高层建筑火灾中人员疏散策略研究

高层建筑火灾中人员疏散策略研究汇报人：王守奇2016200095PPT模板下载：/moban/行业PPT模板：/hangye/节日PPT模板：/jieri/PPT素材下载：/sucai/PPT背景图片：/beijing/PPT图表下载：/tubiao/优秀PPT下载：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/资料下载：/ziliao/PPT课件下载：/kejian/范文下载：/fanwen/试卷下载：/shiti/教案下载：/jiaoan/PPT论坛：

目录CONTENTS研究背景01研究现状02参考文献05研究意义03当前困难04PPT模板下载：/moban/行业PPT模板：/hangye/节日PPT模板：/jieri/PPT素材下载：/sucai/PPT背景图片：/beijing/PPT图表下载：/tubiao/优秀PPT下载：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/资料下载：/ziliao/PPT课件下载：/kejian/范文下载：/fanwen/试卷下载：/shiti/教案下载：/jiaoan/PPT论坛：

PARTONE研究背景研究背景4我国《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2002）里明确规定10层及10层以上或建筑高度超过28m的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。随着社会的进步、经济的发展，有限的空间和密集的人口使得高层建筑和超高层建筑已经成为我国各大城市建筑的主流。根据我国公安部消防局统计，截至2009年年底，我国内地高层建筑数量多达19万座，约有12.5万座居住建筑和约7万座的写字楼、酒店以及医院等公共建筑，其中1699座的高度都超过了100米，属于超高层建筑。观察家预测在未来的20年中国还将新建不少于5万座高层建筑。然而，高层建筑或超高层建筑的出现随之而来的是建筑及建筑内人员的安全性问题。由于，这些高层大型建筑物人群高度密集，一旦发生诸如火灾、地震、海啸，以及恐怖活动等自然或人为的突发性灾害，外部的救援又异常困难，如果没有合理的应急机制，安全有效的人员疏散策略，高层建筑内人员生命财产将遭受巨大的损失。

研究背景5高层建筑由于人员密度大，可燃物多，安全出口较少，最大的安全隐患就是火灾。高层建筑的防火、灭火一直是一个世界性的难题。人员的应急疏散是各国处置上述“天灾人祸”的重要手段。科学合理的安排人员的应急疏散工作对降低人员伤亡减少损失具有重要的社会意义和现实意义。高层建筑内人员的高层建筑结构复杂、人员密集、而疏散出口数量有限，如何减少排队、拥堵，以及可能出现的踩踏现象，有效安排疏散出口人员的分布，就涉及到人员疏散的管理策略问题。然而，建筑火灾中的人员疏散是涉及到相互作用相互影响的建筑结构、火灾场景，疏散人员的复杂系统，由于复杂系统研究具有难以解析建模及真实实验分析的困难,基于管理层面的高层建筑疏散策略的研究极为困难。正因为此，本研究将从管理层的视角应用复杂系统的研究方法探索人员疏散策略以及相关问题，为高层建筑火灾应急疏散管理与决策提供新的研究思路和方法。PARTTWO研究现状国内外研究现状7

火灾应急情景下的人员疏散过程是一个高度不确定性的、动态的过程。疏散过程中，人的心理意识作用、人与人、人与动态环境之间存在的频繁交互，以及其它一些看似很偶然的因素，都对疏散结果有着无法忽视和回避的影响。应对火灾突发事件的人员疏散研究早已成为国外以及近年来我国火灾科学研究的重要内容。8疏散研究的现状

火灾中人员疏散的研究主要经历了基于事故的调查研究、基于统计知识的分析研究、基于解析的模型研究，以及基于计算机的仿真研究。20世纪70年代，美国的Hans等就提出了用于估算疏散时间的简单统计公式，又称为疏散率模型，这也是最早用于疏散分析的模型。此外，早期代表性的研究还有日本的Togawak，英国的J.Fruin等，他们通过运用统计计量学等技术，从庞杂的资料中总结出了可以描述和量化人员流动特征的经验公式，为制定建筑物防火设计规范，以及进一步的深入研究都奠定了基础。英国的Sime在研究人员疏散过程阻塞状态下疏散者心理学基础上，提出了RSET(OccupantResponseShelterEscapeTimeline)模型的概念，把心理学、建筑学、管理学以及火灾报警设施的分布统一起来,从而计算最小疏散时间，用于指导人员的疏散。9疏散模型研究的现状

