人员疏散分析是建筑性能化防火设计评估的重要组成部分

作者:安全管理网 来源:安全管理网 点击:  评论: 更新日期:2015年02月09日

人员疏散分析是建筑性能化防火设计评估的重要组成部分。通过对建筑物的具体功能定位,确定建筑物内部特定人员的状态及分布特点,并结合火灾场景和具体位置设计,计算分析得到紧急情况下各种阶段的人员疏散时间及疏散通行状况预测。而火灾场景下人员疏散所需时间则是性能化防火设计评估的重要组成要件。因此,对建筑物做出符合其实际情况和特点的人员疏散性能评估成为决定建筑物性能化设计评估结果好坏的关键性因素之一。由于影响建筑物内人员疏散安全性的因素众多,性能化人员疏散分析的重点就是要综合特定建筑条件下各方面影响因素,建立起或者合理选取符合实际的人员疏散量化分析模型,从而计算得到人员疏散时间,提出改进疏散性能的方案和措施。

一、影响人员安全疏散的因素

与正常情况下人员在建筑物内行走的状态不同,人员在紧急情况下(如发生火灾)的疏散过程中,内在因素和外在环境因素都可能发生了变化,这些因素有可能对人员安全疏散造成影响。由于实际情况条件千差万别,影响人员安全疏散的因素亦复杂众多,总结起来可分为:人员内在影响因素、外在环境影响因素、环境变化影响因素、救援和应急组织影响因素四类。这些因素在紧急疏散情况下,有些不利于安全疏散,有些则有利于安全疏散,还有一些影响受到现场实际条件变化和人为因素的作用而不同。

(一)人员内在影响因素

人员内在因素主要包括:人员心理上的因素、生理上的因素、人员现场状态因素、人员社会关系因素等。

1.人员心理因素

人员在紧急情况下的心理普遍会发生显著的变化,如感知到火灾、烟气时会出现恐慌,听到警铃或接收到火警信息时会出现紧张、众多人员疏散时在出口处排队等待的时间越长人群中紧张情绪越高等。这些心理变化因素一方面能够激发人的避险本能,另一方面也会导致人员理性判断能力降低、情绪失控。

2.人员生理因素

人员生理因素包括人员自身的身体条件影响因素,如幼儿、成年、老年、健康、疾病等条件差异。不同的身体条件会显著影响人员的运动机能。此外,紧急情况下环境条件的变化也会对人员生理因素造成影响,如火灾时由于现场照明条件变暗、能见度降低使人的辨识能力受到影响;温度升高、烟雾刺激、有毒气体会影响人的运动能力等。

3.人员现场状态因素

人员在现场状态因素包括:清醒状态、睡眠状态、人员对周围环境的熟悉程度等。对于处于清醒状态并对周围环境十分熟悉的人来说,疏散速度会大大快于处于睡眠状态并对周围环境陌生的人。如果人们在进入一个陌生环境时首先有意识地查看安全出口位置及疏散路线则会大大改善人员的现场状态因素。

4.人员社会关系因素

人是具有社会属性的高等动物,即使是在紧急情况下人们的社会关系因素仍然会对疏散产生一定影响。如火灾时,人们往往会首先想到通知、寻找自己的亲友;对于处在特殊岗位的人员,如核电站操作员,会首先想到自身的责任;一些人员在疏散前会首先收拾财物也是社会关系因素在起作用,这些因素总体上会影响人员开始疏散运动行动的时间。

(二)外在环境影响因素

外在环境因素主要是指建筑物的空间几何形状、建筑功能布局以及建筑内具备的防火条件等因素。例如,地上建筑或是地下建筑、高大空间或是低矮空间、影剧院或是办公建筑等;建筑物的耐火等级,建筑内安全出口设计是否足够合理,疏散通道是否保持畅通,消防设备是否处于良好运行状态,是否存在重大火灾隐患等因素。

(三)环境变化影响因素

火灾时现场环境条件势必要发生变化,从而对人员疏散造成影响,例如火灾时,正常照明电源将被切断,人们需要依靠应急照明和疏散指示寻找疏散出口;再如原有正常行走路线一旦被防火卷帘截断,人员需要重新选择疏散路线;又如自动喷水灭火系统启动后在控制火灾的同时也会对人员疏散产生影响。

(四)救援和应急组织影响因素

火灾时自救和外部救援和组织能力也会对安全疏散产生影响。通过建立完善的安全责任制,制定切实可行的疏散应急预案并认真落实消防应急演练,能够有效提高人的疏散能力;否则,容易引起人员拥挤和混乱。

在各种实际条件下,影响人员安全疏散的因素繁多,各种因素之间还存在相互联系和制约,某些产生主导作用的成为主要影响因素,而一些因素的变化会显著影响最终结果的成为关键性因素。上面只是简要地介绍了影响人员安全疏散的因素。人员安全疏散作为消防安全工作的重中之重,其影响因素也是消防安全工作的重点,需要看到这些因素既可能是消防工作的问题所在,也可能成为提升消防安全水平的突破口。在实际工作中,应通过不断地经验积累,总结出切合工程项目实际的主要影响因素和关键性因素。

