大型商场火灾时人员疏散

大型商场火灾时人员疏散问题研究

摘要：近年的事故统计结果表明，大型商场由于人员密集、可燃物多等特点，火灾发生后若建筑物内部人员不能及时有效的疏散，后果较为严重。因此，大型商场火灾时人员疏散问题的研究，对于减少火灾发生时的人员伤亡和财产损失具有重要意义。本文以沈阳某大型商场为对象，利用BuildingExodus软件对其内部客流密度、疏散门设计、楼层等引起的人员疏散时间问题进行了研究。

关键词：大型商场火灾人员疏散时间

Study of population evacuation in the shopping mall

Abstract: According to accident reports in recent years, the accident consequent during the fire of a large shopping mall is very great because of its characteristics, such as dense population, more combustible materials and so on. Therefore, it is interest to study the evacuation time during the fire of a large shopping mall in order to reduce loss of the accident. According to various population density, floor and door, the evacuation time during the fire of one certain shopping mall in Shenyang, will be studied with BuildingExodus software.

Keywords: shopping mall, fire, population evacuation .time

1 引言

商场为人流密集的公众聚集场所，由于空间跨度较大，上下连通，火蔓延较快，容易造成大面积立体燃烧，如不能安全、迅速地疏散室内人员,必将导致较大的人员伤亡和财产损失。因此对大型商场火灾时人员疏散时间进行研究尤为重要。本文以沈阳某商场为研究对象，通过现场调研利用BuildingExodus对由于客流密度、疏散门、楼层等因素引起的安全疏散时间的变化进行研究，从而为大型商场的消防设计、日常安全管理及紧急情况下的人员疏散提供参考。

2 大型商场火灾时人员疏散模拟

2.1人员疏散模型

BuildingExodus模型为模拟人员疏散的精细网格模型，由格林尼治大学(the University of Greenwith)计算与数学研究院的Galea等人开发。模型针对大型空间及大量人群逃生设计，适用于模拟大型超级市场、医院、电影院、危险建筑物、学校等场所。可输入各种人员行为特征(如逃生人员生理、心理、行为属性)，及火灾危险特性(如浓烟、温度、毒气危害属性)等逃生影响参数进行模拟，以展现更符合实际情况的较佳化人员逃生模拟结果[1]。

Building Exodus综合考虑了人与人、人与火及人与结构间的关系。因此，每个人的行为和运动都由一套启发式的论据或规则来确定。为方便使用，这些规则被分为5种相互作用的

子模型，即人员、运动、行为、毒性及危险子模型[2]。这些模型在一定空间内随几何环境的变化而变化，尤其考虑了“非适应性”人群在疏散中的过程状态[3]。

2.2人员荷载选取及现场情况

考虑到商场内人员的复杂性，对该建筑物进行模拟时设定了6组人群，每种人群所占的比例是根据实际情况随机确定，具体人群组成及特性如表1所示[4]。在多次反复的模拟中，模拟结果最后趋向一个定值，因此，在本次研究中所得出的疏散时间为多次模拟结果的平均值。

表1 Exodus模拟的人群组成及特性

根据现场考察，所研究商场各层的通道布置如表2所示，同时以2007年4月4日人员分布情况（以第二层为例）所建立的模拟图景如图1所示。

表2 商场内各层人数及出口

图1 商场人员分布模拟界面图（2nd层）图2 RSET与各层疏散门开启个数的关系

图3 RSET与人员疏散流率之间的关系图4RSET与人员疏散流率之间的关系（地上一层5个疏散门同时开启）（地上一层4个疏散门同时开启）

图5 RSET与人员疏散流率之间的关系图6 不同楼层发生火灾时安全裕度（地上一层3个疏散门同时开启）

2.3 计算模拟

2.3.1 有效疏散门个数对疏散时间的影响

根据图1所建立的总平面模型，每次模拟时都通过减少一个可用来通行的门（锁着的防火安全门默认为紧急状态打开）来进行，得出人员疏散时间和各层有效疏散门之间的关系如图2所示，从图中曲线可以看出，安全疏散门开启情况对于疏散时间有着非常重要的影响。地下一层和地上二层的疏散时间与疏散门的情况较为相似，因为两者相对于地上一层而言呈对称布置。除地下一层外，随着层数的增加，疏散门的开启情况对疏散时间的影响越大，对于同一层而言，疏散门关闭情况对疏散时间的影响大致呈指数规律增加。

另外，从地上一层人员的疏散流率上可以看出，疏散门开启的越多，人员疏散的流率越大，疏散所需的时间越短，但达到最大疏散流率所需的时间基本一致。

2.3.2 火灾发生地点对疏散时间的影响

在所有的场景设定中，火源位置相同，默认为中心位置。火灾所产生的有毒气体默认为对人员的疏散速度影响忽略不计，火源不会扩散疏散门和自动扶梯附近，但由于自动扶梯会在火灾发生一段时间后断电停止运行，但此时自动扶梯仍可作为疏散通道使用。

火灾中确保人员安全疏散的条件：ASET≥RSET，二者之间的差越大，其安全性越好[5，6]。因此利用安全裕度（Ts＝ASET-REST）可对各个楼层的安全性进行评价。不同楼层发生火灾时（1层从地下一层算起），各楼层疏散时的安全裕度如图6所示，从图中可以看出，第五层（地上四层）和第二层（地上一层）发生着火时，第五层的安全裕度均小于零，因此第五层火灾疏散时潜在的危险性最大，第四层（地上三层）发生着火时该层的安全裕度也小于零，其火灾疏散时潜在的危险性次之。

2.3.3 载客量对疏散时间的影响