基于解析的疏散模型的研究是利用数学函数关系式来描述疏散特性。代表性的是网络流方法，又可细分为静态网络流法和动态网络流法。基于静态网络的模型易于求解，但不能反映实际疏散过程中应急场景随时间变化对疏散过程的动态影响。基于动态网络的模型虽然考虑了疏散过程随时间的变化情况。但动态网络流模型在描述诸如疏散者拥堵、排队、出口重新选择等细节性动态行为方面能力较差，且难于和应急场景进行融合。近十多年来，计算机技术的迅猛发展大大推进了仿真模拟研究，为建筑应急疏散仿真模拟提供了条件。基于计算机的建筑疏散仿真研究从模拟模型的划分上，可以分为基于宏观模型和基于微观模型的仿真研究。基于宏观模型的研究方法将人看作连续流动的介质,可以直接利用流体力学的相关研究成果。此类模型常将系统作为一个整体考虑，主要用于模拟预测疏散人流的速度、密度、以及行人流的特征，如由美国佛罗里达大学开发的软件EVACNET+是应用宏观研究方法的代表，被广泛用于建筑性能化设计的分析和评估。但是，基于宏观模型的仿真方法忽略了个体间作用及个体的差异,在疏散过程中也不考虑个体的心理、社会性等因素对行为的影响，使得模拟结果与实际有较大的差距。10基于微观模型的仿真方法克服了宏观研究方法的不足，注重个体的行为以及决策，是一种通过微观个体的模拟来揭示宏观疏散现象的研究方法，体现了一种“至底向顶”推演事态发展过程的研究思想。基于微观个体模型的模拟代表性的主要有基于元胞自动机和基于Agent智能体的模型研究。元胞自动机是一种离散空间、离散时间下的模型，模拟的个体被认为遵循“简单一致”的原则。该模型被重点用于模拟人的群体疏散行为。例如，Varas采用元胞自动机建模对有障碍物的人群疏散进行了仿真研究，NuriaPelechano采用元胞自动机对高层建筑中的人员疏散进行了模拟研究。结合平均场理论，东北大学的宋卫国等人基于元胞自动机模型,研究了疏散人数与疏散时间的关系。ZhengXiaoping等利用元胞自动机模型模拟了广场的人员疏散过程，研究了隔墙对疏散效率的影响。赵姝颖利用元胞自动机模型分析了火灾中一贯的疏散难点，对应急疏散提供了一定的策略支持。赵道亮则利用二维随机元胞自动机模型，研究了应急疏散时的视野范围，力图找到变化的视野范围和疏散效率的关系。陈涛等则提出了在考虑人员自主能力下，考虑相对运动速度对心理的影响，提出一种基于元胞自动机建模的社会力修正模型。清华大学的翁文国等人提出了基于对移动机器人行为模拟的人员疏散元胞自动机模型。卢兆明和方正通过调查问卷、疏散演练等方法收集了大量的行为数据为基础，在计算机技术的辅助下，基于元胞自动机建模技术建立了一种人员疏散的网格模型。此外，元胞自动机建模方法还被用于应急疏散中的危险性评估、分析复杂建筑的疏散性能以及出口选择等。元胞自动机模型具有行为规则明确、疏散仿真过程简单的优点。但是它对行为的刻画非常粗糙，并且不考虑个体的生理差异以及心理对行为的影响，这种模型仍不能很好地模拟真实的疏散者。疏散模型研究的现状11疏散模型研究的现状

