摘 要：本文主要分析了某懸掛式球幕動(dòng)感影院——“飛躍極限”項(xiàng)目的人員疏散問(wèn)題。根據(jù)該建筑特點(diǎn)和客流量數(shù)據(jù)，采用數(shù)值模擬的方法，計(jì)算了在最不利情況下，各層以及各區(qū)域人員在現(xiàn)有疏散通道寬度和距離情況下所需要的疏散時(shí)間，為優(yōu)化人員疏散方案提供設(shè)計(jì)參考依據(jù)，也為類似工程提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：疏散；數(shù)值模擬；EVAC；球幕影院

中圖分類號(hào)：TU892

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1008-0422（2012）08-0131-03

1 引言

隨著科技的飛速發(fā)展，動(dòng)感仿真電影以其氣勢(shì)宏偉的畫面，身臨其境的體驗(yàn)成為人們追逐的新寵。但是由于此類影院的功能要求，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)、平面布置存在一定的特殊性，超出了現(xiàn)行消防技術(shù)規(guī)范要求，給人員安全疏散的分析和評(píng)價(jià)造成了一定的困難。本文將通過(guò)理論分析和數(shù)值模擬手段，對(duì)某懸掛式球幕動(dòng)感影院——“飛躍極限”項(xiàng)目的人員疏散設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，從而確定影響此類建筑人員疏散設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，為類似工程提供參考和借鑒。出于文章篇幅的考慮，火災(zāi)場(chǎng)景模擬分析討論從略。

2 項(xiàng)目基本情況

本項(xiàng)目為一座270人規(guī)模的懸掛式飛翔模擬項(xiàng)目，通過(guò)大型機(jī)械裝置，可一次將270名游客懸掛在十幾米的高空，懸掛式座艙可隨劇情發(fā)生相應(yīng)的擺動(dòng)，配合直立球型銀幕畫面，使游客體驗(yàn)空中飛翔的感覺(jué)。整體建筑（見(jiàn)圖1）由等候區(qū)，2個(gè)球幕設(shè)備間、30個(gè)飛船區(qū)（懸掛觀影倉(cāng)）和其他設(shè)備機(jī)械用房組成。為地下二層，地上四層的多層框架結(jié)構(gòu)建筑，建筑面積7523.31 m2，建筑高度21.4m。地下一層至地上四層每層設(shè)3個(gè)疏散坡道，疏散寬度為6.20m。

地下二層為設(shè)備機(jī)械用房，建筑面積為1044.41m2，僅管理維修人員出入，設(shè)有2個(gè)疏散坡道，疏散寬度為4.20m；地上一層入口大廳，建筑面積951.86 m2，直接對(duì)外疏散，疏散寬度8.40m。影院內(nèi)還按規(guī)范要求設(shè)置了消火栓系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、機(jī)械排煙系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等，同時(shí)，由于上下連通的銀幕區(qū)超過(guò)了自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)置高度，采用了消防水炮系統(tǒng)。

3 人員疏散參數(shù)分析

3.1 人員數(shù)量

合理的人員疏散分析應(yīng)建立在較準(zhǔn)確的人員荷載統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)之上，盡管我國(guó)相關(guān)規(guī)范[1-2]對(duì)影院類建筑放映廳人員數(shù)量計(jì)算有明確規(guī)定，但對(duì)于本項(xiàng)目而言卻并不合適。本項(xiàng)目中傳統(tǒng)的觀影廳被懸掛式觀影倉(cāng)所代替，而觀影區(qū)域除觀影倉(cāng)內(nèi)沒(méi)有人員，如按場(chǎng)所面積確定疏散人數(shù)顯然會(huì)對(duì)安全疏散設(shè)計(jì)提出過(guò)高要求。因此，我們可以根據(jù)建筑的不同使用功能，按建筑設(shè)計(jì)容量進(jìn)行選取。為考慮最不利情況下的人員疏散，分析時(shí)宜按滿員時(shí)考慮。

3.1.1觀演區(qū)人員數(shù)量

“飛越極限”項(xiàng)目雖屬于觀演建筑，但并不等同于有大量人流的普通電影城。本項(xiàng)目地下一層至地上四層共30個(gè)飛船區(qū)，每輛飛船載客量為9人。每層設(shè)左右兩個(gè)放映區(qū)，每個(gè)放映區(qū)含3個(gè)飛船觀看區(qū)，即每層單獨(dú)一個(gè)放映區(qū)一次最多僅可容納27人，兩個(gè)放映區(qū)即為54人。因此，地下一層至地上四層，每層觀演區(qū)人員數(shù)量可定為54人。

3.1.2排隊(duì)等候人員數(shù)量 （按1.5人/m計(jì)算）

排隊(duì)區(qū)分為戶外排隊(duì)區(qū)、右側(cè)戶內(nèi)排隊(duì)區(qū)、地下一層排隊(duì)區(qū)、一層排隊(duì)區(qū)、二層排隊(duì)區(qū)、三層排隊(duì)區(qū)和四層排隊(duì)區(qū)共7個(gè)部分。為確保人員疏散的安全可靠，分析計(jì)算時(shí)應(yīng)按人數(shù)最多時(shí)考慮。此時(shí)，室內(nèi)人流情況如圖2。

a、地下一層排隊(duì)區(qū)由一樓左側(cè)下坡至地下一層，由工作人員分流至內(nèi)部上下過(guò)道排隊(duì)區(qū)進(jìn)行排隊(duì)，排隊(duì)總長(zhǎng)度62m，客容量為93人；

b、地面一層直接進(jìn)入內(nèi)部上下過(guò)道排隊(duì)區(qū)進(jìn)行排隊(duì)，排隊(duì)長(zhǎng)度約為57m，客容量為86人；

c、地上二層至地上四層各層排隊(duì)區(qū)由一樓右側(cè)上坡至本層后，由工作人員分流至內(nèi)部上下過(guò)道排隊(duì)區(qū)進(jìn)行排隊(duì)，排隊(duì)總長(zhǎng)度62m，客容量為93人。

