人员安全疏散性能化设计与评估

一、考点提炼

考点1 影响人员安全疏散的因素

影响人员安全疏散的因素见表4-5-1。

表4-5-1 影响人员安全疏散的因素

（续）

考点2 人员疏散时间的构成

疏散时间（REST）包括疏散开始时间（t_start）和疏散运动时间（t_trav）两部分，疏散时间的预测公式为：

t_REST=t_start+t_trav （4-5-1）

1.开始时间（t_start）

疏散开始时间即从起火到开始疏散的时间。

一般情况下，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。疏散开始时间可分为探测时间（t_det）、报警时间（t_warn）和人员的疏散预动时间（t_pre），即：

t_start=t_det+t_warn+t_pre （4-5-2）

其中，t_det是指火灾发生、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；t_warn是指从探测器动作或报警开始至警报系统启动的时间；t_pre是指疏散预动作时间，指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（t_rec）和反应时间（t_res），即：

t_pre=t_rec+t_res （4-5-3）

其中，t_rec是指从火灾报警或信号发出后到人员还未开始反应的时间。当人员接收到火灾信息并开始作出反映时，识别阶段即结束；t_res是指从人员识别报警或信号并开始作出反映至开始直接朝出口方向疏散的时间。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。

发生火灾时，通知人们疏散的方式不同，建筑物的室内环境不同，人们得到发生火灾的消息并准备疏散的时间也不同。

2.运动时间（t_trav）

疏散运动时间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得到。疏散运动时间的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。

火灾发展与人员疏散过程的关系如图4-5-1所示。

图4-5-1 火灾发展与人员疏散过程关系

因此，疏散时间（REST）可以概括为：

t_REST=t_det+t_warn+t_rec+t_res+t_trav （4-5-4）

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t_margin以进一步提高建筑物的疏散安全水平。

3.火灾探测时间（t_det）

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。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。

考点3 疏散行动时间的量化

人员疏散行动时间是指建筑内的人员从疏散行动开始至疏散结束所需要的时间，包含行走时间和通过时间。

1.行走时间t_w

行走时间是指行走到疏散线路上安全出口的时间。行走时间与人的行走速度以及到达出口的距离有关。当人员密度较低且人员行走不受阻时则代表最短的行走时间，用下式计算，即：

t_w=L/S （4-5-5）

式中 t_w——行走时间（s）；

L——人员从初始位置行走至疏散安全出口的距离（m）；

S——人的行走速度（m/s）。

2.通过时间t_p

通过时间是指人流通过出口或通道的时间。通过时间由出口的通行人数和出口的通行能力决定。出口的通行能力则与出口有效宽度和出口流量有关。用下式计算，即：

t_p=P/F_c （4-5-6）

式中 t_p——通过出口或通道的时间（s）；

P——在出口或通道处排队通过的总人数（人）；

F_c——通过出口或通道的人流量（人/s）。

通过出口或通道的人流量可用下式计算，即：

F_c=F_sW_e （4-5-7）

式中 F_s——通行流速[人/（m·s）]，又称为流出系数，可用式（4-5-8）计算为单位时间内通过出口或通道单位宽度上的人数；（提示：这里的F_s与《综合能力》第362页的流动系数F=VD的实际意义是完全一致的，只是符号和单位有变化）

W_e——出口或通道最窄处的有效宽度（m）；

D——出口或通道处排队人员单位面积上的人员密度（人/m²）；

F_s=SD （4-5-8）

式中 D——出口或通道处排队人员单位面积上的人员密度（人/m²）；

S——人员通过出口或通道的行走速度（m/s）。

当计算建筑内某区域的疏散行动时间时，需要考虑行走时间t_w和通过时间t_p之间的关系。

（1）当t_w＜t_p时，说明人员行走到达出口时，人员并没有全部通过出口，因此人员将会在出口处出现滞留现象，此时该区域内疏散行动时间由通过时间t_p决定。

（2）当t_w＞t_p时，说明区域内人员在到达出口时，其他人员已经通过了出口，因而不必再在出口处排队等候，因此疏散行动时间由最远点的人员行走时间t_w决定。

3.人员的行走速度

人员自身的条件、建筑的情况和人员密度均对人员行走速度有一定的影响。

（1）人员自身条件的影响。

人员自身条件包括年龄、性别、状态等，人的行走速度受到这些因素的影响很大。

（2）建筑情况的影响。

不同的建筑中由于功能、构造、布置不同，对人员行走速度的影响不同。不同的建筑类型、建筑物的不同部位、不同的疏散方向（上楼/下楼），人员行走速度差异较大。

（3）人员密度的影响。

行人运动与密度之间存在着密切关系，当密度小于0.5m/s时，行人可以自由运动；当密度在0.5～4.0m/s之间时，行人的运动受到约束；当密度大于4.0m/s时，很容易导致人群阻塞。

正常情况下，公共场所行人的步行速度为1～2m/s，根据日本研究人员的统计，正常情况下步速的平均值为1.33m/s。但是，当人群密度增大时，疏散速度就会相应减小。

4.水力模型和行为模型(www.xing528.com)

