基于EVACNET對(duì)教學(xué)樓人員疏散的分析

孔益平

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人員高度密集的公共建筑不斷涌現(xiàn)。這些場所一旦發(fā)生突發(fā)性災(zāi)害，不僅造成嚴(yán)重的人員傷亡，還會(huì)嚴(yán)重影響社會(huì)安定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。本文利用EVACNET軟件的模型基礎(chǔ)對(duì)建筑物實(shí)例進(jìn)行了節(jié)點(diǎn)和路徑功能的分析，在模擬逃生疏散的基礎(chǔ)上分析了存在的問題并提出相關(guān)整改意見，提高疏散效率。

【關(guān)鍵詞】人員密集;疏散;EVACNET;模型

前言：為保證建筑物內(nèi)人員在發(fā)生突發(fā)性災(zāi)害下的人身安全，建立人員密集公共場所發(fā)生突發(fā)災(zāi)害時(shí)的安全疏散研究以促進(jìn)城市發(fā)展迫在眉睫。EVACNET?[1]為水力疏散模型，將建筑物結(jié)構(gòu)以網(wǎng)絡(luò)的形式描述，模擬人員在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的流動(dòng)。本文利用EVACNET軟件對(duì)建筑物實(shí)例進(jìn)行模擬分析，并對(duì)存在的問題并提出相關(guān)整改意見，為建筑物安全疏散性能設(shè)計(jì)提供參考。

1、研究方法

1.1節(jié)點(diǎn)

1.1.1?節(jié)點(diǎn)的表示

節(jié)點(diǎn)代表不同的功能單元，其定義包括：節(jié)點(diǎn)類型、節(jié)點(diǎn)序列號(hào)、所在樓層。如：WP1.3，WP表示房間，1表示第1個(gè)房間，3表示在3樓。常見節(jié)點(diǎn)如表1-1。

表1-1 節(jié)點(diǎn)類型

節(jié)點(diǎn)類型

WP

HA

SW

LA

LO

DS

含義

房間

走道

樓梯

樓梯平臺(tái)

大廳

目的地

1.1.2?節(jié)點(diǎn)參數(shù)

內(nèi)部節(jié)點(diǎn)參數(shù)包括節(jié)點(diǎn)容量、初始容量和優(yōu)先級(jí)別。節(jié)點(diǎn)容量為該節(jié)點(diǎn)能夠容納的最多人數(shù)。初始容量是模擬開始時(shí)的初始人數(shù)，表示人員開始疏散時(shí)的位置。初始容量不給出時(shí)自動(dòng)默認(rèn)為0，優(yōu)先級(jí)別只在特殊模型中使用。節(jié)點(diǎn)容量用公式（1.1）確定。

（1.1）

NC為節(jié)點(diǎn)容量;UA為可用面積;APAO為人均占有面積。

在EVACNET使用說明附錄B中提供了6個(gè)容量水平，可根據(jù)實(shí)際選取。

1.2?路徑

1.2.1?路徑的表示

路徑表示連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的通道。如：節(jié)點(diǎn)HA1.3與節(jié)點(diǎn)HA2.3之間的路徑可以表示為HA1.3-HA1.1。

1.2.2?路徑參數(shù)

路徑參數(shù)包括路徑通過時(shí)間和路徑流通能力。路徑流通能力是單位時(shí)間周期內(nèi)路徑中通過的人員數(shù)量上限。路徑通過時(shí)間是通過節(jié)點(diǎn)中點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)中點(diǎn)花費(fèi)的時(shí)間周期的數(shù)量，且不包括等待的時(shí)間。人員通過路徑的時(shí)間用公式（1.2）計(jì)算。

（1.2）

TT為路徑流通能力;DIST為路徑長度;AS為人員平均速度;SPTP為一個(gè)周期的時(shí)間，5sec/time?period。其中，路徑長度通過對(duì)建筑結(jié)構(gòu)初始計(jì)算可得，平均速度需要參考走道或樓梯的容量水平表，詳見說明書附錄B。