二、人员安全疏散分析的目的及性能判定标准

(一)人员安全疏散分析的目的

人员安全疏散分析的目的是通过计算可用疏散时间(ASET)和必需疏散时间(RSET),从而判定人员在建筑物内的疏散过程是否安全。

(二)人员安全疏散分析的性能判定标准

人员安全疏散分析的性能判定标准为:可用疏散时间(ASET)必须大于必需疏散时间(RSET)。

计算ASET时,应重点考虑火灾时建筑物内影响人员安全疏散的烟气层高度、热辐射、对流热、烟气毒性和能见度。这些参数可以通过对建筑内特定的火灾场景进行火灾与烟气流动的模拟得到。

在计算RSET时,可按以下三种情况考虑:

①如果能够将火灾和烟气控制在着火房间内,则可只计算着火房间内人员的RSET;

②如果火灾及其产生的烟气只在着火楼层蔓延,则可只计算着火楼层内人员的RSET;

③如果火灾及其产生的烟气可能在垂直方向蔓延至其他楼层(例如,建筑内存在连通上下层的中庭),则需计算整个建筑内人员的RSET。当建筑存在坍塌的危险时,也需要计算整个建筑内人员的RSET。

三、人员疏散时间计算方法与分析参数

人员的疏散过程与火灾探测、警报措施、人员逃生行为特性和运动等因素有关。必需疏散时间按火灾报警时间、人员的疏散预动时间和人员从开始疏散至到达安全地点的行动时间之和计算:

RSET =Td + Tpre + k×Tt (式5-4-40)

其中:Td —火灾探测报警时间,指从火灾发生到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;

Tpre —疏散预动时间,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,包括识别时间和反应时间;

Tt —疏散行动时间, 指建筑内的人员从疏散行动到疏散结束所需要的时间;

k—安全系数,考虑到场景预测中的不确定性,需要考虑足够的安全余量,安全系数一般取1.5~2,采用水力模型计算时的安全系数取值,宜比采用人员行为模型计算时的安全系数取值要大。

 

图5-4-12 必需疏散时间与可用疏散时间

(一)火灾探测报警时间

对于安装了点式火灾探测报警装置以及安装了闭式自动喷水灭火系统的场所,火灾探测报警时间应根据建筑内所采用的火灾探测与报警装置的类型及其布置、火灾的发展速度及其规模、着火空间的高度等条件,考虑设计火灾场景下火灾探测报警装置或自动喷水装置对火灾烟气的反应时间。可以通过相应的计算机模拟计算软件通过分析计算确定,也可采用其他计算工具,如美国国家标准预技术研究院(NIST)开发的软件工具包中提供的DETACT-QS工具,预测特定火灾场景内感温元件的动作时间。

对于日常有人停留的房间并且人员处于清醒状态,可以采用特定 经验公式算法预测人员发觉火灾征兆的时间。

(二)疏散预动时间

疏散预动时间包括识别时间和反应时间。人员在接收到火灾报警信号以后,有各种本能反应的时间如确认火灾警报,判别火情发展情况,通知亲友,收拾物品,确定疏散路线等待,开始疏散行动时间往往因人而异。受到建筑类型、功能与用途、使用人员的性质及建筑火灾报警广播和物业管理系统等各种内在及外在因素的影响,疏散预动时间的长短具有很大的不确定性。在管理相对完善的剧院、超市或办公建筑(有定期火灾训练)中,识别时间较短。在平面布置复杂或面积巨大的建筑以及旅馆、公寓、住宅和宿舍等建筑中,该时间可能较长。表5-4-3给出了各种不同类型的人员和报警系统的典型疏散开始延迟时间。

表5-4-3 疏散开始延迟时间(引自美国《SFPE防火工程手册》)

建筑物用途及特性 人员响应时间(min)

报警系统类型

W1 W2 W3

办公楼、商业或工业厂房、学校(居民处于清醒状态,对建筑物、报警系统和疏散措施熟悉) <1 3 >4

商店、展览馆、博物馆、休闲中心等(居民处于清醒状态,对建筑物、报警系统和疏散措施不熟悉) <2 3 >6

旅馆或寄宿学校(居民可能处于睡眠状态,但对建筑物、报警系统和疏散措施熟悉) <2 4 >5

旅馆、公寓(居民可能处于睡眠状态,对建筑物、报警系统和疏散措施不熟悉) <2 4 >6

医院、疗养院及其他社会公共机构(有相当数量的人员需要帮助) <3 5 >8


表中的报警系统类型为:

W1-实况转播指示,采用声音广播系统,例如从闭路电视设施的控制室;

W2-非直播(预录)声音系统、和/或视觉信息警告播放;

W3-采用警铃、警笛或其他类似报警装置的报警系统。

在应用上表5-4-3时,还要考虑火灾场景的影响,建议将表5-4-3中的识别时间根据人员所处位置的火灾条件作如下调整:

1.人员处于较小着火房间/区域

人员可以清楚地发现烟气及火焰或感受到灼热,这种情况下可采用表5-4-3中给出的与W1报警系统相关的识别时间,即使安装了W2或W3报警系统。

2.人员处于较大着火房间/区域

人员在一定距离外也可发现烟气及火焰时,如果没有安装W1报警系统,则采用表5-4-3中给出的与W2报警系统相关的识别时间,即使安装了W3报警系统。

3.识别报警与向出口疏散之间没有延迟

例如办公室,则可以假设表5-4-3给出的识别时间为0。

4.某些场所的识别时间很难确定

可对上述可能时间段进行估计,如可以根据日常的观测记录提供某些文件证明所需要的时间。

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