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。     

商业综合体中楼梯、自动扶梯和电梯多通道耦合疏散策略研究*

为选择最优疏散模式,提高商业综合体应急疏散效率,运用Pathfinder仿真软件,求解最优自动扶梯与楼梯双通道耦合模式,并探讨自动扶梯、楼梯与电梯多通道耦合疏散模式实效性。结果表明:自动扶梯与楼梯双通道耦合疏散模式中,自动扶梯双下行与楼梯耦合疏散模式疏散效果最好,疏散时间最短,总疏散时间465.95 s,比单一楼梯疏散模式缩短16.24%;自动扶梯、疏散楼梯与电梯多通道3重耦合疏散模式,比自动扶梯与楼梯双通道耦合疏散模式中最优组合方式疏散时间减少10.45 s,减少了2.24%;通过电梯疏散人数86人,占总疏散人数1.30%,表明电梯疏散效果提升不明显。研究结果可为紧急情况下自动扶梯反转时间确定以及密集场所应急预案编制提供理论参考。     

高层建筑火灾初期人员疏散策略的优化分析

通过分析高层建筑火灾条件下的人员安全疏散问题,构建了高层建筑火灾初期的垂直疏散模型,并提出2种疏散策略.策略Ⅰ:电梯停靠层以下全部用楼梯疏散,停靠层及以上楼层用电梯疏散;策略Ⅱ:各楼层人员按不同比例通过电梯进行疏散.然后通过调用随机函数,在一个动态运行模式下求解模型,分析停靠层、楼层人数及电梯疏散人数比例对疏散效果的影响,得到2种策略条件下的近似最优解.分析楼梯、电梯的疏散规律,得出楼层人数、电梯停靠层和电梯疏散人数比例对疏散效果的影响并非单一的线性关系:楼层人数较少时,随楼层的增加,电梯疏散更具优势;楼层人数过多时,电梯、楼梯的疏散效果都不明显,此时需要合理确定通过楼梯、电梯疏散的人数比例才能提高疏散效果.比较2种策略发现,策略Ⅱ疏散时间更短,而策略Ⅰ在现实中的运行能力和可操作性更强.     

地铁四线换乘枢纽高峰客流火灾疏散模拟研究

地铁换乘枢纽车站结构复杂、客流密度高,火灾情况下的应急疏散难度大,为研究地铁大型换乘枢纽火灾事故时的客流疏散模式,以四线换乘枢纽CGM站为例,使用building EXODUS软件,分别研究楼梯组、电梯、出入口和闸机组这4类设施无法使用时对乘客疏散时间的影响,以及各场景下乘客的疏散策略。考虑仅站厅乘客参与疏散、1辆列车上的乘客参与疏散、2辆不同线路列车上的乘客参与疏散这3种情况,共设置155个工况。研究结果表明:出入口对于疏散时间的影响较大;楼梯组次之;电梯和闸机组的影响明显小于前2者;同类设施中,由于设施位置及几何特征存在差异,各设施对于疏散时间的影响不同;随着疏散人数的增加,同一设施对于疏散时间的影响随之增加;所有出入口可以使用时,各线路独立疏散时效率较高;发生出入口火灾时,打开线路间换乘通道的防火卷帘门可降低所需疏散时间。     

地铁车站站台火灾中人员的安全疏散

笔者分析了地铁站台火灾时火灾临界危险条件和人员的疏散特点 ,提出了地铁站台火灾中人员安全疏散模型 ,确定了人员安全疏散时间的计算方法 ;应用火灾模拟软件SMARTFIRE4 .0对某地铁站站台着火时温度和烟气浓度的发展进行了数值模拟研究 ,据此得到人员安全疏散可利用的时间 ;结合该站台着火时的具体情况 ,计算了人员安全疏散所需要的时间。研究与计算结果表明 :该地铁站火灾时 ,站台至站厅的楼梯是整个疏散过程的瓶颈 ,而楼梯的疏散能力主要受人员流量和楼梯的有效宽度所制约 ,据此提出了相应的解决方法。     

