火灾中人员的行为及其模拟计算方法的研究

在综合分析国内外人员疏散模型和模拟软件发展现状的基础上,研究人员在火灾中的行为理论、计算机模型、模拟原理等,并介绍了目前国际上研究人员行为方面综合功能较强的Building EXODUS软件的原理和特点,最后以具体实例说明了Building EXODUS软件在人群疏散模拟分析中的具体应用.研究表明,1)在不考虑其他因素的影响下,疏散总时间与人数成正比;2)在火灾等紧急情况下,当某个出口不能通行时,可能会使大量人员在另一个出口处造成"瓶颈"现象,因此,增加备用安全出口很重要;3)疏散时间实际上是一随机变量,会因各种情况的变化而不同,如在很大程度上受人员特性(如年龄等因素)的影响,传统计算方法一般会低估疏散时间而不能作为建筑疏散设计的依据;4)利用计算机模拟软件可以对火灾中各种可能发生的情况进行评价,评价结果比传统方法更科学、可信.火灾中人员行为的研究需要从心理学和社会学角度建立人群中个人行为与社会行为的理论框架,而疏散模拟是一个由多个因素组成的复杂系统,大量人群环境的模拟需要涉及人与人、人与环境间的相互作用.     

高层住宅建筑火灾人员疏散仿真研究

基于高层建筑火灾的严重危害,本文在具体分析阐述我国目前高层住宅建筑的户型设计现状后,以长沙市某高层塔式住宅建筑为研究对象,利用人员疏散软件Building EXODUS(V4.06版)和烟气模拟软件CFAST对发生火灾后建筑物的人员疏散和烟气流动情况仿真模拟。研究表明,逃生楼梯的设计位置对高层塔式住宅的人员疏散效率影响较大;在发生紧急情况后,事前是否进行过疏散演习和事中的人工干预引导疏散对保障高层住宅建筑火灾居民的生命安全尤为重要;高层住宅建筑火灾,起火楼层越底,伤亡越大。     

应急引导人员对地下商业街安全疏散的影响研究

地下商业街群死群伤事件表明,当火灾等突发事件发生时,被困人员的疏散延迟是造成大量伤亡的主要原因。应用Building EXODUS模拟软件,对哈尔滨市西城汇地下商业街一个分区内人员疏散情况进行模拟,比较了无组织疏散与设置应急引导人员两种情况下的安全疏散方式,在时间上后者能节约10%-30%。提出了在不增加出口数量及改变出口宽度的情况下,运用应急管理手段增加应急引导人员,能够减少出口拥堵情况,更有利于安全疏散。在地下商业街事故状态下,合理组织配置应急引导人员,能够起到减少事故损失的作用。     

大型超市火灾情况下人员疏散模拟分析

针对大型商场在火灾情况下,人员是否能够及时逃生的问题,采用计算流体动力学软件FDS和大型疏散模拟软件building EXODUS对徐州某大型超市进行火灾时人员疏散的模拟。在火灾场景下,由于烟气对于人员顺利逃生有着重要的影响,运用FDS软件模拟得到着火层四周出口处烟气的下降速度,烟气浓度以及能见度的变化情况,从而给出人员安全疏散的最佳时间,再应用building EXODUS模拟当超市人流量最大时人员的疏散情况,得出该大型超市内人员逃生所需的时间,两种模拟所得时间进行对比分析,可得到人员是否能安全疏散的结论。     

紧急疏散下的人员行为及建模仿真

在总结分析了目前国际上研究人员行为方面综合功能较强的Building EXODUS软件特点的基础上,以某校园食堂为例,进行建模仿真研究,并结合人员疏散行为特性对仿真结果进行分析。指出这些人员疏散行为并非在任何疏散情况下都会出现,在建筑设计方面,疏散通道以及疏散出口的宽度对疏散效果影响很大;在疏散指挥方面,加入引导员的引导作用则可以减小瓶颈拥堵效应,同时,大大提高各疏散出口的利用率,为指导紧急情况下的人员疏散提供一定的理论依据。     

