建筑安全設(shè)計 建筑安全在設(shè)計的應(yīng)用

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建筑安好在設(shè)計的應(yīng)用

建筑安好在設(shè)計的應(yīng)用１疏散設(shè)計中的優(yōu)化模型１．１確保安好疏散的條件火災(zāi)中能夠保證安好疏散的臨界條件是：ＡＳＥＴ＞ＲＳＥＴ。其中：ＡＳＥＴ是可利用的疏散時間，ＲＳＥＴ是疏散實際所需時間。ＲＳＥＴ＝ｔｄ＋ｔｍ＋ｔｐｍ，ｔｄ是探測火災(zāi)所需時間，ｔｍ是人員在疏散通道上的行走時間，ｔｐｍ是疏散前人員的延遲時間，包括回響時間和打定時間，ｔｄ＋ｔｍ根本為確定值ｃ，而ｔｐｍ那么是呈正態(tài)分布的函數(shù)。ＡＳＥＴ是從起火至火災(zāi)進展到臨界條件（可能造成傷亡的不能忍受的狀態(tài)）的時間，ＡＳＥＴ∈［０，ｔｕｃ］。λ＝ＡＳＥＴ－ＲＳＥＴ，稱為安好裕度或者安好系數(shù)。λ＞０時人員能夠安好疏散。１．２其他優(yōu)化模型在得志安好的前提下，還應(yīng)當(dāng)?shù)弥疽韵聴l件，才是最優(yōu)的設(shè)計。（１）滯留時間最短。合理的設(shè)計可以調(diào)節(jié)人群到達出口處的時間，制止人群在出口處的滯留時間過長，如圖１所示。通向走廊的門遠離主要出口時，有利于人流的疏散；

通向走廊的門離主要出口較近時，不利于人流的疏散。（２）疏散時間最短。根據(jù)人群的相互作用理論，建筑內(nèi)人群疏散時間的綜合計算公式，如式（１）所示。ｔｅｓｃａｐｅ＝ｔｄ＋ｔｐｍ＋（ｌｍａｘｖ＋∑ｐＡａｒｅａ∑ＮｅｆｆＢａｖａｉｌ）×Ｋ（１）式中：ｔｅｓｃａｐｅ為總的疏散時間，ｓ；

ｔｐ為人員預(yù)行動（延遲）時間；

ｌｍａｘ為空間內(nèi)從任意點到出口的最長距離，ｍ；

ｖ為行走速度，ｍ／ｓ；

ｐ為人流密度，人／ｍ２；

Ａａｒｅａ為每個房間的面積，ｍ２；

Ｎｅｆｆ為有效的通行才能，人／（ｍ?ｓ）；

Ｂａｖａｉｌ為門的可利用寬度，ｍ。（３）人群相互作用力最小。合理的設(shè)計可以裁減人與人之間的相互作用；

相反，不合理的設(shè)計會增加人與人之間的相互作用，從而可能導(dǎo)致?lián)頂D的形成。如圖２所示，圖２（ｂ）中增加了一個滾動間隔物（欄桿），把人群分成兩片面，使人群之間相互作用明顯減小。

２ＢｕｉｌｄｉｎｇＥＸＯＤＵＳ軟件的原理目前，可利用的疏散模擬軟件主要有２６種，主要分為運動模型、局部行為模型、行為模型三種。與其他模型相比，ＢｕｉｌｄｉｎｇＥＸＯＤＵＳ結(jié)合了社會因素的觀點，包括了每個人員的特性及社會學(xué)的特點，共２２項，如年齡、姓名、性別、步行速度、死亡等。該模型中的人員特征包括對建筑物的熟諳程度、自身的活力以及忍耐力等。該模型可以模擬大量人員在建筑物內(nèi)的疏散，且考慮了因毒氣或高溫而使人產(chǎn)生的停留或延遲。ＢｕｉｌｄｉｎｇＥＸＯＤＵＳ還有一些獨特之處，如考慮火災(zāi)產(chǎn)物的作用以及出口處可能發(fā)生的堵塞。ＢｕｉｌｄｉｎｇＥＸＯＤＵＳ已經(jīng)廣泛應(yīng)用于超市、醫(yī)院、車站、學(xué)校、機場等建筑人員疏散過程的模擬分析之中，可以用來評價建筑設(shè)計是否符合模范要求，分析人員疏散性能以及各種建筑布局中的人群移動效率。而且，通過研究疏散動力學(xué)的性質(zhì)可以確定設(shè)計存在缺陷的區(qū)域，對提升建筑設(shè)計和疏散程序提出建議。

