实验楼安全疏散设计

（2）研究建立适用于我国大空间公共建筑安全疏散
计算机模拟子程序与定量计算方法以及相关的评判标准因为疏散是结合人员行为、人流、人员能力、建筑物的物理环境、火灾情况的动态变化的一个动态系统。所以它必须以动态系统模型描述。从系统动态模型的模拟结果进行评估。在国际上, 对疏散进行研究, 大多数都在描述模拟疏散情况。对建筑物与人员行为的综合分析模拟比较少。该项目申请人员提出一个新的研究方法, 对建筑系统与人员行为的综合的疏散问题进行深入的研究, 结合当前我国的情况对火灾疏散提出有效的结论。研究人员准备建立疏散综合系统动态模型。 模型包括评估部分及相关的评判标准。
2002年中国科技大学火灾科学国家重点实验室针对济南遥墙机场的设计方案进行了人员疏散计算机模拟。火灾实验室在进行详细危险源辨析的基础上，对潜在的火灾场景进行了模拟，然后针对潜在的人员疏散场景进行了人员疏散模拟。人员疏散模拟过程并没有详细考虑火灾发生和发展的动态影响，只是将火灾允许人员安全疏散的时间和人员安全疏散所需要的时间进行了对比分析。
工欲善其事，必先利其器。因此在进行实验楼的设计时，必须同时进行消防安全疏散设计，无安全则不立，安全设计至关重要。
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ程设计题目描述和要求
2.1题目描述
此次工业防火防爆课程设计我们小组的题目是：福州大学实验教学楼安全疏散设计。
通过针对福州大学环境与资源学院教学实验楼现有的消防安全疏散水平的实际测量，根据本专业学习到的知识内容，应用到工程设计中，并查找查阅有关设计主题的相关学者文摘和资料，以及在课设指导老师及本专业老师和相关学者的帮助下，将实际测量数据运用科学的计算方式求得需要的数据，对比现有国家标准，对福州大学环境与资源学院实验楼的安全疏散现状作出有理有据的评估。
图 3-1 环境与资源实验楼外观图
经过实际现场测量，可绘制出其各层平面图，如【附录一】中各图所示。
环资实验楼是集中了环境与资源学院目前五个专业的实验室在内，本科生及研究生的实验都在该实验楼内完成。实验楼内环境具有多样性、复杂性和高危性的特点，存放在各实验室中的各种危险化学品，以及学生在实验过程中多项带有危险性的实验，各种电气设备交叉使用，各种具有不可估量危害的微生物及菌类培养等等，种种的复杂性都决定了其发生火灾爆炸的可能性，较之一般建筑更具有高危性，并且一旦发生火灾爆炸产生的危害更大。非实验课程期间的实验楼人员并不多，多为实验室教师以及长期在实验楼做实验的学生，但是鉴于其危险性偏大，并且很多实验室时常都会有大量集中的学生在其中进行实验，考虑一般情况和特殊情况，我们还是应该要特别重视实验楼在发生火灾爆炸时的一系列应急措施，而人员的安全及时疏散则是其最重要的内容。
同时，按照国家规范和标准对实验楼的安全疏散作出合理性的评析与改进，不仅针对实验楼的安全性作出评估，并指出其现存问题和需要改进之处，对照标准和要求提出可行性的改进方案，形成成果汇报。
为了更好的完全本次课设，我们对课程设计进程提出了以下几个步骤：
①选题依据：即选择的课题有何依据，国内外的研究和发展现状等；
结合现场、国家相关设计标准和国家法规对现有的工程设计进行安全可靠性和实施可行性（技术可行性和经济可行性）分析；
对已有的安全疏散系统存在问题的改进措施和设计，包括设计的依据、原理、思路、实施方案（内容）步骤和关键问题的解决办法等，最后分析和总结本次设计的过程、水平、存在的问题等总结。
3实验楼安全疏散现状简介
