四、疏散场景确定

　　疏散场景设计需要考虑影响人员安全疏散的诸多影响因素，特别是疏散通道的情况、人员状态(如人员密度、对建筑的熟悉程度等)、火灾烟气和人员的心理因素。根据烟气计算的火灾场景建立相应疏散模型，并应考虑火灾烟气阻塞出口的最不利工况，计算人员安全疏散时间。

　　(一)疏散过程

　　疏散是伴随着新的冲动的产生和在行动过程中采取新的决定的一个连续的过程。在某种程度上一种简化过程的方法就是从工程学的角度将疏散过程分为三个阶段：

　　①察觉(外部刺激)

　　②行为和反应(行为举止)

　　③运动(行动)

　　此时，人员的信息处理过程见图4-3-5-3所示。

图4-3-5-3 人员的信息处理过程

　　(二)安全疏散标准

　　如果人员疏散到安全地点所需要的时间小于通过判断火场人员疏散耐受条件得出的危险来临时间，并且考虑到一定的安全余量，则可认为人员疏散是安全的，疏散设计合理;反之则认为不安全，需要改进设计。

　　疏散时间(RSET)包括疏散开始时间(tstart)和疏散行动时间(taction)两部分。疏散时间预测将采用以下方法：

　　RSET=tstart+taction (4-3-5-6)

　　1.疏散开始时间(tstart)

　　疏散开始时间即从起火到开始疏散的时间，一般地，疏散开始时间与火灾探测系统、报警系统，起火场所、人员相对位置，疏散人员状态及状况、建筑物形状及管理状况，疏散诱导手段等因素有关。疏散开始时间(tstart)可分为探测时间(td)、报警时间(ta)和人员的疏散预动时间(tpre)。

　　tstart = td + ta + tpre (4-3-5-7)

　　其中：

　　探测时间(td)：火灾发生、发展将触发火灾探测与报警装置而发出报警信号，使人们意识到有异常情况发生，或者人员通过本身的味觉、嗅觉及视觉系统察觉到火灾征兆的时间。

　　报警时间(ta)：从探测器动作或报警开始至警报系统启动的时间。

　　人员的疏散预动时间(tpre)：人员的疏散预动时间为人员从接到火灾警报之后到疏散行动开始之前的这段时间间隔，包括识别时间(trec)和反应时间(tres)。

　　tpre=trec + tres (4-3-5-8)

　　其中：

　　识别时间(trec)为从火灾报警或信号发出后到人员还未开始反应的这一时间段。当人员接受到火灾信息并开始作出反应时，识别阶段即结束。

　　反应时间(tres)：为从人员识别报警或信号并开始做出反应至开始直接朝出口方向疏散之间的时间。与识别阶段类似，反应阶段的时间长短也与建筑空间的环境状况有密切关系，从数秒钟到数分钟不等。

　　2.疏散行动时间(taction)

　　疏散行动时间(taction)即从疏散开始至疏散到安全地点的时间，它由疏散动态模拟模型模拟得到。疏散行动时间预测是基于建筑中人员在疏散过程中是有序进行，不发生恐慌为前提的。

　　图4-3-5-4 火灾发展与人员疏散过程关系

　　如上图所示，考虑到疏散过程中存在的某些不确定性因素(实际人员组成、人员状态等)，需要在分析中考虑一定的安全余量以进一步提高建筑物的疏散安全水平。安全余量的大小应根据工程分析中考虑的具体因素，计算模拟结果的准确程度以及参数选取是否保守，是否考虑到了足够的不利情况(如，考虑在火灾区附近的疏散出口被封闭)等多方面确定。

　　(三)疏散相关参数计算

　　1.火灾探测时间

　　设计方案中所采用的火灾探测器类型和探测方式不同，探测到火灾的时间也不相同。通常，感烟探测器要快于感温探测器，感温探测器要快于自动喷水灭火系统喷头的动作时间，线型感烟探测器的报警时间与探测器安装高度以及探测间距有关，图像火焰探测器则与火焰长度有关。因此，在计算火灾探测时间时可以通过计算火灾中烟气的减光度、温度或火焰长度等特性参数来预测火灾探测时间。

　　一般情况下，对于安装火灾感温探测器的区域，火灾探测时间可采用DETACT分析软件进行预测。对于安装火灾感烟探测器的区域，火灾可以通过计算各火灾场景内烟感探测器动作时间来确定。为了安全起见，也可将喷淋头动作的时间作为火灾探测时间。

　　2.疏散准备时间

　　发生火灾时，通知人们疏散的方式不同，建筑物的功能和室内环境不同，人们得到发生火灾的消息并准备疏散的时间也不同。BSDD240中提供了预测火灾确认时间的经验数据，如表4-3-5-5所示，可供分析时参考。

　　表4-3-5-5 各种用途的建筑物采用不同报警系统时的人员识别时间统计结果

建筑物用途及特性	人员响应时间（min）
	报警系统类型
	W1	W2	W3
办公楼、商业或工业厂房、学校(居民处于清醒状态，对建筑物、报警系统和疏散措施熟悉)	<1	3	>4
商店、展览馆、博物馆、休闲中心等(居民处于清醒状态，对建筑物、报警系统和疏散措施不熟悉)	<2	3	>6
旅馆或寄宿学校(居民可能处于睡眠状态，但对建筑物、报警系统和疏散措施熟悉)	<2	4	>5
旅馆、公寓(居民可能处于睡眠状态，对建筑物、报警系统和疏散措施不熟悉)	<2	4	>6
医院、疗养院及其他社会公共机构(有相当数量的人员需要帮助)	<3	5	>8

