大型公共場所安全疏散模擬研究

吳瓊

摘要：經濟的發展，時代的進步，商場、車站等大型公共場所與日俱增，各種安全隱患問題也隨之而來。大型公共場所的人員眾多，其中最突出的問題莫過于突發狀況下人員的安全疏散問題。疏散效率低下、人員盲目尋求出口而引發的安全問題不容小覷。將BIM技術應用于安全疏散當中，成為安全疏散領域一個新的發展前景。BIM技術不僅能夠為疏散模擬提供最全面，最精準的建筑信息和相關數據，并且能提供最真實的疏散模擬環境。將BIM技術與Pathfinder疏散模擬軟件相結合，能更好的展現出公共場所疏散模擬的效果，為大型公共場所疏散模擬研究及方案的提出帶來極大的幫助。

Abstract： With the development of the economy and the progress of the times， large-scale public places such as shopping malls and stations are increasing day by day， and various hidden safety problems have also arisen. There are many people in large public places， and the most prominent problem is the safe evacuation of people in emergency situations. Safety issues caused by inefficient evacuation and blindly seeking exit by personnel cannot be underestimated. The application of BIM technology in security evacuation has become a new development prospect in the field of security evacuation. BIM technology can not only provide the most comprehensive and accurate building information and related data for evacuation simulation， but also provide the most realistic evacuation simulation environment. Combining BIM technology with Pathfinder evacuation simulation software can better show the effect of evacuation simulation in public places， and bring great help to the evacuation simulation research and proposal of large public places.

關鍵詞：BIM技術;安全疏散;Pathfinder

Key words： BIM technology;safe evacuation;Pathfinder

中圖分類號：TU17;X913 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）06-0212-02

0 ?引言

大型公共場所的人員安全疏散的研究一直都是建筑行業及公共消防安全比較關注的研究課題。當火災等緊急狀況突發時，往往會由于室內人員眾多、缺乏經驗的從眾心理以及和疏散方式不當從而延遲疏散時間，進而導致擁擠、踩踏等危及生命的狀況發生。鑒于此狀況，在建筑物設計階段就應采取措施來進行避免，結合相關的疏散模擬軟件對其進行模擬，觀察室內人員是否能在規定的安全疏散時間內全部安全撤離，由此來判斷建筑物是否滿足設計要求，杜絕了后期建成后疏散問題的情況發生。BIM技術以其清晰、便捷以及隨時可更新各部分構件屬性的三維BIM特點應用于此，為建筑物的疏散模擬提供真實的模擬場景，結合Pathfinder模擬軟件，為安全疏散創造最切合實際的模擬狀況，進而對建筑設計不合理之處進行調整以及可行性安全疏散方案有效的制定。

1 ?大型公共建筑安全疏散研究現狀

針對大型公共建筑的安全疏散問題，國內外學者主要從兩方面對其進行了研究探討：一是圍繞人員的疏散行為特點來進行的探討，二是就疏散過程模擬進行的探討。

①人員的疏散行為特點。計算機時代的到來為人類著實帶來極大的便利，在緊急狀況的疏散模擬問題上應用也較為突出。但值得注意的是目前的安全疏散模型很大一部分是由國外的研究專家設計研發的，種族人群的差異、不同地域建筑風格的不同和文化的傳承差異等，致使不同地區的人員在疏散過程中的行為相差甚遠，因此，我國應當研發出適合本國的疏散行為的方案，具體方式可通過派發調查問卷和進行多次實驗等方式來歸納出符合我國人員疏散行為的特點。

②疏散過程模擬。國外針對人員疏散行為的探討長達四十余年，但針對疏散過程的的仿真模擬卻僅僅研究二十余年。公共場所的安全疏散雖是發展不就的領域，但研究的學者并不短缺，目前也吸引著源源不斷的新鮮血液加入疏散模擬的研究當中。從建筑項目的設計初期到投入使用，相關的專家學者對疏散過程的模擬從未停歇。專門針對建筑的疏散模擬軟件也應運而生，如Pathfinder軟件等。相關的論文及其他形式的成果不計其數，國際上也越來越重視，并為此舉辦了諸多學術探討會議。由于我國對此研究較晚，與國外還存在一定的差距，但我國并未對此放棄，而是努力追趕并引領疏散領域發展。

2 ?將BIM技術應用于安全疏散

2.1 BIM技術理論概念及作用原理

BIM技術與其他建筑相關技術最為不同的是其以3D為核心的工程數據庫技術，運用CAD所提供的建筑數據構建三維仿真模型，包含的內容也較為豐富：樓層平面圖、三維視圖、面積平面、各類建筑物的明細表等，均全面展現給使用者。在建筑物二維設計階段，隨著信息的增加，各種數據信息也隨之自動更新，省時省力。不同領域的設計人員能夠通過BIM技術提供的全面信息搜集對其有用的信息，從項目初期設計到投入使用節省人力物力資源。

CAD技術是BIM技術的設計前提，通過CAD技術提供的建筑信息，從而構建信息完整全面、利于使用者觀察的BIM模型。利用BIM技術進行設計的內容由單純的點、線、面變為建筑物中真實的物體構建。BIM技術最為智能的一點就是僅需在軟件上修改一次，便能實現與之相關的信息全部修改完畢，無需手動對每一項再去進行修改。通過數字化的BIM應用技術進行信息的編碼，由此來描述建筑的構建信息，建立一個全面、層次分明的信息系統。每一個建筑構建都需要一整套參數構成其屬性信息，譬如：一個墻對象就包含此建筑物具有墻所有屬性的對象，包含該建筑物墻的相關尺寸信息、墻體使用的材料信息、表面處理工作、墻體規格、保溫隔熱性能以及費用等。

