人员疏散分析人员疏散时间计算方法与分析参数：疏散分析参数
2016年03月24日 来源：消防工程师考试网
人员疏散分析人员疏散时间计算方法与分析参数：疏散分析参数
在对人员疏散时间预测计算中必须确定人员疏散时关于人数、行走速度、比流量、有效宽度等相关参数。
1.人员数目的确定
在确定起火建筑内需要疏散的人数时，通常根据建筑的使用功能首先确定人员密度（单位：人/㎡），其次确定该人员密度下的空间使用面积，由人员密度与使用面积的乘积得到需要计算的人员数目。在有固定座椅的区域，则可以按照座椅数来确定人数。在业主和设计师能够确定未来建筑内的最大人数时，则按照该值确定疏散人数。否则，需要参考相关的统计资料，由相关各方协商确定。
（1）人员密度。在计算疏散时间时，人员密度可采用单位面积上分布的人员数目表示（人/㎡），也可采用其倒数表示或采用单位面积地板上人员的水平投影面积所占百分比表示（㎡/人）。
对于所设计建筑各个区域内的人员密度，应根据当地相应类型建筑内人员密度的统计数据或合理预测来确定。预测值应取建筑使用时间内该区域可预见的最大人员密度。当缺乏此类数据时，可以依据建筑防火设计规范中的相关规定确定各个楼层的人员密度。
国外的相关规定大部分采用计算房间（区域）的地板面积作为计算面积。对于计算面积的界定可以考虑建筑的使用功能，根据建筑的实际使用情况来确定。
（3）人流量法。在一些公共使用场所，人员流动较快，停留时间较短，例如机场安检、候机大厅，科技馆，展览厅等，其人数的确定可以采用人流量法。
采用人流量法，即设定人员在某个区域的平均停留时间，并根据该区域人员流量情况按以下公式计算瞬间时刻的楼内人员流量（称为人流量法）：
人员数量 = 每小时人数×停留时间 （s） （5-4-34）
2.人员的行走速度
人员自身的条件、人员密度和建筑的情况均对人员行走速度有一定的影响。
（1）人员自身条件的影响。下表5-4-5列出了若干人行走速度的参考值，这是根据大量统计资料得到的。但应当指出，对于某些特殊人群，其行走速度可能会慢很多，如老年人、病人等。如果某建筑中火灾烟气的刺激性较大，或建筑物内缺乏足够的应急照明，人的行走速度也会受到较大影响。
人员行走速度在疏散模型中的设置需要了解不同模型的默认值，如Simulex疏散模型中默认的人员行进速度分男人、女人、儿童和长者四种，其步行速度及类型比例如表5-4-6。
（2）建筑情况的影响。不同的建筑中由于功能、构造、布置不同，对人员行走速度的影响不同，人员在不同建筑中步行速度的典型数值与建筑物使用功能的关系可参考表5-4-7。
（3）人员密度的影响。人员在自由行走时受到自身条件及建筑情况等因素的影响而速度各有差异，当为疏散人群时，其步行速度将受到人员密度的影响。人员的行走速度将在很大程度上取决于人员密度。
通常情况下，人员的疏散速度随人员密度的增加而减小，人流密度越大，人与人之间的距离越小，人员移动越缓慢；反之密度越小，人员移动越快。国外研究资料表明：－般人员密度小于0.54人/㎡时，人群在水平地面上的行进速度可达70m/min并且不会发生拥挤，下楼梯的速度可达48～63m/min。相反，当人员密度超过3.8人/㎡时，人群将非常拥挤基本上无法移动。一般认为，在0.5～3.5人/㎡的范围内可以将人员密度和移动速度的关系描述成直线关系。
同时，根据研究结果得到了人员行走速度与人员密度之间的关系式，不同密度下人员在平面的步行速度可根据下式计算得出：
v=1.4（1-0.226D） （式5-4-35）
其中：V —人员步行速度，m•s-1；
D —人员密度，人•m-2。
不同密度下人员在楼梯行走速度的计算参见以下公式，其中系数K参见下表5-4-36。
v=K（1-0.226D） （式5-4-36）
3.出口处人流的比流量