高层公寓式住宅建筑电梯协同楼梯疏散策略研究

为探索高层建筑利用电梯协同楼梯疏散以提高疏散效率的可行性,基于现有的电梯协同楼梯疏散研究成果,运用Pathfinder构建某高层住宅建筑实例模型,研究楼层总数及电梯数量对电梯最佳停靠层的影响,提出2个电梯协同楼梯的疏散策略,并对策略进行优化分析。结果表明:电梯最佳停靠层随楼层总数的增加,呈现“平台阶变”的特征和线性增加的趋势,但随楼层总数的增加,最佳疏散层在“平台阶变”后会更加远离顶层;策略1（顶层优先策略）下因存在最佳分离楼层使得该策略下的总疏散时间最短,策略2（分段顶层优先策略）可有效提高电梯利用率,通过对策略2下的人员使用电梯比例进行控制,可进一步提高疏散效率,该优化策略可将总疏散时间从仅楼梯无电梯疏散的804 s缩短到580 s,使疏散效率提升27.9%。     

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。     

一种高层建筑楼、电梯疏散模型的模拟研究

通过分析目前楼、电梯疏散的研究成果,提出了新的楼、电梯疏散模型,给出了两种具有可行性的电梯运行方案:(1)电梯停靠某一层完全疏散此层及以上所有人员,此层以下人员使用楼梯疏散;(2)7层以上的各层按一定比例选择使用电梯疏散,剩余人员选用楼梯疏散.进一步阐述了楼、电梯疏散时间的计算公式.通过对新提出的楼、电梯疏散模型的模拟计算可知:两种运行方案均可有效地降低总的疏散时间,相比之下第二种运行方案疏散效果更佳,但考虑到实际情况第一种方案可操作性更强.最后讨论了电梯速度对疏散的影响,得出疏散时最好选用运行速度较高的电梯,可提高疏散效率.     

公路隧道火灾发生位置与人群疏散通道仿真研究

利用EXODUS建立隧道的仿真场景,确定疏散人群仿真参数,并将出口工效OPS作为评价疏散效率的指标,分析不同火灾发生位置对疏散时间的影响。采用K-means算法分别对火灾发生位置和人群疏散通道位置进行聚类,并建立基于两者影响下的出口工效模型,通过对该模型求偏导,得出隧道火灾发生位置和人群疏散通道选择之间的关系。研究结果表明:火灾发生位置越接近人行横通道,疏散时间波动越大,人行横通道和隧道入口的疏散时间随人群疏散区域分界线变化,当火灾发生距人行横通道20~110 m时,变化明显,当距140~350 m时,变化平稳;出口工效OPS总体呈现不稳定的阶梯状变化趋势;火灾发生位置和人群疏散通道的最优位置呈线性递减关系。研究结果可应用于隧道应急指挥中心管理人员制定有效疏散路径和采取诱导分流人群措施。     

基于PathFinder在高校图书馆火灾应急响应分级中的应用

以某高校图书馆为背景,运用美国Thunderhead engineering公司开发的人员紧急疏散模拟软件Pathfinder(试用版),分析发生火灾时各层安全通道是否畅通或楼梯间疏散受阻时的人员疏散情况,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疏散的人数。再以《国家突发公共事件总体应急预案》的应急响应分级条件对图书馆发生火灾时各种预判情况进行应急响应分级。     

自动扶梯运行方式对地铁站台人员安全疏散的影响

地铁车站站台人员密集,客流量大,在火灾等应急条件下对人员安全疏散有较高的要求.目前自动扶梯在地铁车站中大量应用,其运行方式(上行、下行、停运、反转)对地铁车站内人员安全疏散有较大影响.利用人员疏散网络模拟软件EVACNT7对某地铁站台层人员向站厅层疏散进行数值模拟,研究了当自动扶梯正常上行时的输送能力,并与不同人流条件下的楼梯的输送能力进行了对比,得到动态折算系数.同时也研究了当自动扶梯停运作为疏散通道使用时的输送能力,并与人流条件优化时的疏散楼梯输送能力进行了对比得到静态折算系数.还研究了下行的自动扶梯在火灾等应急条件下反转上行以降低人员疏散时间,并给出了一种下行自动扶梯反转最迟完成时间的计算方法.研究工作可以为同类地铁站台人员安全疏散设计和应急预案制定提供参考.     