大型活动不同阶段的应急疏散研究

本文针对目前大型活动的一套疏散方案不能适用活动各个阶段这一缺陷,提出分阶段疏散策略。并选择某礼拜寺开斋节为研究对象,通过调研其活动过程及活动中人群聚集的特点,将活动过程进行阶段划分,并设计相应的疏散方案,利用EXODUS软件对不同阶段的疏散策略进行模拟计算,对类似场所的疏散策略有相应的指导意义。     

大型商业建筑人员整体疏散与层次疏散效率对比模拟研究

大型商业建筑人员密度高,疏散环境复杂,火灾条件下人员疏散困难,疏散过程中易发生楼梯口拥堵,而造成疏散效率降低。本文针对大型商业建筑人员逃生疏散过程中大部分时间被耗用在聚集楼梯口等待这一实际问题,应用Building EXDOUS安全疏散软件对某购物广场进行数值模拟分析,通过对比整体疏散和层次疏散两种疏散方式,发现层次疏散较之整体疏散时间大为缩短,人员在楼梯口等待时间显著降低,疏散效率明显提高,进而完善了大型商业性建筑内疏散策略。     

基于几何方法的疏散仿真模型——GAEvac

GAEvac模型是基于几何方法和目标智能判别的人员疏散计算机模型,该模型针对建筑物和人员的特点,建立以几何元素表示的建筑物空间和人员体型模型,通过碰撞检测和位置调整的算法,模拟疏散中个体人员的速度变化和移动方向选择。通过设置分级目标和条件决策规则,模拟疏散过程中的人员路径选择,疏散过程中的群体效应得以体现。通过速度变化和疏散路径选择模拟实验,对GAEvac模型模拟的结果进行了对比分析。最后,通过对实例的模拟,验证了GAEvac模型的应用效果。     

高校宿舍建筑火灾场景人员疏散模拟研究

采用Building Exodus 4.0模拟软件,研究了某校园宿舍建筑火灾场景下的出口宽度,可用出口数目,可用疏散楼梯数目以及人员对出口的熟悉程度等对疏散的影响规律.结果表明,在出口宽度到达某一阈值前,所需疏散时间随其增加而减少,超过该阈值之后,继续增加宽度对所需疏散时间影响甚微;随着可用出口和疏散楼梯数目的增加,所需疏散时间逐渐减少;人员对出口越熟悉,所需疏散时间越短.     

受限空间人员疏散模型的博弈论分析

应用博弈论的方法,针对受限空间内逃生者疏散行为的特点,建立了一个基于博弈论的疏散模型,通过求解混合策略矩阵博弈均衡解,并根据每个逃生者与各个出口之间的距离进行修正,得到人群疏散过程中逃生者选择的混合策略(即每个出口被选择的概率)的表达式。基于博弈论的疏散模型能够更好的模拟疏散过程中人与人以及人与环境之间的相互影响。     

中庭式建筑紧急情况下人员安全疏散性能研究

为研究公共建筑紧急情况下人员安全疏散性能,建立模拟中庭式建筑人员疏散的二维随机元胞自动机模型,在模型中考虑人员距出口的距离、出口吸引力、人员绕行、墙壁和障碍物的排斥力等因素;对局部人员疏散受限区域,引入局部吸引力增强疏导。以由9个房间和一个中庭构成的建筑为例,计算紧急情况下人员的安全疏散性能,考虑局部吸引力和不考虑局部吸引力的结果进行比较。研究表明:元胞自动机模型能较好地模拟中庭建筑的人员疏散,得到各时刻人员分布情况和平均疏散时间,能反映出疏散过程中的"瓶颈"效应;排斥力和局部吸引力为受限区域人员提供正确的方向,模拟了疏散人群避开障碍物的智慧行为。     

