安全疏散的计算方法

出处：按学科分类—政治、法律 中国商业出版社《最新单位消防工作实务全书第二卷》第638页（4685字）

在设计安全疏散设施时，首先应考虑安全疏散时间。从实际和理论分析看，影响疏散时间的因素主要有：人的密集程度、楼梯的形式、疏散通道的条件、疏散路线的合理性、火灾时烟的浓度和毒性、内装修材料的耐火能力等。

一般地说，人员愈密，则疏散愈慢，所需时间愈长。据测定，当人流密度为0．25m／人时，人的步行距离为零，通过速度为零。如果疏散线路不简捷、通畅，走道内有死角和门槛等障碍物，则势必要影响疏散速度。图3－2－41和图3－2－42分别给出了水平段和垂直段步行速度v与群集密度ρ的关系。

图3－2－41 步行速度与群集密度的关系(水平段)

图3－2－42 步行速度与群集密度的关系(垂直段)

目前，各国对安全疏散计算的依据不同，所采用的具体方法也不同，这里将就一般情况下进行的疏散计算方法作一概述。

(一)疏散计算的理论模型

近些年国内外的一些专家对疏散的理论计算进行了大量的探索模拟工作。模拟的基本条件分为两大类：

1．假定建筑内的所有人员均能正常地按照设计师事先规划的路线和通道向安全地带转移，则理论模拟主要是解决疏散所需时间和人员状态的问题。

2．当人员在火灾中受阻于烟气和火焰时，模拟人员当时的分布状况以及有可能出现的伤亡情况。

通常的理论模拟主要将人的因素作为模拟工作中的一个重要参数。而人的模拟又取决于以下情况：疏散人员的性别、年龄、体能对疏散能力的影响；人员在楼层平面的分布状况和密度对计算结果的影响；步行速度与人员密度和建筑布局的关系等。当然，模拟工作同样要处理各种建筑空间所带来的具体影响。

目前，各种理论模拟工作均未达到完善与实用阶段，但就现有水平而言，其成就已不可小视，并且有一些理论成果已部分地开始指导人们的设计和安全行为。

(二)疏散计算的一般顺序

所谓疏散计算，一般是针对水平楼层进行的，其目的是预测建筑物某层中某一房间起火时，该层所有人员全部疏散结束(撤到其他楼层或撤到外边)所需的条件和时间。其评价内容包括：

1．房间安全疏散的评价

当某一房间发生火灾时，可通过计算来确定该房间所有人员撤到室外所需的时间。所谓室外，此时指着火处之外某个安全区域或与该房间有相当耐火强度相间隔的走廊、大厅等。设房间允许的疏散时间为rT₁，假如计算的时间比rT₁小，则可认为满足安全疏散的要求。rT₁的取值如下：

(1)一般房间：

式中：A——该房间的地面面积(m²)。

(2)顶棚高度超过6m的房间：

(3)房间面积小于200m²的情况：

rT₁=30(s)，

上述允许值的确定并不严格。假定房间很大，也可以根据火焰和烟气的传播速度，凭经验确定该值。

2．走廊疏散的评价

走廊又称为人员疏散避难的第一安全区。无论是起火房间里的人，还是未着火房间里的人都会涌到走廊中来，并经过它撤到楼梯、临时避难层和建筑物外部。对走廊疏散的评价就是验算人们通过第一安全区的时间。当避难者有多种路径可选择时，要按把避难者分配到每一个途径进行疏散来计算。走廊允许的避难时间用rT₂表示，一般取

式中：A₁₊₂——着火房间面积A₁，加上本楼层着火房间以外各房间面积和走廊面积的总和A₂。

3．楼层疏散的评价

该评价是指核算火灾发生楼层的全体人员从着火处撤到最终避难处所用的时间。此时允许的避难时间用符号rT_f表示，一般取

通常避难计算都是每层分别进行的。

(三)疏散计算的基本点

1．步行速度和出入口等的流动系数

避难计算的基本点是建立在日本户川喜久二博士所提出的步行速度和出入口有效宽度的通道的流动系数基础之上的。户川喜久二博士调查的步行速度值列在表3－2－40中。现在进行的避难计算采用下面的值为标准，在没有标明用途的情况下，可以参考这些值定出适当的数值来。