基于Pathfinder的某综合楼疏散模拟研究

为了提高办公楼等人员聚集场所的人员快速疏散能力,防止发生拥堵踩踏等安全问题。利用Pathfinder软件对某综合办公楼进行疏散模拟研究,根据楼内人员分布情况,研究不同楼层不同比例楼梯和电梯混合疏散的疏散时间,分析疏散过程中容易产生拥堵、踩踏等事故的情况。研究结果显示,采用楼梯和电梯混合疏散模式可以缩短疏散时间。某综合楼疏散容易产生拥堵的区域为一楼电梯厅与楼梯交汇处;主出入口疏散效率不高,在疏散过程中应设置疏散引导员,为综合办公楼日常管理和疏散安全管理提供借鉴。     

地铁同站台高架换乘车站火灾人员疏散研究

为研究地铁同站台高架换乘车站发生火灾事故的疏散模式,以具有该换乘形式的某实体车站的全尺寸火灾实验烟气扩散规律为基础,使用buildingEXODUS软件研究该车站站厅、站台、设备区、停靠列车等多个区域火灾场景下乘客疏散所需的时间。对比分析站厅中部闸机、站厅楼扶梯入口及站厅出入口附近3处发生火灾的场景,分别研究地铁车站内闸机及栅栏门、自动扶梯、应急出口等设施的运行状态对于疏散结果的影响,获取每种工况下的疏散时间,3种火灾场景下,上行扶梯关闭、所有闸机及栅栏门打开、应急出口打开能够有效减少疏散时间,火源位于楼扶梯入口时对疏散时间的影响最大;研究站台中部、站台楼扶梯入口2处发生火灾的场景下,扶梯运行状态对于疏散时间的影响,上行扶梯停止运行后的乘客疏散时间相较于扶梯上行时分别降低41%,35%;分析设备区火灾对于设备区内工作人员疏散时间与乘客疏散时间的影响,由于工作人员数量相对较少,对车站整体疏散时间影响不明显;对比分析4B编组列车车头、车中及车尾发生火灾的场景对于乘客疏散时间的影响,火源位于车中时对疏散时间的影响最大。     

多匝道城市公路隧道火灾应急救援方案研究

为研究多匝道城市公路隧道内火灾场景下的应急疏散、救援准则以及具体方案,以长沙某城市公路隧道为背景,首先通过对该隧道内的火灾产生机理、特性等主要因素进行研究,确定通道内不同事故类型下的火灾规模;再通过专业的CFD数值计算模型研究不同火灾规模下隧道内的烟雾分布特性及规律;其次依据研究成果制定隧道内各类火灾事故下的通风控制方案;最后制定出隧道内合理烟气控制方案下隧道各个区段人员、社会车辆及救援车辆的疏散救援方案。研究得出多匝道城市公路隧道内小型火灾场景下,烟气能够控制在火灾与火灾下游排烟井范围内;大型火灾场景下利用双排烟井进行排烟时,烟气能够控制在两个排烟井范围内;未受烟气影响的区域内可以正常交通。     

深埋地下空间电梯楼梯协同疏散的仿真实验研究

为研究灾害中如何有效疏散人员的问题,依托重庆沙坪坝综合交通枢纽工程,通过pathfinder软件对沙坪坝综合交通枢纽地下空间人员疏散进行仿真模拟,研究电梯楼梯协同疏散在人员密集地下空间建筑疏散的可行性。结果表明:电梯楼梯协同疏散相对于传统楼梯疏散具有更大的优势,疏散时间相比传统疏散方式减少了约一半。     

