多层建筑楼梯疏散宽度组合仿真研究

为探究事故发生时楼梯宽度对多层建筑疏散效率的影响，结合多层建筑楼梯疏散特点，建立多层建筑楼梯疏散模型。基于多层建筑疏散过程，以社会力模型为基础，分析多层建筑行人疏散方式，构建楼梯疏散汇流模型；计算各楼层行人汇流时间以及楼梯汇流疏散效率；以某多层教学楼为仿真案例，构建不同楼梯宽度组合疏散场景，仿真多层建筑物疏散过程，获取各楼层汇流时间及楼梯疏散效率。结果表明:楼层平台汇流持续时间与楼层所在位置正相关，楼层所在位置越高，汇流持续时间越长；低楼层楼梯宽度增加有利于优化中间楼层行人汇流作用，提高多层建筑疏散效率，而高楼层楼梯宽度增加则会加剧中间楼层行人汇流对疏散的不利影响，降低多层建筑疏散效率。     

基于社会力模型的三维阶梯教室行人疏散仿真研究

为研究三维阶梯教室内座位布局及单双门对行人疏散效果的影响，改进社会力模型，模拟单双门情况下4种常见座位布局的行人疏散过程，从宏观和微观2个层面分析行人的疏散效果及内在的物理机制。结果表明:在限定门口宽度下，单开后门的平均总疏散时间均小于单开前门，而双门情形下的平均总疏散时间最小；从微观密度图来看，无论是单开前门、单开后门，还是双门均打开，4种座位布局中发生人员拥挤的位置相似。但单开后门情况下高密度区域的峰值高于单开前门，而双门情况下行人承受拥挤的压力最小，发生事故的风险小。     

不同楼梯入口设置方式下人员疏散的模拟研究

针对高层建筑楼梯疏散过程中的汇流行为,采用数值模拟的方法研究了5种不同楼梯间入口设置方式下的人员疏散过程。结果表明:高层建筑的各楼层人员进入楼梯间的疏散时间与楼层符合线性关系;楼梯间入口临近平台上段楼梯比临近下段楼梯更有利于人员的安全疏散,楼梯间入口位于楼梯对面比位于楼梯两侧更有利于人员的安全疏散;楼梯间入口位于平台上段楼梯对面最有效地促进了人员在平台的汇流行为,减少建筑中人员的疏散时间。     

考虑群组行为的楼梯瓶颈处行人流模拟

为探究楼梯瓶颈处群组行为对行人流通行效率的影响,基于校园内的观测试验获取群组运动参数,采用Anylogic仿真平台建立考虑群组行为特征的楼梯瓶颈处人员运动模型,根据不同的群组运动参数、楼梯几何参数和障碍物布置方式对行人流通行时间与密度分布的影响开展数值模拟。结果表明:较大的群组比例和群组规模均会延长行人流通行时间,增加通行过程中的拥堵持续时间;在链状构型下,群组通行效率较高,而并排构型对人员通行造成的负面影响最大;在有群组和无群组情况下,楼梯位置变化会产生相反的通行效果;平行放置障碍物可以有效降低人群密度,提高群组行人流的通行效率。     

复杂建筑人员密集区域疏散模型

为有效评估复杂建筑人员密集区域发生突发事件时的人员疏散能力,结合人员疏散的移动速度、疏散时间、人群密度等3个方面的动力学控制方程,构建复杂建筑人员密集区域的人群疏散数学模型;以某商场突发事件为例,分别用该模型和Pathfinder软件模拟的方法,计算该商场人员疏散时间。结果表明:移动速度、疏散时间、人员密度等三者相互影响、控制,最终影响疏散效率;人群疏散数学模型与Pathfinder软件仿真模拟的疏散时间相符,并且该模型的计算结果反映出疏散时间主要与建筑物的楼层数目、人群移动速度、人群密度以及楼梯的物理参数等有关;该模型预判出疏散人员在楼梯口易发生堵塞且最占用疏散时间。     