2.2 BIM技術在安全疏散的應用

BIM技術應用于項目的整個周期，從初期的設計階段、施工階段、竣工階段，一直到建筑物投入使用。從目前狀況來看，研究最頻繁的時期就是建筑物的設計及施工階段，后期投入使用后的研究相對較少。安全疏散管理在使用階段研究最多，也至關重要，特別是大型公共場所的安全疏散管理問題。

大型公共場所的安全疏散模擬離不開BIM技術的使用，而第一個應用的模型就是竣工模型，這個模型能夠依據現實狀況來更新。第一點毋庸置疑，就是建筑安全疏散的重要性，人員進行一切活動的前提保障就是生命安全。第二點就是BIM技術的全面性，BIM模型能包含建筑物所有的相關信息，將其應用于安全疏散模擬的研究是明智的抉擇，能幫人們解決諸多疏散過程中出現的問題，如：疏散環境失真，疏散模擬結果不夠精準等。相對于使用二維圖紙和文字敘述的傳統疏散形式來說，BIM技術所提供的模擬環境更為真實全面，建筑物的內部構造，消防栓所在位置，安全疏散通道等均體現其中，這是傳統的疏散模擬方式所無法匹及的。

2.3 安全疏散中應用BIM技術的必要性

①BIM技術能夠精準、完整的展現建筑物的所有信息。這項技術最核心的部分就是信息的管理，從信息的采集、建立、管理、使用到最終的共享。BIM技術能為使用者提供完備的建筑信息，一方面，在疏散模擬需要一系列該建筑物的信息，如果從各個地方搜羅最后拼湊在一起，既浪費人力物力，又降低模擬效率，BIM技術則能很好地解決這一難題，在BIM當中就能找到其所有信息，對于使用者來說無疑是一個好幫手。另一方面，BIM技術創建的物理環境更加貼近真實的環境，疏散模擬的結果也會更加真實可信。與此同時，BIM技術還能夠顯示此建筑物的使用狀況、設備性能、使用時間和居住者的數量等等，對于疏散模擬淶水都是關鍵因素。

②BIM技術能夠展現建筑物的所有信息，可視化是它與眾不同的優點之一，加之其能進行動態模擬，便于使用者清晰便捷地掌握疏散的狀況。

③BIM技術所構建的建筑模型也是一個實時動態的模型。它能夠結合先進額信息捕捉裝備實時地獲取周圍信息，其中不僅可以捕捉建筑物內的靜態信息，如室內設備等等，還可以對行走的人群、室外設備、溫度等動態信息進行追蹤。在發生緊急狀況時，通過BIM技術以及周圍狀況實時更新信息，便能何時何地的場景處人流量較大，對于安全出口的位置和數量安排與設置也是極有幫助的。

3 ?BIM與Pathfinder共同作用于安全疏散模擬

3.1 Pathfinder疏散模擬軟件

Pathfinder是由美國Thunderhead Engineering公司開發的一款用于安全疏散模擬的軟件。此疏散軟件的人員運動模式分為SFPE模式和Steering模式。SFPE模式主要是基于人員流量致使室內人員自動趨于離其最近的安全出口，各個人員在疏散過程中互不干擾，與SFPE假設相一致。Steering模式則是通過路徑規劃、疏散指導與碰撞機制共同作用于人員疏散。倘若疏散過程中人與人間發生碰撞或超過規定距離，便能重生一條新的疏散路徑，更加符合疏散實際。Pathfinder疏散模擬軟件的工作流程主要包括三部分：建立建筑物模型、設置疏散人員參數、選擇逃生路徑。

3.2 BIM與Pathfinder應用于疏散模擬

在國內運用BIM模型，主要讓其提供疏散環境模型，把模型輸入到疏散模擬軟件中，就可以模擬疏散過程。而國內應用的疏散模擬軟件，多一半應用Pathfinder軟件，其原因有二，一是因為Pathfinder的三維效果展示出的緊急情景能夠接近實際，二是各個時間地點的人員分布情況展現的比較直觀。

鑒于BIM與Pathfinder疏散模擬軟件不兼容的狀況，接口同樣互不相通，因此需要建立二者互通的橋梁，也就是將BIM建模軟件中的文件轉為DWG模式，然后將其導入Pathfinder疏散軟件當中。為達到更好的觀看模擬效果，讓使用者更清楚地對疏散過程了如指掌，需要對BIM模型進行適當的刪減，如墻體此類對疏散無作用，又影響觀看效果的構建進行刪除。之后把刪減后的BIM模型的DWG模式導入至Pathfinder軟件當中，通過添加人員參數以及疏散路徑和疏散方式等信息，得出人員疏散的運行軌跡，最終得到該狀態下人員疏散所用的時間。根據疏散結果整理出相應的圖表，以便后續的優化改進。對BIM模型進行刪減優化后再導入至Pathfinder，既利于使用者的直觀了解，也能提高疏散模擬的整體效率。

4 ?結論

BIM技術以其真實的模擬環境和可視化的模擬效果被廣泛應用于大型公共場所的安全疏散模擬，提升了模擬效果的精準度的同時還方便用戶的觀察理解。將BIM模型轉換為DWG模式導入至Pathfinder疏散軟件中的模擬場景相比于在疏散軟件中建立的模擬場景更加真實、準確。BIM與Pathfinder的完美結合不僅為安全疏散模擬研究拓寬了研究視野，也為安全疏散領域的創新和發展奠定了堅實的基石。

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