（1）水力疏散计算模型。

水力疏散计算模型将人在疏散通道内的走动模拟为水在管道内的流动状态，将人群的疏散作为一种整体运动，完全忽略人的个体特性。

（2）人员行为疏散计算模型。

人员行为疏散计算模型综合考虑了人与人、人与建筑物以及人与环境之间的相互作用，并能够从一定程度上反映火灾时人员疏散运动规律和个体特性对人员疏散的影响。

考点4 通道的有效宽度（W_e）

大量的火灾演练试验表明：人群的流动依赖于通道的有效宽度，而不是通道实际宽度，也就是说在人群和侧墙之间存在一个“边界层”。对于一条通道来说，每侧的边界层大约是0.15m，如果墙壁表面是粗糙的，那么这个距离可能会再大一些。而如果在通道的侧面有数排座位，例如在剧院或体育馆，这个边界层是可以忽略的。在工程计算中应从实际通道宽度中减去边界层的厚度，得到有效宽度。

美国《SFPE防火工程手册》给出了典型通道的边界层厚度如下：

楼梯间的墙：15cm；扶手栏杆：9cm；剧院座椅：0；走廊的墙：20cm；其他的障碍物：10cm；宽通道处的墙：46cm；门：15cm。

疏散走道或出口的净宽度应按下列要求计算：

（1）对于走廊或过道，为从一侧墙到另一侧墙之间的距离。

（2）对于楼梯间，为踏步两扶手间的宽度。

（3）对于门扇，为门在其开启状态时的实际通道宽度。

（4）对于布置固定座位的通道，为沿走道布置的座位之间的距离或两排座位中间最狭窄处之间的距离。

考点5 人员疏散安全性评估

1.不考虑建筑倒塌因素的判定原则

建筑的使用者撤离到安全地带所花的时间（REST）小于火势发展到超出人体耐受极限的时间（AEST），则表明达到人员生命安全的要求。即保证安全疏散的判定准则为：

RSET+T_S＜ASET （4-5-9）

式中 RS——疏散时间；

ASET——开始出现人体不可忍受情况的时间，也称可用疏散时间或危险来临时间；

T_S——安全裕度，即防火设计为疏散人员所提供的安全余量。

疏散时间RSET，即建筑中人员从疏散开始至全部人员疏散到安全区域所需要的时间，疏散过程大致可分为感知火灾、疏散行动准备、疏散行动、到达安全区域等几个阶段。

危险来临时间ASET，即疏散人员开始出现生理或心理不可忍受情况的时间，一般情况下，火灾烟气是影响人员疏散的最主要因素，常常以烟气下降一定高度或浓度超标的时间作为危险来临时间。

安全裕度的取值：

（1）一般情况下，安全裕度建议取为0～1倍的疏散行动时间。

（2）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，所以在选择安全裕度时，取值建议不应小于0.5倍的疏散行动时间。

2.考虑建筑倒塌和灭火救援因素的安全评估原则

（1）考虑建筑倒塌的安全评估原则。

如当结构存在坍塌的危险时，要保证人员的安全，需要同时满足下面的条件，即：

RSET＜min（T_fr，T_f） （4-5-10）

式中 T_fr——结构的耐火极限（s）；

T_f——在火灾条件下结构的失效时间（s）。

（2）考虑灭火救援因素的安全评估原则。

当人员无法疏散、需要滞留在建筑内等待救援时，需要同时满足下面的条件：

kT_control＜min（T_fr，T_f） （4-5-11）

式中 T_control——消防队有效控火时间；

k——安全系数。

二、难点突破

1.应当掌握人员疏散时间的构成，尤其是疏散预动作时间的组成和含义。

2.应当掌握人员疏散量化模型里的各种参数的含义，例如：通行流速[人/（m.s）]，又称为流出系数；行走速度与人员密度关系等。

3.前提条件不同，人员疏散安全性评估模型不同。

三、真题解析

多项选择题

1.（考点2）在进行建筑消防安全评估时，关于疏散时间的说法，正确的有（ ）。（2017年真题）

A.疏散开始时间是指从起火到开始疏散的时间

B.疏散开始时间不包括火灾探测时间

C.疏散运动时间是指从疏散开始至疏散到安全地点的时间

D.与疏散相关的火灾探测时间可以采用喷头动作的时间

E.疏散准备时间与通知人们疏散方式有较大关系

【答案】 ACDE。

【解析】 疏散开始时间可分为探测时间、报警时间和人员的疏散预动作时间，因此B项错误。

2.（考点3）按下图估算，200人按疏散指示有序通过一个净宽度为2m且直接对外的疏散出口疏散至室外，其最快疏散时间约为（ ）s。（2017年真题）

A.40 B.60 C.80 D.100

【答案】 C。

【解析】 从图示可知：最大通行系数为13人/m·s，因此，最快时间t=Q/W_e·N=200/1.3×2≈80（s）。因此，答案为C。

3.（考点3）对建筑进行性能化防火设计评估中，在计算人员安全疏散时间时，应确定人员密度、疏散宽度、行走速度等相关参数。行走速度的确定需考虑影响行走速度的因素。影响行走速度的因素主要包括（ ）。（2015年真题）

A.灭火器配置 B.人员自身条件

C.报警时间 D.建筑情况

E.人员密度

【答案】 BDE。

【解析】 根据本章考点3：“影响行走速度的因素主要包括人员自身的条件的影响、建筑情况的影响和人员密度的影响”，应选BDE。