高层建筑楼梯与电梯耦合的安全疏散策略研究

人员疏散是高层建筑火灾应急管理中重要问题之一。仅依靠楼梯无法在火灾初期安全快速地大批量疏散人群，必须引入其他疏散途径，才能达到安全疏散的要求，而引入电梯，实现楼梯电梯耦合疏散，成为未来高层建筑火灾垂直疏散的新趋势之一。运用BuildingEXODUS从不同建筑高度、不同人群密度、不同人员类型3个方面，运用楼梯模式、A型Shuttle Floor模式、B型Shuttle Floor模式、Sky Lobby模式4种模式进行模拟，提出每种情况的最优疏散策略。研究结果表明:任何层数的高层建筑都存在1个或数个最佳分离楼层使楼梯电梯耦合疏散的效率最高；在运用楼梯以及耦合方案2时，疏散时间与建筑高度呈线性关系，且随着楼层的增高耦合方案2所用疏散时间越来越接近楼梯疏散时间的二分之一；不同人群密度与最佳分离楼层无关；当人员平均疏散能力较高时，最佳分离楼层会上移反之则会下降。     

综合管廊兼顾疏散能力分析及辐射范围研究*

为研究综合管廊在安全疏散中的作用，应用Pathfinder疏散仿真软件对综合管廊疏散能力模拟分析，得出不同断面管廊通道、各疏散口部、楼梯处通过能力，分析管廊人员在单车、步行疏散速度下覆盖范围与事故波及范围，通过两者交集得到综合管廊疏散辐射范围。结果表明:综合管廊具备一定兼顾疏散能力，得出的通过能力可指导综合管廊人流量监控器布局，提供各部位人流量上限取值，预防拥堵和踩踏事故发生，为化工园区制定疏散方案提供新思路。     

疫情管控期间公共场所火灾疏散研究*

为探究新冠疫情管控期间公共建筑安全出口开放状态对人员疏散影响,通过实地调研了解公共建筑疏散管理及安全出口开放状态,利用Pathfinder模拟疫情管控前后某高校办公楼人员火灾疏散,分析人员疏散过程中个人拥堵总时长、最长连续拥堵时长、人员疏散路径,提出3种推荐出口开放方案,并通过Pathfinder模拟得到最优方案。研究结果表明:疫情管控期间,各公共建筑均关闭部分安全出口,以便于体温检测;疫情管控期间人员拥堵时长显著增大,常规情况下人均拥堵时长为16.01 s、个人拥堵时长最大为120.45 s,疫情管控期间人均拥堵时长为23.92 s、个人拥堵时长最大为168.23 s;区域A部分人员汇合至区域B中,导致楼梯2人员密度增大,在2~3层楼梯发生拥堵;同时开放出口Ⅰ和Ⅳ的方案Ⅲ为最优开放方案。     

基于Pathfinder模拟的教学楼出入口与楼梯优化研究

教学楼人员在紧急状态疏散过程中极易发生拥挤踩踏事故,合理设置教学楼出入口与楼梯宽度是保障人员快速安全疏散的关键影响因素。本文采用Pathfinder软件平台以某高中教学楼为研究对象进行建模,通过变换出入口位置,改变楼梯梯段宽度等方式设计调整教学楼疏散场景,设置不同场景,模拟了不同场景下教学楼出入口和各楼层楼梯处的人员疏散情况。根据对疏散过程及疏散时间的分析,结果表明:合理设置出入口数量、方式及增加楼梯梯段宽度可有效提升人员疏散速度,且仅通过增加出入口并不能显著增加疏散速度,需同步考虑出入口与楼梯宽度之间的协调。以期为该类建筑紧急疏散设计提供参考。     

九曲桥行人运动实验与模拟研究

公共场所中的人群疏散是行人疏散动力学研究中的重要内容。基于九曲桥行人运动观测实验对转角区域的行人运动特征进行研究,并利用人员疏散模拟软件Pathfinder模拟了因激励作用所导致的行人速度提高对通行效率的影响。结果表明,由于行人的停留、拍照行为导致转角内区域出现了明显的行人变换走道现象;行人在转角内区域出现的停留、超越行为导致行人速度出现大幅度波动,最低速度约为0.2 m/s,最高速度约为0.7 m/s;与转角后区域相比,行人密度变化对转角内区域的行人速度的影响更小,单位流量的影响更大;由于观测实验中行人停留、拍照等行为的存在,相同密度下转角后区域行人运动速度、单位流量均低于P&M平直通道模型;适当的激励作用有助于减轻行人拥堵,提高通行效率,当行人速度达到较高水平后效果不再显著。     