３案例分析３．１根本處境該建筑為某市的新建歌劇院，一層為有５００個座位的觀眾廳，樓上四層均為高檔包廂，座位數(shù)量分別為３５０、３４８、２８０、３５０，總?cè)萘繛椋保福玻競€座位，概括處境見表１．通過對于ＲＳＥＴ的模擬以及ＣＦＡＳＴ對于ＡＳＥＴ的模擬計算可以得出：五層包廂中座位之間疏散通道只有０．５ｍ，存在人員擁擠的安好隱患；

五層包廂中ＡＳＥＴ＜ＲＳＥＴ，火災(zāi)中存在安好隱患。

３．２方案優(yōu)化（１）在五層包廂只有一個出口能正常使用并且疏散通道的寬度為０．５ｍ處境下，對人群在火災(zāi)中疏散的處境舉行模擬。設(shè)計中存在的缺陷主要是座位之間疏散通道的寬度缺乏，只有０．５ｍ。模擬結(jié)果顯示：在人群疏散中造成了嚴(yán)重的擁擠和堵塞。在該處境下舉行了１０次模擬，結(jié)果如表２所示。模擬結(jié)果分析如下：疏散開頭初期，平均每人騰躍座位的次數(shù)較少；

隨著溫度的增加，ＣＯ體積分數(shù)的加大，平均每人騰躍座位的次數(shù)逐步增加。死亡人員都是由于發(fā)生極端行為跳入某些座位的角落，由于受到高溫的作用，其可移動性下降，在較長時間的熱輻射作用下造成的。ＦＩＨ表示人員在火場中的遭遇火災(zāi)影響的累積結(jié)果，它是由毒性子模型計算的動力學(xué)特征。ＦＩＨ＝１表示人將由于熱而失去才能，ＦＩＨ上升時可移動性下降；

ＦＩＨ＝０表示人的行為不受火災(zāi)的影響。從模擬結(jié)果可以得出：雖然３４９人告成疏散，但是在疏散過程中都不同程度地受到了高溫柔ＣＯ氣體的影響。只有１人因受火災(zāi)的影響而死亡。

口能正常使用的處境下，對五層包廂的人群在火災(zāi)中疏散的處境舉行模擬。在增加了疏散通道的寬度之后舉行了１０次模擬，在這１０次模擬中，３５０人都告成疏散出來，但每次的概括處境也有差異，細致結(jié)果如表３所示。將增加了疏散通道的寬度之后的模擬結(jié)果與增加之前的結(jié)果舉行比較。

可以看出：增加了疏散通道的寬度之后，疏散時間的均值由３４４．２ｓ裁減至３３０．６ｓ。增加了疏散通道的寬度之后，每個人騰躍座位次數(shù)由６．２次／人裁減至５．８４次／人，裁減了擁擠和堵塞。增加了疏散通道的寬度之后，死亡率降低為零。（３）五層包廂在兩個出口都能正常使用、疏散通道的寬度為１．２ｍ、發(fā)生火災(zāi)處境下的模擬結(jié)果如表４所示。從表４的模擬結(jié)果可以得出：在兩個出口都能正常使用的處境下，火災(zāi)對疏散者的影響很小，由于平均每人騰躍座位的次數(shù)裁減。（４）對五層包廂在增加到三個出口、疏散出口總寬度為４．５ｍ、疏散通道的寬度為１．２ｍ并且三個出口都能正常使用、發(fā)生火災(zāi)處境舉行模擬，模擬結(jié)果如表５所示。每次３５０人均能順?biāo)焓枭ⅲ?/p>

平均疏散時間為１２９．１ｓ；

平均每人騰躍座位的次數(shù)為２．１次／人；

每次的ＦＩＨ＝０。從表５還可以看出：該模擬疏散過程中各個出口人流的調(diào)配是合理的；

另外，最正確出口性能指數(shù)平均為ＯＰＳ＝０．３７５，說明疏散效率較高，達成了良好的疏散效果。（５）對五層包廂在增加到４個出口、疏散出口總寬度為６．０ｍ、疏散通道的寬度１．２ｍ并且４個都能正常使用、發(fā)生火災(zāi)的處境舉行模擬，模擬結(jié)果如表６所示。每次３５０人均能順?biāo)焓枭ⅲ?/p>

平均疏散時間為１１７．１ｓ；

平均每人騰躍座位的次數(shù)為１．８次／人；

每次的ＦＩＨ＝０。從表６可以看出：該模擬疏散過程中各個出口人流的調(diào)配是合理的；

另外，最正確出口性能指數(shù)平均為ＯＰＳ＝０．５２５，說明疏散效率較高，疏散效果良好。

４結(jié)論（１）疏散通道寬度不合打理造成人群擁擠的堵塞現(xiàn)象，還會造成人員的死亡。增加疏散通道的寬度可以裁減