(2) 方框中为一些状态, 实线箭头表示状态间的变化, 点线箭头表示信息流。
此外，同济大学陆立新、清华大学刘强、北京交通大学李伏京等也先后开发出各自的人员疏散仿真模型。
与国际上有关研究相比较，我国人员疏散仿真模型的研究在不同程度上存在着创新性不足、准确性不高、实用性不够、系统性不强的问题。因此，需要加强开展不同建筑中人员行为模式特征、居住人员特征分类、疏散模型、疏散场景设定等重点研究，并考虑火灾中人员的个体和群体心理反应，建立智能化人群疏散模型。
3.1环资实验楼概况及特点
环境与资源实验楼始建于2003年，位于福州大学新区教学区的西部，福州大学第一田径场正对面，为最靠近教学区西门的一栋建筑物，构造简单质朴，与该片实验楼区的其他实验楼具有相同的简约的风格。环资实验楼占地约为1600平方米，其平面图为长方形。实验楼分为左右两座建筑，左右建筑中间各层通过走廊通道相连，左边建筑地上楼层有三层，右边建筑地上楼层有四层。
[4]通过课程设计，锻炼学生学术调研能力，锻炼学生发现问题解决问题的能力，让学生将理论知识同实际应用相结合，进一步提高学术水平，同时掌握工程消防的基本设计方法。
设计是工程建设的灵魂，对工程建设起着主导和决定性作用。防火防爆设计是以系统科学的分析为基础，定性定量地考虑工艺的合理性、装置的危险性，在兼顾技术上先进性、可行性，经济上合理性的前提下，综合分析设计任务要求，确定设计项目的具体方案，并提出保证设计项目正常、安全运行所需要的手段和措施，同时以过去的事故等所提供的教训和资料来考虑更安全有效的措施，以防再次发生类似的事故。
综合系统动态模型, 包括4 个子模型:
a) 逃生前期人员行为系统动态模型;
b) 逃生中人员行为系统动态模型;
c) 疏散人流系统动态模型;
d) 疏散人员能力系统动态模型。
图3-2-1 综合模型
注: (1) 箭头本身不仅表示流动关系, 而且表示相互影响的因果关系,“+ ”和“- ”表示这种影响关系为正面或负面;
课程设计的设计：既对原来系统或者设计中存在的问题依据工业防火防爆工程和安全疏散原理进行改进和设计，使之符合安全疏散的要求。
课程设计的结论：在对资料分析的基础上，对系统的设计或改进措施进行安全可靠性预评价、技术可行性和经济可行性分析，并对整个设计的过程、水平、应用价值和存在的问题做出分析和结论。
2.2题目要求
1课程设计目的
课程设计是一个有目的、有计划、有结构的产生教学计划、教学大纲以及教科书等系统化活动，是大学某一课程的综合性实践教学环节，是学生将课程体系的理论和工程实践相结合的重要环节，也是培养同学实践动手和工程应用能力的有效途径，是理论教学和实践教学结合的重要手段。设置该课程的目的在于：
[1]通过课程实践环节，便于学生更为牢固的将理论结合实际，更加熟练掌握课堂知识，也使得学生能更为系统的了解工业和生活中防火与防爆基本原理、知识和内容，树立起正确的防火观念和意识；
2001年，香港城市大学与武汉大学合作，建立了一个基于局部细网格和个体描述过程的模拟模型SGEM。利用计算机虚拟现实技术，结合火灾后的问卷调查以及疏散演习等手段，收集了大量有关火灾中人员行为的数据，比较详细地研究了建筑物防火通道内的标识(如灯光、张贴、指引、广播等)对人员疏散的影响，得出了一些有价值的结论。同年，中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室系统地组织了相关研究:陈涛等首先完善了复合火灾疏散模型CFE，继而采用格子气模型研究了行人堵塞现象的动力学特征及其与行人密度的关系，宋卫国等采用社会力模型对建筑结构与人员疏散时间的关系进行了仿真研究，发展了元胞自动机模型；杨立中等发展了基于元胞自动机概念的微观离散疏散模型safeg。，该模型实现了对疏散者个体特性的模拟；中国建筑科学研究院李引擎等开发了基于等距图的二维动态疏散分析软件EvAcuATOR。