湖底双层超大直径盾构隧道火灾人员疏散分析*

为分析湖底双层隧道共用疏散楼梯间距设置对人员疏散安全性的影响,以两湖双层隧道为研究对象,运用数值模拟分析盾构段下层隧道发生火灾后,不同疏散楼梯间距对人员疏散时间、利用效率以及通过率的影响。研究结果表明:隧道采用侧部重点排烟,人员可用安全疏散时间TASET为1 200 s;疏散楼梯间距为100,120 m时,各疏散楼梯的利用效率、平均通过率相对稳定;从安全性、综合利用率和运行成本考虑,推荐疏散楼梯间距为120 m。研究结果可为湖底双层隧道工程疏散楼梯间距设计和人员安全管理提供理论依据。     

基于改进最优迈步模型的楼梯区域疏散模拟

面对火灾等紧急事件,如何从多层和高层建筑内快速有效地疏散人群是火灾安全研究的一个重要课题。针对楼梯间这一重要疏散场景,考虑行人在台阶与转角平台处的迈步特征差别,在转角平台提出并采用圆形连续场域的生成法和运动规则,构建了一种改进的最优迈步模型。利用该模型重现了NIST进行的疏散演习场景,并从实时疏散人数、总疏散时间和基本图等方面进行了分析。结果表明:模型符合真实楼梯间行人疏散特性,可用于楼梯区域行人流的研究和分析。     

超长距离盾构隧道疏散通道加压送风系统研究

为确保隧道火灾时人行疏散通道安全性,通过在人行疏散通道两端设置独立机械加压送风系统,使疏散通道保持正压状态,防止烟气侵入。利用风速法计算疏散通道加压送风量,利用FDS软件模拟计算单侧及双侧2种送风方式下隧道内烟气蔓延范围、疏散口及疏散通道气流速率分布情况。结果表明:对疏散通道加压送风时,应重点分析火源附近150 m范围内疏散口气流速率是否符合规范要求;当开启疏散口数量≤10时,采用单侧或双侧送风方式对疏散通道加压送风,疏散口稳定时气流速率均符合规范要求;采用双侧送风方式疏散口气流速率分布规律较优,确保加压送风系统适用性。     

考虑儿童运动特性的小学教学楼楼梯间人员疏散研究

为研究小学教学楼楼梯间人员运动行为以及影响人员疏散的因素，开展人员疏散实验并构建疏散模拟场景。基于疏散实验研究不同实验场景的出口流量和人员运动速度，通过疏散仿真模拟，分析不同人员运动速度、人员数量及疏散策略对疏散的影响。结果表明:排队下楼的人员运动速度比紧急疏散人员低22.7%，自由上楼人员运动速度比排队上楼人员高8%；人员总疏散时间随人员运动速度的增加而降低，但总疏散时间随速度增加而降低的幅度变小；加入分层疏散策略会增加人群疏散总时间，但整个疏散过程人员分布均匀，在建筑瓶颈不易产生人员过度拥挤现象，因而在疏散过程中应适当采用分层疏散策略。     

基于Pathfinder的特殊地铁站点人群紧急疏散模拟

为了保障地铁安全运营，提高突发事件发生后人员疏散的效率，基于实际地铁站的尺寸和载客量，利用Pathfinder软件对北京市某特殊地铁站进行建模；结合站点内不同时间段的人流特征，分析站点内可能存在的不利工况，并对各类工况进行仿真模拟。结果表明:地铁站点内疏散的瓶颈区域为站台和站厅连接处的楼梯口；早高峰时期列车满员时，候车人数超过200需要采取限流措施；晚高峰时期列车人数在1 056左右时，候车人数超过576需增加引导人员限制人员流动。研究成果可为特殊地铁站点的疏散通道设计和日常的人流安全管理提供理论依据。