建筑物的出口在人员疏散中占有至关重要的地位，对出口宽度的合理设计能避免疏散时发生堵塞，有利于疏散顺利进行。我国目前的建筑规范中主要是通过控制建筑物的出口、楼梯、门等宽度来进行疏散设计，同时，性能化防火设计中对建筑物安全性的评估同样需要考虑出口宽度的问题，以衡量火灾时能否保证人员通过这些出口顺利逃生。无论是规范的规定还是性能化设计的方式，一般都是根据总人数按单位宽度的人流通行能力及建筑物容许的疏散时间来控制建筑物的出口总宽度。因此，人员疏散参数确定中必须考虑出口处人流的比流量。
比流量是指建筑物出口在单位时间内通过单位宽度的人流数量（单位：人/（m•s）），比流量反映了单位宽度的通行能力。根据对多种建筑的观测结果，比流量在水平出口、通道处和在楼梯处不同，而不同的人员密度也将影响比流量。
图5-4-11显示了不同的疏散走道上流出系数（比流量）与人员密度的关系，由图可以看出，首先，随着人员密度的增大，单位面积内的人员数目增大，从而单位时间内通过单位宽度疏散走道的人员数目也增大，当人员密度增大到一定程度，疏散走道内的人员过分拥挤，限制了人员行走速度，从而导致流出系数的减少。
4.通道的有效宽度
大量的火灾演练实验表明人群的流动依赖于通道的有效宽度而不是通道实际宽度，也就是说在人群和侧墙之间存在一个“边界层”。对于一条通道来说，每侧的边界层大约是0.15m，如果墙壁表面是粗糙的，那么这个距离可能会再大一些。而如果在通道的侧面有数排座位，例如在剧院或体育馆，这个边界层是可以忽略的。在工程计算中应从实际通道宽度中减去边界层的厚度，采用得到的有效宽度进行计算。表5-4-9给出了典型通道的边界层厚度。
疏散走道或出口的净宽度应按下列要求计算：
①对于走廊或过道，为从一侧墙到另一侧墙之间的距离；
②对于楼梯间，为踏步两扶手间的宽度；
③对于门扇，为门在其开启状态时的实际通道宽度；
在对人员疏散时间预测计算中必须确定人员疏散时关于人数、行走速度、比流量、有效宽度等相关参数。
1.人员数目的确定
在确定起火建筑内需要疏散的人数时，通常根据建筑的使用功能首先确定人员密度（单位：人/㎡），其次确定该人员密度下的空间使用面积，由人员密度与使用面积的乘积得到需要计算的人员数目。在有固定座椅的区域，则可以按照座椅数来确定人数。在业主和设计师能够确定未来建筑内的最大人数时，则按照该值确定疏散人数。否则，需要参考相关的统计资料，由相关各方协商确定。
（1）人员密度。在计算疏散时间时，人员密度可采用单位面积上分布的人员数目表示（人/㎡），也可采用其倒数表示或采用单位面积地板上人员的水平投影面积所占百分比表示（㎡/人）。
对于所设计建筑各个区域内的人员密度，应根据当地相应类型建筑内人员密度的统计数据或合理预测来确定。预测值应取建筑使用时间内该区域可预见的最大人员密度。当缺乏此类数据时，可以依据建筑防火设计规范中的相关规定确定各个楼层的人员密度。
国外对各种使用功能的建筑中其人员密度的规定较为详细，如美国、英国、日本等。表5-4-4列举出了国外一些国家对人员密度的规定。
国外的相关规定大部分采用计算房间（区域）的地板面积作为计算面积。对于计算面积的界定可以考虑建筑的使用功能，根据建筑的实际使用情况来确定。
（3）人流量法。在一些公共使用场所，人员流动较快，停留时间较短，例如机场安检、候机大厅，科技馆，展览厅等，其人数的确定可以采用人流量法。
采用人流量法，即设定人员在某个区域的平均停留时间，并根据该区域人员流量情况按以下公式计算瞬间时刻的楼内人员流量（称为人流量法）：
人员数量 = 每小时人数×停留时间 （s） （5-4-34）
2.人员的行走速度
人员自身的条件、人员密度和建筑的情况均对人员行走速度有一定的影响。
（1）人员自身条件的影响。下表5-4-5列出了若干人行走速度的参考值，这是根据大量统计资料得到的。但应当指出，对于某些特殊人群，其行走速度可能会慢很多，如老年人、病人等。如果某建筑中火灾烟气的刺激性较大，或建筑物内缺乏足够的应急照明，人的行走速度也会受到较大影响。