人类是具有自主意识的个体，应急情景下人类的运动行为十分复杂且具有不确定性。如何描述人的智能、自主性和社会性是模拟真实疏散者的关键。兴起于二十世纪九十年代末的Agent技术，起源于复杂自适应系统（CAS）理论，是一种分布式人工智能技术，也是复杂系统研究的一种方法。由于，Agent可以被看作拥有知识、具有处理信息、分析问题、控制自我行为能力的自治体，并具有社会性、反应性、主动性、和自治性的四大特点，近年来，Agent技术被认为特别适合于模拟人的认知过程和行为，被研究者用于了疏散行为的建模。国外，代表性的研究成果有英国格林威治大学推出的buildingEXODUS商业化疏散仿真平台，该平台应用Agent技术来描述人的疏散运动和行为。由于，“决策”体现的就是Agent个体的智慧，所以，如何进行行为的“决策”被国内外研究者作为了研究的重点。XiaoshanPan应用Agent技术模拟了人的社会性行为，揭示了更真实的疏散逃生过程。在Agent模型中采用基于函数关系的行为决策，模拟了大空间建筑内人员疏散过程，并研究了多种不同建筑结构对疏散效率的影响。基于Agent的人员疏散模型中同样采用了基于函数关系的行为决策模型，针对大型公共建筑通过模拟仿真观察到了诸如拥堵、排队等现象。SharadSharma采用Agent技术采用基于规则的行为决策模型，研究了人群和组的疏散行为。基于函数关系和规则的Agent行为决策模型与灾难情景进行了有机结合，研究了基于火灾情景的疏散行为。然而，上述的研究虽然重点考虑了个体的行为决策，但是，在行为模拟中都没有考虑到管理者的角色。12疏散策略研究的现状基于应急管理以及应急机制的需要，以疏散行为模型研究为基础，国内外都进行了一定的疏散预案与策略的研究。然而，由于复杂疏散系统研究的本质性困难，以及动态灾难情景及包括人的不确定行为在内的多种因素带来的不确定性对疏散过程影响严重，该方面的研究在国内外都非常有限。目前，主要是一些智能算法被引入来研究解决疏散路径的优化问题，如RahmanA以及东北大学的祁宁都采用了蚁群算法来对疏散策略进行优化；杨波提出了基于粒子群算法的路径优化方法；何明利用改进的Dijkstra算法，以网络路由的思路，将整个动态疏散过程的通道堵塞、通道狭窄等因素考虑在内，用选路协议中的DV算法研究了最佳疏散路径的搜寻；B.Pizzile提出了基于实时的信息反馈来动态调整人群疏散的思想，进行了疏散策略自适应方面的研究。然而，上述的优化算法很少也很难和动态的灾难情景相结合，这就使得获得的优化疏散路径在实际应用上的合理性受到质疑。根据受灾人员在火灾发生时所表现出来的生理和心理特征及建筑物的特点,研究个体行为和群体行为的规律,建立火灾疏散中人的行为模型,有助于建筑物的设计者、拥有者、疏散计划者和其他人理解掌握火灾中人的行为,对建筑物消防系统的设计和疏散指挥体系的建立以及火灾应急机制都具有重要的理论价值和参考价值。基于计算机技术的仿真研究是火灾人员疏散研究的重要方法，为模拟人的心理、社会性行为而采用的Agent行为建模可以体现出人的认知能力和智能，所以，基于Agent技术的计算机仿真研究目前和将来都将是重要而有效的疏散行为研究手段。13现有问题

总结现有的研究和文献资料，目前对于建筑（包括高层建筑）火灾中人员疏散的研究存在着以下的问题：建筑火灾人员疏散系统本质上是一个复杂系统，存在着难以还原分析以及进行真实实验研究的困难。其中，人与人、人与建筑、人与灾难环境之间的相互作用非常复杂，疏散过程涉及到心理学、社会学、管理学、控制科学等多个学科，并收到多种主客观因素的影响，存在着高度的不确定性。由于，以往的研究缺乏从复杂系统的研究角度看问题，目前，已有的文献对于疏散行为等的研究是分散的、局部的，没有形成整体而系统性的研究。同时，由于研究的手段受限，使得疏散研究缺乏量化的研究数据。针对上述问题和不足，建筑火灾人员疏散研究迫切需要新的具有整体性和全局观的系统性研究方法或理论。PARTTHREE研究意义研究意义15

高层建筑火灾中人员的有效疏散是减少损失的重要要手段。探索有效和优化的高层建筑人员疏散策略，一方面可以指导人员进行有序疏散，尽可能地避免排队、拥堵、以及可能出现的踩踏现象，以期用最短时间使尽可能多的人逃离危险建筑，降低损失。另一方面，基于场景的优化的疏散策略可以用于管理人员的培训及指导建筑内人员的模拟演练。应急疏散策略与疏散预案的研究成为了高层建筑火灾应急管理的重要内容，其研究具有重大的现实意义。PARTFOUR研究困难17研究存在的困难以人为核心的疏散系统是典型的复杂系统,具有复杂系统难以数学解析建模、难以进行分解还原分析，以及无法进行常规的实验研究等特点。再加上建筑结构、火灾环境，以及人在内的多种不确定因素的影响，使得基于应急管理层面的高层建筑火灾应急疏散策略研究问题异常复杂和困难。高层建筑火灾疏散系统同样是以人为核心的典型复杂系统，人员疏散的研究存在着三个本质性的困难：1）由于经济、法律、以及道德的原因难以进行真实的实验研究，更不用说多次重复的实验；2）以人为核心的疏散系统是典型的复杂系统，由于存在着个体差异，对疏散个体或疏散人群运动规律的数学建模十分困难；3）疏散过程中伴随着各种各样需要执行的疏散策略，而不是单纯的疏散，因此会产生很多交叉运动。PARTFIVE参考文献实际应用19[1]马小英,马晓茜,陶平.高层建筑火灾时的人员安全疏散性能[J].华南理工学院学报,2008.36(6):124-127.[2]HadzicT,BrownKN,SreenanCJ.Real-timepedestrianevacuationplanningduringemergency[C].In:Proceedingsofthe23rdInternationalConferenceonIEEEToolswithArtificialIntelligenceComputation.BocaRaton,US:IEEE,2011:p.597-604.[3]LuhPB,WilkieCT,ChangS