行速度被认定只有0.5m/s，所以人们从三层阶梯

42、到最后一道疏散门的时间为（10+10+22）/0.5=84s，即Pathfinder软件模拟的疏散时间为52+84=136s 。仿真模拟的疏散时间136s与Togawa经验公式的疏散时间129s有略微差异，造成差异的原因可能是：（1）经验公式是人们在理论分析、实验研究的基础上总结出来的，在不同的场合每种公式有不同的优势，Togawa公式主要被应用于人员密集的公共场所的工程计算，人流量大时比较适用，具有一定的参考性；但在经验公式中，参数取值一般是依据经验确定，在某个范围内取一个特定的数值，具有一定的随意性和主观性，存在误差。（2）软件模拟无法真实反应人的心理特性，且模型参数的取值以及模型验证需要

43、实验数据的支持，但软件模拟紧密结合了建筑物的结构,将演习中出现的楼梯口拥堵情况都有所考虑，两种方法各有侧重。4.3.2 楼梯的使用情况根据实际的楼梯使用情况, 在疏散人数一定的情况下, 模拟6个楼梯全部能正常使用和只有4个楼梯能正常使用两种情况下的疏散时间，如表19，分析比较不同数量的楼梯对疏散效果的影响, 同时表明楼梯内人员疏散速度缓慢是导致人员疏散完毕时间较长的主要原因。表19 不同数量的楼梯对疏散效果的影响6个楼梯全部能正常使用只有4个楼梯能正常使用疏散时间52 s84 s1）备用楼梯对疏散时间的影响教学楼共设有6个疏散楼梯，但一般情况下能正常使用的有4个，另外两个使用不太方便或被关闭。

44、下面用模拟的手段来量化疏散楼梯的使用数量对疏散结果的影响。下图为通过Pathfinder模拟6个楼梯全部能正常使用和只有4个楼梯能正常使用两种情况得到的疏散时间与未疏散人数关系图。由图10明显看出，如果另外两个楼梯能正常使用，可以明显提高疏散效率, 使疏散时间大大缩短。当6个楼梯都能正常使用时，疏散时间随着疏散人数的增加，缩短程度就愈加明显。图10 不同数量楼梯的疏散时间图2）楼梯内人员疏散速度缓慢是导致人员疏散完毕时间较长的主要原因。Pathfinder软件可以通过3D results viewer直接描绘疏散开始后各个时刻、各个场所的人员分布。图11是3D results viewer的截

45、图，通过图11可以看到，疏散开始后,人员迅速疏散至楼梯口,然后就全部堵在楼梯间内, 楼梯间内的人员疏散速度缓慢。从模拟计算的结果可以看出,疏散开始阶段楼梯内疏散通畅, 大约在18s后楼梯间开始出现堵塞现象, 到35s时, 楼梯间内出现了严重的堵塞现象, 此时人员的疏散速度极慢, 一直持续到42s时,人员疏散速度开始明显增大。第三层第二层第一层图11 疏散开始18s时三个楼层人员分布4.4 小结利用Pathfinder软件对我校教学楼进行人员疏散模拟计算, 对其疏散楼梯的使用数量和楼梯内人员的疏散缓慢对疏散时间的影响进行研究, 得到以下结论与建议:（1）疏散楼梯能否正常使用对疏散的时间影响甚大,

46、 楼梯的正常使用，可以明显提高疏散效率, 使疏散时间大大缩短，这对于紧急情况下，人员的安全撤离是非常有益的1920。（2）疏散开始后,人员均立即聚集到楼梯间处, 然后被堵在楼梯间内, 楼梯间内的人员疏散速度缓慢是影响整个教学楼疏散时间较长的主要因素。在紧急情况发生时, 教学楼的合理引流、分流等的疏散机制可以有效地避免疏散时人员的拥挤拥堵的现象。5 结论通过运用问卷调查、经验公式、仿真模拟三种方法对博学楼火灾情况下人员疏散的讨论，可以得出以下几点结论：（1）演习培训经历对于人员在火灾疏散中有显著的积极影响。面对危险，他们能更加从容、理智、正确的面对，同时还能引导、帮助到身边的人。所以，学校要注重

47、加强学生演习经历，指导学生正确的逃生方法。（2）要确保疏散通道的畅通。要安排专门的工作人员定时检查疏散通道能否正常使用，以防在紧急情况下通道能全部被使用，最大限度的利用起来，确保学生的安全。（3）运用Togawa 经验公式，针对人员全部分布在教学楼第三层和人员平均分布在教学楼第一、二、三层2种典型疏散模式下的人员疏散时间进行了预测分析，得出当人员分散开来、人流密度较小时，疏散时间少，疏散速度快。可见，学校在安排学生上课时段、上课地点等情况时，要根据自身建筑物的实际情况科学合理安排，既要考虑资源的最优利用，同时也要兼顾人员的安全疏散问题，不能将密集人流同一时间段安排在同一地点，这样容易在人员疏散

48、时造成拥堵，不利于疏散。（4）运用Togawa经验公式和仿真模拟对博学楼人员全部分布在教学楼第三层疏散时间进行了计算，经验公式得出的疏散时间为129s，仿真模拟得出的疏散时间为136s。Togawa公式主要被应用于人员密集的公共场所的工程计算，人流量大时比较适用，具有一定的参考性；但在经验公式中，参数取值一般是依据经验确定，在某个范围内取一个特定的数值，具有一定的随意性和主观性，存在误差。而软件模拟无法真实反应人的心理特性，且模型参数的取值以及模型验证需要实验数据的支持，但软件模拟紧密结合了建筑物的结构,将演习中出现的楼梯口拥堵情况都有所考虑，两种方法各有侧重。（5）学校合理的引流、分流等疏散机制是十分必要的。他可以有效避免疏散时人员的拥挤拥堵现象的发生。参考文献1 吕雷、程远平、王婕、高宇飞、刘静. 对学校教学楼人数及疏散速度的调查研究.安全，2006（1）2 赵祎.