基于图论与排队论的人员疏散优化模型研究

以办公楼火灾事故为场景,着重对人员疏散运动时间进行优化,主要考虑缩短应急疏散过程中的人员反应时间及疏散运动时间,通过选择图论理论对疏散最短路径进行优选,对壅滞时间的优化则选用排队论理论,提出了防止人群排队壅滞的安全判据,构建了一个基于图论与排队论的疏散优化模型。以某办公楼建筑为例进行疏散模拟,研究了其在火灾场景下的出口宽度,疏散通道长度,分支入口数、宽度以及人员移动速度等对疏散时间的影响。结果表明,建立的基于图论与排队论的疏散模型,对于合理设计疏散路线和优化建筑物的出口和通道结构具有一定的实用价值。     

地铁多线换乘车站火灾模型实验研究—(2)十字换乘车站火灾

针对当前地铁十字换乘车站缺少火灾场景系统性分析和评估的问题,釆用1∶10的地铁多线换乘车站火灾实验模型,进行十字换乘车站的火灾场景设计和对应全尺寸火源热释放率0.91~2.60 MW的火灾实验,研究十字换乘车站内站厅及站台危险位置发生火灾时的优化排烟方案。结果表明:站厅一端火灾时,站厅排烟可确保中部换乘通道和站厅另一端楼梯及出口在起火6 min内不受烟气影响;站厅中部火灾时,采用站厅排烟能保障站厅两端楼梯及出口作为疏散通道的安全性。地下2层站台或地下3层站台一端楼梯口发生火灾时,采用站台排烟与站厅送风联动的模式可控制烟气在站台内的扩散范围,确保站台未起火楼梯和站厅层在起火6 min内能够作为安全疏散通道;仅采用站台排烟可以控制烟气在站台内水平方向的扩散,但在火源功率较大时烟气会通过换乘通道和楼梯进入站厅。通过模型实验验证十字换乘车站中采用站厅站台联合通风模式的有效性,并提出多种火源功率、通风模式下的烟气扩散范围和规律,为十字换乘车站的烟气控制模式优化提供了数据支撑。     

超高层建筑人员电梯辅助疏散及其影响参数研究

针对传统疏散方式很难在短时间内有效地将人员疏散至室外安全区的难题,研究分析了超高层建筑中人员疏散策略以及电梯作为辅助人员疏散方式的可行性。首先,对人员疏散速度进行了研究,对电梯运行特性进行了分析;然后,利用数值模拟的方法,对影响电梯辅助疏散的参数进行研究,以对超高层建筑人员疏散以及疏散电梯的设计提供理论参考。结果表明,电梯与疏散楼梯相结合的疏散方式能够快速地完成高层建筑内部人员疏散。该组合疏散方式中决定总疏散时间的主要因素是疏散人数、电梯运行速度、电梯容纳人数、电梯疏散人员比例。当电梯疏散人数占总体疏散人数的40％时,疏散总时间最短。     

增强型消防电梯用作疏散通道的探讨

高层建筑如遇火灾,按现行法规和标准是禁止乘用电梯逃生的,只能拥挤在狭窄的楼梯上。本文阐述了增强型消防电梯的基本结构和配置,说明只要具备了防火、防水、防烟和紧急逃生通道这四大功能,其楼内人员除选择楼梯外还可以乘电梯逃生,补充作为大楼的第二条疏散通道。     

多出口条件下应急疏散路径优化模型

为减少拥堵发生概率,考虑多出口条件下疏散人群路径选择特点,建立应急疏散路径优化模型。首先以疏散通道布置方位为基础,建立疏散网络,确定可行疏散路径集合,考虑人群流量与排队时间动态关系,计算人群雍滞时间,表征路径当量长度,迭代可行路径集合;然后以疏散总时间最短为目标,修正Dijkstra算法目标函数,全局搜索时间最优路径,分配疏散方案;最后通过某多出口疏散案例,对比传统最短路径和优化最短时间疏散方案疏散总时间,验证模型的有效性。结果表明:优化后的疏散方案排队总时间与疏散总时间均小于传统疏散模型,疏散出口利用率更高,人流分布更为均匀,疏散路径重叠概率较小,有效提升了疏散效率。