　　表中的报警系统类型为：

　　W1-实况转播指示，采用声音广播系统，例如从闭路电视设施的控制室;

　　W2-非直播(预录)声音系统、和/或视觉信息警告播放;

　　W3-采用警铃、警笛或其他类似报警装置的报警系统。

　　3.疏散开始时间

　　疏散开始时间包括火灾探测时间和疏散准备时间两部分，可根据前面的分析结果相加得到。当采用日本避难安全检证法提供的疏散时间预测模型时，疏散开始时间按如下公式计算：

　　(4-3-5-9)

　　式中，tstart —疏散开始时间，min;

　　A—为火灾区域建筑面积，m2;

　　(四)人员数量

　　人员数量通常由区域的面积和该区域内的人员密度的乘积来确定。在有固定座椅的区域，则可以按照座椅数来确定人数。在业主方和设计方能够确定未来建筑内的最大容量时，则按照该值确定疏散人数。否则，需要参考国内、国外相关的标准，由相关各方协商确定。下面是在商业建筑人员疏散分析中经常采用的确定疏散人数的方法。

　　例如《商店建筑设计规范》JGJ 48规定，商店营业部分疏散人数的计算，可按每层营业厅和为顾客服务用房的面积总数乘以换算系数(人/m2)来确定：第 一、二层，每层换算系数为0.85;第三层，换算系数为0.77;第四层及以上各层，每层换算系数为0.60。

　　NFPA101提供的人员密度数据如下表所示。

　　表4-3-5-6 NFPA101 人员密度

场     合	人员密度m2/人
商务区/办公室区(层)	9.3
游泳池（水面区域）	4.6
游泳池（池岸区域）	2.8
食堂/餐厅	1.25
有设备的健身房	4.6
室内溜冰场	4.6

　　日本《避难安全检证法》提供的人员密度数据如下表所示。

　　表4-3-5-7 日本《避难安全检证法》中人员密度

场    合	人员密度m2/人
办公室、会议室	8
餐饮场所	1.5
自由活动/通行区域	2

　　(五)人员行进速度

　　人的行进速度与人员密度、年龄和灵活性有关。当人员密度小于0.5人/m2时，人群在水平地面上的行进速度可达70m/min并且不会发生拥挤，下楼梯的速度可达51～63m/min。相反，当人员密度大于3.5人/m2时，人群将非常拥挤基本上无法移动。研究表明，人员密度和行进速度之间存在式4-3-5-10所示的关系，

　　用数学表达式可表示为：

　　(4-3-5-10)

　　式中 V—人员行进速度，m/min;

　　D—人员密度(不小于0.5),人/m2。

　　K—系数，对于水平通道K=84.0，对于楼梯台阶K=51.8(G/R)1/2，G与R分别表示踏步的宽度和高度。

　　Simulex疏散模型中默认的人员行进速度分男人、女人、儿童和长者四种，其步行速度如下表所示。

　　表4-3-5-8 人员步行速度及类型比例

人员种类	正常速度m/s	速度分布
男人	1.35	正态分布±0.2m/s
女人	1.15	正态分布±0.2m/s
儿童	0.9	正态分布±0.1m/s
长者	0.8	正态分布±0.1m/s

　　(六)流动系数

　　人员密度与对应的人流速度的乘积，即单位时间内通过单位宽度的人流数量，称为流动系数(specific flow)。流动系数反映了单位宽度的通行能力。如下式所示：

　　(4-3-5-11)

　　式中 F —流动系数，(人/min)/m;

　　V —人员行进速度，m/min;

　　D —人员密度,人/m2。

　　对大多数通道来说，通道宽度是指通道的两侧墙壁之间的宽度。但是大量的火灾演练实验表明人群的流动依赖于通道的有效宽度而不是实际宽度，也就是说在人群和侧墙之间存在一个“边界层”。下面的表4-3-5-9给出了典型通道的边界层厚度。在工程计算中应从实际通道宽度中减去边界层的厚度，采用得到的有效宽度进行计算。

　　表4-3-5-9 通道的边界层厚度

类型	减少的宽度指标
楼梯间的墙	15㎝
扶手栏杆	9㎝
剧院座椅	0㎝
走廊的墙	20㎝
其它的障碍物	10㎝
宽通道处的墙	<46㎝
门	15㎝

　　(七)安全裕度

　　在疏散行动时间的计算中，有些计算模型假设疏散人员具有相同的特征，在疏散开始过程中疏散人员按既定的疏散路径有序地进行疏散，在疏散过程中人流的流量与疏散通道的宽度成正比分配，人员从每个可用的疏散出口疏散且所有人的疏散速度一致并保持不变等等。

　　考虑到危险来临时间和疏散行动时间分析中存在的不确定性，需要增加一个安全余量。当危险来临时间分析与疏散时间分析中，计算参数选取为相对保守值时，安全裕度可以取小一些，否则，安全裕度应取较大值。依据《消防安全工程师指南》的建议，安全裕度可取为0～1倍的疏散行动时间。

　　对于商业建筑来说，由于人员类型复杂，对周围的环境和疏散路线并不都十分熟悉，所以在考虑安全裕度的选择时，取值建议不应小于0.5倍的疏散行动时间。

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