基于Pathfinder和FDS的火场下人员疏散研究

为了探究高层建筑发生火灾时人员行为对疏散的影响,以上海静安区失火大楼为背景,运用试用版灾难逃生软件Pathfinder,对人员行为进行模拟.实验得到了人员在不同行为模式下逃生时所用的时间和楼梯间内拥挤情况,并探究家庭成员的行为对逃生的影响.利用Pathfinder进行SFPE模式和指导模式模拟以确定哪种模式中的行为属于安全的疏散行为.以《建筑防火规范》规定的允许疏散时间为标准计算出规定时间内的疏散的人数,从而确定处于危险状态下的人员数量和时间.建立了一个简化的高层建筑模型,采用FDS模拟软件对高层建筑火灾进行了火灾模拟,得出了烟气蔓延速度、温度、CO浓度以及能见度的变化规律,为高层建筑火灾烟气的有效控制、人员疏散、火灾扑救提供了一定的理论依据.     

公路隧道火灾逃生疏散研究

以苍岭隧道为背景,首先采用经验计算理论和计算软件building EXODUS相结合的方式,从被困人员的安全疏散时间、高温烟气的影响、隧道横通道的利用率以及人员的疏散行为特性进行了研究。结果表明:中小规模火灾情况下的安全疏散时间控制在8 min之内,高温烟气影响不大,但横通道的利用率不平均,且人员疏散路线相对集中。然后对存在的逃生疏散问题提出针对性建议以及其他相关建议,旨在为更大程度降低事故的严重性和经济财产损失。     

教学楼火灾疏散的标识认知应对规律研究

为了研究逃生者在疏散标识引导下的火灾疏散效率与逃生认知应对规律,基于实地调研与问卷调查结果,采用Anylogic软件,对常规标识与增设标识2种教学楼火灾疏散情境进行仿真模拟。研究结果表明:在疏散过程中,增设标识能使各疏散出口的疏散时间相对持平,避免了常规疏散中通道过早闲置的现象;人流在一层教学楼的平均疏散时长缩短了约10%,显著缩短了整栋教学楼的疏散时间。据此火灾标识疏散仿真过程与人的认知反应提出了火灾疏散与标识认知应对规律模型。     

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。     

体育馆人员常态下疏散实验与火灾时疏散模拟分析

为研究体育馆人员常态下的疏散特征,采用疏散实验观测和计算机模拟的方法,分别研究常态下人员的疏散行为。研究结果表明,常态下实验测得的疏散时间是182 s,计算机模拟火灾时疏散时间为147s。通过疏散实验和计算机模拟对比得出,常态条件下,整个疏散过程流量系数基本保持恒定,疏散实验流量系数小于软件模拟时流量系数;火灾时数值模拟疏散时间小于常态下观测实验的疏散时间。     

基于多因素出口选择的建筑疏散指示优化设计

建筑疏散指示标志关系到人们的生命安全,为了寻找一种更为有效的引导疏散的思路,实现紧急疏散时合理、有效地引导人员逃生,提出了以疏散人员到出口的距离、出口宽度和出口区域人员密度三个因素为基础的出口选择模式作为建筑疏散指示标志的设计规则;研究了仅考虑距离因素选择出口时疏散人员分配失衡的现象,展示了以人员到出口的距离、出口宽度、出口区域人员密度三个因素为基础的出口选择引导模式对建筑疏散的优化效果。研究结果表明:根据距离、出口宽度和出口区域人员密度三个因素来确定疏散指示标志设计的规则,避免了人员密集建筑场所“就近出口”带来的不利因素,实现了疏散资源的高效利用。     

建筑物火灾时人员的认知水平对疏散心理和行为影响研究

在建筑物火灾中,个体行为因人员的个体特征、认知水平、社会特质、面临不同危险局面等因素的不同会呈现出极大的差异性。因此,在建筑物火灾中,人员应急疏散策略和方案在充分考虑紧急情况下外界环境因素的同时,还必须综合考虑处于火灾等紧急情况下的人员心理和行为特征。本研究是在大量调查问卷获得的数据和资料的基础上,基于一定的数学模型,利用相应的统计分析方法,主要讨论体现人员认知水平的文化程度、消防知识与经验二个因素对疏散心理和行为的影响特点。研究结果将充实我国人员疏散心理和行为反应数据库,为建筑防火性能化设计和人员消防培训提供基础数据和指导。