[2]通过课程设计，使学生对企业生产和民用生活实用性和工程性的消防管理、监测、控制以及应急救援理论和技术等有更为全面深入的理解和掌握，加强其对防火与消防理论在现场工程应用中的认识；
[3]通过对工程应用中消防系统的分析评价和改进设计，加强学生对企业消防系统控制能力的应用，培养起对实践性消防问题的独立思考和解决的能力，形成较为系统和科学思维体系，为以后从事防火消防方面的专业工作和设计打下良好的基础；
公安部四川消防科学研究所拟在“十五”期间, 开展大空间公共建筑火灾疏散评估技术的相关研究, 内容包括:
(1) 我国大空间公共建筑人员疏散特性基础数据
研究采用情境实验法, 建立真实客观的现场火灾模型对本专题进行现场疏散演习, 采集相关数据。同时结合问卷式方式对火灾中疏散逃生人员进行跟踪调查所取得的数据, 得出人员疏散基础数据。包括人在楼梯中的疏散速度、人在走廊中的疏散速度、人们意识到火灾发生的方式、失火后人的第一反应与第二反应等等。
1997年，中国科技大学的袁理明提出了一种计算疏散时间的数学模型。这一模型提出安全疏散的时间即为火灾探测系统发出报警信号的预警时间加上人员安全疏散出建筑的时间。但没有考虑当人们听到或发现报警信号后的确认、反应时间。
1997~2001年，东北大学陈宝智等在研究火灾中人员避难行为的基础上，先后开发了人员疏散行动仿真系统JHRSF、人员疏散最佳路径选择的遗传算法模型、大型公共建筑火灾中人员疏散行为仿真模型HEBsF，基于虚拟现实技术的人员疏散仿真模型PASGDREVC。
环资实验楼内涵盖并满足了我院五个专业（环境工程、安全工程、勘查技术与工程、资源环境与城乡规划管理、再生资源科学与技术）本科及研究生基本实验需要，实验室的管理严格按照高校实验室管理调理规范执行，完成本科生及硕士生基本科研训练项目内容，是学院学生经常涉足的人流量较大的场所。
其外观图如下：
（a） （b） （c）
②课程设计的意义：即完成此课题有何意义和实用价值，以及该课题存在的关键问题；
③课程设计原始资料：必须来源于现场的实际，不得假设推断，包括系统的基本资料（设备、工艺流程、尺寸、环境参数和物料状态等）、运行资料（运行记录、出现的问题和存在的主要安全隐患等）和类似系统相关资料；
④课程设计的分析：对获取的资料进行归纳、分类、统计分析，选用适当的分析和评价方法和模型进行分析评价，选取相应的设计方案，制定设计的程序，根据相关的原理和标准进行设计分析，最后进行必要的说明等；
3.2.1国内安全疏散研究现状
在国内，火灾中人员安全疏散的研究尚属起步阶段，迄今为止仅有少数研究机构在国内消防刊物上发表过有关人员安全疏散的论文。如青岛海洋大学曾经在《火灾科学》上发表过《火灾时人员安全疏散可靠性评估》一文，文中给出了一个以逃生概率为评价指标的疏散可靠性计算方法;霍然教授关于火灾过程的计算机模化与人员的安全疏散的研究;王志刚关于利用计算机模拟型评估建筑防火的研究;陆君安关于建筑物人员疏散数字模型的研究;张培红博士对人员流动状态进行了观测分析，并对离散状态人员疏散行为进行模糊推理研究。“九五”期间，国内有关科研机构开发了地下建筑的疏散模型，标志着我国在人员疏散这一领域的研究进入到计算机数值模化阶段。