人员行走速度在疏散模型中的设置需要了解不同模型的默认值，如Simulex疏散模型中默认的人员行进速度分男人、女人、儿童和长者四种，其步行速度及类型比例如表5-4-6。
（2）建筑情况的影响。不同的建筑中由于功能、构造、布置不同，对人员行走速度的影响不同，人员在不同建筑中步行速度的典型数值与建筑物使用功能的关系可参考表5-4-7。
（3）人员密度的影响。人员在自由行走时受到自身条件及建筑情况等因素的影响而速度各有差异，当为疏散人群时，其步行速度将受到人员密度的影响。人员的行走速度将在很大程度上取决于人员密度。
通常情况下，人员的疏散速度随人员密度的增加而减小，人流密度越大，人与人之间的距离越小，人员移动越缓慢；反之密度越小，人员移动越快。国外研究资料表明：－般人员密度小于0.54人/㎡时，人群在水平地面上的行进速度可达70m/min并且不会发生拥挤，下楼梯的速度可达48～63m/min。相反，当人员密度超过3.8人/㎡时，人群将非常拥挤基本上无法移动。一般认为，在0.5～3.5人/㎡的范围内可以将人员密度和移动速度的关系描述成直线关系。
Fruin 、Pauls 、Predtechenskii、Milinskii等人根据观测结果，整理出了一组分别在出口、水平通道、楼梯间内人员密度与人员行走速度的关系，并被美国《SFPE防火工程手册》采用，如下图5-4-10所示。
同时，根据研究结果得到了人员行走速度与人员密度之间的关系式，不同密度下人员在平面的步行速度可根据下式计算得出：
v=1.4（1-0.226D） （式5-4-35）
其中：V —人员步行速度，m•s-1；
D —人员密度，人•m-2。
不同密度下人员在楼梯行走速度的计算参见以下公式，其中系数K参见下表5-4-36。
v=K（1-0.226D） （式5-4-36）
3.出口处人流的比流量
建筑物的出口在人员疏散中占有至关重要的地位，对出口宽度的合理设计能避免疏散时发生堵塞，有利于疏散顺利进行。我国目前的建筑规范中主要是通过控制建筑物的出口、楼梯、门等宽度来进行疏散设计，同时，性能化防火设计中对建筑物安全性的评估同样需要考虑出口宽度的问题，以衡量火灾时能否保证人员通过这些出口顺利逃生。无论是规范的规定还是性能化设计的方式，一般都是根据总人数按单位宽度的人流通行能力及建筑物容许的疏散时间来控制建筑物的出口总宽度。因此，人员疏散参数确定中必须考虑出口处人流的比流量。
比流量是指建筑物出口在单位时间内通过单位宽度的人流数量（单位：人/（m•s）），比流量反映了单位宽度的通行能力。根据对多种建筑的观测结果，比流量在水平出口、通道处和在楼梯处不同，而不同的人员密度也将影响比流量。
图5-4-11显示了不同的疏散走道上流出系数（比流量）与人员密度的关系，由图可以看出，首先，随着人员密度的增大，单位面积内的人员数目增大，从而单位时间内通过单位宽度疏散走道的人员数目也增大，当人员密度增大到一定程度，疏散走道内的人员过分拥挤，限制了人员行走速度，从而导致流出系数的减少。
4.通道的有效宽度
大量的火灾演练实验表明人群的流动依赖于通道的有效宽度而不是通道实际宽度，也就是说在人群和侧墙之间存在一个“边界层”。对于一条通道来说，每侧的边界层大约是0.15m，如果墙壁表面是粗糙的，那么这个距离可能会再大一些。而如果在通道的侧面有数排座位，例如在剧院或体育馆，这个边界层是可以忽略的。在工程计算中应从实际通道宽度中减去边界层的厚度，采用得到的有效宽度进行计算。表5-4-9给出了典型通道的边界层厚度。
疏散走道或出口的净宽度应按下列要求计算：
①对于走廊或过道，为从一侧墙到另一侧墙之间的距离；
②对于楼梯间，为踏步两扶手间的宽度；
③对于门扇，为门在其开启状态时的实际通道宽度；
④对于布置固定座位的通道，为沿走道布置的座位之间的距离或两排座位中间最狭窄处之间的距离。