高层建筑火灾人员疏散和人员伤亡的模拟

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第IJ卷第M期 J K K J 年 O 月
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的毒性物质是 *8， 因为其他的毒性 物质 产 生 量 很 少， 可 以 忽 略 不 计。 如果考虑别的有害气体， 可以将它 们转换成相应的 *8 气体的浓度。 参考文献 ［ ;］ 提供了火灾中有害气 体与 *8 的毒性关系， 图 ) 表明了 6*7 与 *8 的毒性关系。 在模型中以 *8 作为火灾发生时的标准有毒气 体， 图 ( 说 明 了 不 同 浓 度 的 *8 对 人 员 身 体 的
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人在温度和有害气体下的忍耐时间
当建筑发生火灾时， 建筑物内受火灾威胁的人
员需要撤退到安全地带。这时， 为了避免伤亡需要 选择较安全的路线进行疏散。一般情况， 人员会选
［ &， ’］ 择最短的路线进行疏散 。但在火灾中， 这些疏
（&）
散路线可能受到烟流的污染， 在一定的条件下人不 能通过， 这就有可能造成死亡。在") 高温环境下人的忍耐时间 在高温环境中， 对于健康的着装成年男子， 克拉尼
［N］ ， 不能模拟人员的伤亡情 和火灾 模 型 结 合 起 来
研究火灾的重要任务是尽量减少火灾中所造成 的人员伤亡和财产损失。由于高层建筑中热风压的 存在和高层建筑火灾中火风压的产生， 导致高温火 烟沿各种通道， 如走廊、 楼梯间、 电梯井、 管道井、 电 缆井和垃圾井等通道， 自起火层向其上下部空间蔓 延扩散。如果初期灭火失败， 那么高层建筑犹如一 座高大的烟囱， 快速形成一根冲天火柱， 危及楼内人 员生命和财产安全。如何在安全疏散允许的时间 内， 使人员和财产免遭高温火烟的危害， 就是高层建 筑安全疏散设计的根本目的和重要内容， 这也是该 高层建筑火灾安全性的重要标志。 火灾发生后， 万方数据 建筑物内人员如何以最短的时间
图!
"# 对人员身体状况的影响
!$"
忍耐时间的确定 警后， 并不是立即采取疏散行动。他们要对得到的 警报进行确认， 然后判断火灾的严重程度， 根据自己 认定的火灾程度而采取行动， 如： 通知他人疏散、 扑 灭危险源、 收集自己贵重物品、 不予理睬或疏散等。 在系统中可以人为地设定该反应时间。 第三个分过程是当建筑物内的人员听到或发现 火灾报警系统发出的声光信号以后， 开始向安全出 口疏散， 直到全体人员安全疏散出建筑物的过程。 参考文献 ［!， 提供了群集理论的人群疏散的时间 +］ 模型。 火灾中人员疏散的过程主要可以分为 * 个分过 整个安全疏散的时间即为火灾探测系统发出警 报信号后的时间， 加上人们听到或发现报警信号的 反应时间以及人员安全疏散出建筑物的时间。建筑 火灾中人员安全疏散时间的预测就是要通过建立火 灾探测或者人员发现灾情、 人员反应和人员疏散的 物理模型来计算整个安全疏散的时间。因此， 需要 的完全疏散时间可以由下式来确定： $ 疏 # ! 警报 % ! 反应 % ! 疏散行动 （,）
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人员伤亡的预测
在人员开始疏散以后， 由于受到烟流的污染， 特
大， 相应导致对人的影响也更大， 从而死亡的可能性 也更大。在模型中， 先求出在人员开始疏散的时候， 最短路线中各走道的烟流温度和有害物气体的浓度， 从而可以计算出通过该疏散路线的最长时间 （即人的 忍耐时间） 。然后， 利用群集理论求出人员通过该疏 散路线的时间 "疏散行动 。如果疏散行动的时间比最长 时间长， 则可以认为该人员已经伤亡。同时， 该人员 不再作为疏散人员参与以后的疏散计算。 图 ) 所示是火灾时期人员疏散和伤亡模拟流 程图。
［(］ （*+,-..） 推荐了温度与极限忍受时间的关系式 为： & # 1) ! ) " ’ # ) $ )/0 ［ % （ & ’ ( (） % ( )］
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第)(卷
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式中， — —高温环境下的极限忍受时间 （ 23-） ； !) — — —空气温度 （4） ； &— — — 常数 （一般取 ) # /） ； ()— — —另一常数 （一般取 /） 。 (( — 这样 （)） 式可以简化为： !) ) " ’ # ) $ )/0 % & & # 1) （(） 上面两关系式没有考虑空气湿度的影响， 当湿 度增大时， 人的极限忍受时间降低。因为水蒸气是 燃烧产物之一， 火灾烟气的湿度较大是必然的。由 于人耐高温环境的能力差异很大， 在应用该公式时， 应考虑一个安全系数， 安全系数可设为 / 5 0。此时， （(） 式表示为：
"
疏散时间的预测
程来考虑： 第一个分过程是火灾在某处发生后， 由于被人 们发现而报警， 这时从火灾发生到报警有一段时间。 未被人们发现， 而当火灾发展到一定规模时， 由安装 在建筑物内的火灾探测系统及时探测到火灾信号并 发出报警信号 （声、 光等） 。在系统中， 可以人为地设 定报警时间。 第二个分过程是建筑物内的人员在得到火灾报 万方数据
根据实际的火灾报告， 发生火灾时， 人在死亡前， 已由于吸入有毒气体而失去行动能力， 因此， 致人失 去行动能力的气体毒性界限是考虑人员疏散安全的 决定因素。在以 *8 作为火灾发生时的标准有毒气 万方数据 体时， 失去行动能力的 *8 限量应为致死量的 ) < (。
第三期 谢 旭 阳 等： 高 层建筑火灾人员疏散和人员伤亡的模拟 ・ %- ・ ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
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对于疏散中的最短路线， 可能包含有多条走道， 可以用这多条巷道中的烟流平均温度来计算极限忍 受时间。
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有害气体下人的忍耐时间
火灾中的有毒物质主要有 *8、 丙烯醛以及没有燃烧的 6*9、 6*7、 碳氢化合物 （ :6*， 如 *( 6’ ， 。 *6’ ）
［;］ 可以得知， 火灾中主要 根据实验
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高层建筑火灾人员疏散和人员伤亡的模拟
谢旭阳 周心权 谢续程
（中南勘测设计院湖北宜昌设计处）
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桦
（中国矿业大学北京校区）
（中国矿业大学北京校区）
学科分类与代码： !"# $ "#%# 基金项目： 北京市自然科学基金资助项目 （基金号： 。 &’’"#(#） 【摘 要】 基于建筑火灾全风网网络模型的基础上， 结合紧急疏散模型， 模拟火灾时期疏散时 间和建筑物内人员滞留的情况， 同时也可以模拟可能出现的伤亡情况， 有助于高层建筑的疏散系统 设计， 为火灾的再现提供了一个有效的分析工具， 也为高层建筑火灾的风险评价提供了理论数据。 【关键词】 高层建筑火灾 疏散时间 人员伤亡 模拟