表3－2－40 步行速度(m／s)

对于办公室、学校的房间：1．3m／s；

对于商店、旅馆、会厅等有许多不定人数的房间及一般用途的走廊：1．0m／s；

对于医院的房间和走廊、人的密度很大的会厅等：0．5m／s。

假定某人到达出口要走的距离为D，则该人到此出口处所需的时间可以用下式来表示：

所谓流动系数是指出入口单位宽度(1m)内，每秒通过的人数。在一般的计算中可取值1．5，其单位用“人／(m·s)”表示。

例如，N为人数，B为出入口的宽度，t为所需要的时间，则t可用下式计算：

当必须考虑楼梯的步行情况时，步行速度为每一楼梯踏步0．5s。另外作为上、下楼层部分的流动系数，可考虑取值1．3人／(m·s)。

2．房间疏散的计算

房间避难疏散的计算是最基本的计算，其他像走廊和楼梯的计算与房间的计算大体相同。现对房间疏散计算方法予以说明。

(1)人口密度。首先必须假定房间中的人数，该数据最好用实际情况中的最大值。实际生活中的办公室是多种多样的，在表3－2－41中给出了一些建筑部位的人口密度值。

表3－2－41 人口密度值

(2)人到着火房间出口所用的避难时间。将室内最不利的地点考虑为着火处。一般超过200m²的房间，认定一个出口的前边为着火点，而假定该出口不再能用于人员的疏散，则室内人员只能通过其他的几个出口避难。假定平面上的出口平均分配，各出口分配的人数均等，以此来计算避难时间。

(3)步行时间与避难时间的关系。上面所提到的避难时间，被看作是在出口处聚集了很多人(人挤人)，最初通过的人到最后通过的人所用的时间。但假若房间很大，人到达出口的时间较长的话，则将这段时间定为避难时间也是可行的。房间不同地点的人到达出口处所用的时间，为这一房间的避难时间。计算各房间最远的人到达出口的时间与最初通过门的时间作比较，并将较大的值定为房间的避难时间。

(4)房间避难的允许时间。对于避难所需要的时间，可以确定一个允许值，其他的各项实际计算得出的结果应小于或等于此值。

(四)修正指标的避难计算

1．避难计算的考虑方法

避难计算一般要像上面所示的情况，对所有的楼层进行核算。它需要考虑所有的房间在整体建筑中的位置，另外要设定避难路线、避难开始时间、人员合流的方式、门的宽窄等。而修正指标的方法则把这些都简化了。除进行着火层的楼层房间避难的计算外，把每层都看作一个房间进行与房间避难计算相同的计算。该计算忽略了各道隔墙和门的存在，将全楼层视为一个空间。进行允许避难时间计算时用的地面面积A(m²)为楼层的地面面积。

2．用安全性来评价的避难计算方法

(1)按照前面所述，把每层的全体看作一室，楼梯的宽度为出口的宽度，进行房间的疏散避难计算，即

式中：B——该层能用于避难的楼层宽度的总和(m)；

N——该层容纳的人数，其值按实际人数确定或按表3－2－41确定。

这是一个概算方法，平面布置中有可能碰到非常复杂的情况，可不必考虑某些极端的情况。

另外，B是楼层的宽度，但有的路段比较狭窄时，可取它作为宽度进行计算。例如楼梯间出入口的宽度比楼梯本身的宽度小，则把该出入口的宽度定为B值，但此时的流动系数值取为1．5。

(2)着火层的避难时间计算。把着火层视为整栋楼最危险的地带，此时烟和火传播很快，避难结束前就会发生一些险情。火灾发生在房间的情况比走廊等部位为多，此时居室避难计算的原则为按各房间计算，200m²以下的房间可以省略。另外，在一般计算方法中认为房间的一个出口不能使用的规定在此不适用。避难时间可按下式计算：

式中：N——该房间所容纳的人数；

B——该房间可用来避难的出口宽度的总和(m)。

(3)根据能否从两个方向避难来考虑安全性评价的避难计算。两个方向避难不行时，配合防火、防烟措施进行快速疏散。为了简化，考虑用(1)中所介绍的非着火层的避难计算法来计算。