路徑流通能力用公式（1.3）計(jì)算

?????????????????????????（1.3）

DC為路徑流通能力;WR為有效寬度;AFV為平均人員流動(dòng)系數(shù);SPTP為一個(gè)周期的時(shí)間。有效寬度是通道寬度減去邊界部位所需的邊界層寬度。平均人員流動(dòng)系數(shù)根據(jù)實(shí)際人員疏散情況選擇容量水平，詳見說明書附錄B。

2、建筑物實(shí)例及參數(shù)設(shè)置

2.1教學(xué)樓網(wǎng)絡(luò)模型建立

根據(jù)教學(xué)樓平面布置圖和相關(guān)計(jì)算，對(duì)各節(jié)點(diǎn)和路徑賦值，最終簡化成教學(xué)樓節(jié)點(diǎn)路徑圖，如圖2-1所示，路徑圖具體繪制方法參考EVACNET使用說明書。

圖2-2 教學(xué)樓節(jié)點(diǎn)路徑圖

3、作用方法分析

根據(jù)節(jié)點(diǎn)路徑圖編制程序運(yùn)行EVACNET可得運(yùn)行結(jié)果文件，下文主要對(duì)結(jié)果中的路徑堵塞情況進(jìn)行分析。

表3-2 堵塞路徑及其堵塞時(shí)間

路徑

堵塞時(shí)間步長

HA01.001-HA02.001

8

HA02.001-LO01.001

16

LO01.001-DS01.001

15

HA02.002-LA02.002

8

LA02.002-SW02.002

35

SW02.002-LO01.001

16

從表3-2中可看出堵塞的主要集中在一樓和二樓通往一樓的節(jié)點(diǎn)。堵塞最嚴(yán)重的路徑是LA2.2-SW2.2，堵塞時(shí)間35period（175s），占總疏散時(shí)間（290s）的60%，提高該路徑的疏散效率可大大縮短疏散時(shí)間。堵塞嚴(yán)重其次的是路徑HA2.1-LO1.1和SW2.2-LO1.1。從1號(hào)樓梯逃生的人員最終需經(jīng)過路徑HA01.001-HA02.001和HA02.001-LO01.001逃生，增加1號(hào)樓梯疏散人流無疑增加了另兩條路徑的負(fù)擔(dān)，而這兩條路徑本身也是堵塞嚴(yán)重。

因此，新增出口應(yīng)在HA1.1附近，一方面可直接疏散從1號(hào)樓梯過來的人，兩一方面可減少HA1.1-HA2.1和HA2.1-LO1.1的堵塞時(shí)間。

4、結(jié)論與展望

本文利用EVACNET軟件的模型基礎(chǔ)對(duì)建筑物實(shí)例進(jìn)行模擬分析，并對(duì)存在的問題并提出相關(guān)整改意見，為建筑物安全疏散性能設(shè)計(jì)提供參考。本文的評(píng)估方法與實(shí)際疏散相比仍有不完備之處，如：忽略人員疏散的察覺時(shí)間以及人員的個(gè)體特性，仍需繼續(xù)研究以完善。

參考文獻(xiàn)

[1]?T.?Kisoko，?R.?Francis，?and?C.?Noble.?EVANCET4?Users?Guide[R]，?University?of?Florida，?1998.

[2]?T.?Kisoko，?R.?Francis.?EVANCET+：?A?Computer?Program?To?Determine?Optimal?Building?Evacuation?Plans[J].?Fire?Safety?Journal，?Vol.?9，?No.2，?1985.

國外建筑火災(zāi)人員安全疏散研究（譯文集）.消防安全工程工作組編，北京，2001.

[3]?陳濤.?火災(zāi)情況下人員疏散模型及應(yīng)用研究[D].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文.2004，4