各層排隊(duì)區(qū)內(nèi)還設(shè)有多處活動(dòng)欄桿，方便工作人員快速處理緊急情況。

3.2 人員類型

由于本項(xiàng)目需升入高空進(jìn)行觀演，不適合年齡過(guò)小兒童和老人，出于不確定性考慮，參照國(guó)際上通用的一般公共娛樂(lè)建筑場(chǎng)所推薦的數(shù)值比例構(gòu)成[3]，本項(xiàng)目建筑內(nèi)部人員簡(jiǎn)化為以下四種：成年男士、成年女士、兒童和老人，如表1。

3.3 人員行走速度

目前，國(guó)內(nèi)外已有一些科研機(jī)構(gòu)和院校曾對(duì)人員疏散時(shí)的行走速度進(jìn)行過(guò)研究，并獲得了部分?jǐn)?shù)據(jù)。其中，美國(guó)消防工程師協(xié)會(huì)(SFPE)的《消防工程手冊(cè)》對(duì)人員疏散參數(shù)（疏散速度、人流量、有效疏散寬度）的系統(tǒng)描述得到了較廣泛的認(rèn)同[4]。該手冊(cè)認(rèn)為：當(dāng)人員密度在0.54人/m2~3.8 人/m2之間時(shí)，人員疏散速度可用式1表示，并給出了如表3的人員行走速度。

S＝k(1-0.266D) （1）

式中：k—常數(shù)，如表2 所示；D—人員密度，人/m2。

對(duì)于不同類型的人員疏散行走速度，蘇格蘭愛(ài)丁堡大學(xué)研究表明：成年女士、兒童和老人分別為成年男士的85%、66%和59%。

由于“飛越極限”項(xiàng)目建筑各區(qū)域的人員密度均小于0.54人/m2，根據(jù)以上分析，人員疏散數(shù)據(jù)可按下表數(shù)值選取，人體尺寸可在相關(guān)規(guī)范中查得[5]。此外，本項(xiàng)目建筑的疏散樓梯采用坡道式樓梯，非臺(tái)階式樓梯，相比之下更有利于人員快速移動(dòng)。

3.4疏散出口有效寬度

有研究表明，人在通過(guò)疏散走道或疏散門時(shí)習(xí)慣于與走道或門邊緣保持一定的距離。因此，除非人員密度高度集中，否則，在疏散時(shí)并不是門的整個(gè)寬度都能得到有效利用。美國(guó)消防工程師協(xié)會(huì)的《消防工程手冊(cè)》提出了有效寬度折減值，見(jiàn)表5。

4 疏散時(shí)間分析

火災(zāi)發(fā)生之后，人員疏散并不是馬上開(kāi)始。消防安全工程界中大致將疏散時(shí)間簡(jiǎn)化為三個(gè)階段：預(yù)警時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間和疏散行動(dòng)時(shí)間，可用下式表示：

TRSET=tb+tc+ts （式2）其中：tb—預(yù)警時(shí)間；

tc—響應(yīng)時(shí)間；ts—疏散時(shí)間。

預(yù)警時(shí)間tb為火災(zāi)開(kāi)始到人員知道火災(zāi)之間的時(shí)間段，它與探測(cè)和監(jiān)控系統(tǒng)的性能有關(guān)。人員響應(yīng)時(shí)間tc為疏散人員對(duì)于周圍發(fā)生的情況進(jìn)行分析，然后作出疏散決策的時(shí)間，一般為60S到l80S。疏散時(shí)間ts為人員疏散至安全區(qū)域所需的時(shí)間，它取決于疏散距離、逃生路徑和人員數(shù)量等，需要進(jìn)行模擬分析。

由于本項(xiàng)目建筑內(nèi)設(shè)有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和應(yīng)急廣播系統(tǒng)，建筑內(nèi)觀眾一般處于清醒狀態(tài)，但不熟悉建筑結(jié)構(gòu)和疏散通道，因此，預(yù)警時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間可分別設(shè)為60s和120s。

5 項(xiàng)目疏散設(shè)施現(xiàn)狀

5.1各層疏散口布局

由于本項(xiàng)目人員主要集中在觀眾觀看區(qū)和排隊(duì)等候區(qū)，因此重點(diǎn)對(duì)此區(qū)域人員疏散情況進(jìn)行分析。其各層疏散路線如圖3。

6 人員疏散模擬

6.1 疏散場(chǎng)景設(shè)置

找出火災(zāi)發(fā)生后，最不利于人員安全疏散的情況是疏散場(chǎng)景的設(shè)計(jì)原則。為此，本文設(shè)置了相對(duì)應(yīng)的如下3個(gè)疏散場(chǎng)景，見(jiàn)表7。

6.1.1疏散場(chǎng)景S1：針對(duì)一層而設(shè)，設(shè)定疏散出口CK1-5發(fā)生堵塞而不能用。一層飛船觀看區(qū)和內(nèi)部通道排隊(duì)區(qū)總?cè)藬?shù)147人將通過(guò)出口CK1-1~CK1-4進(jìn)行疏散，總有效疏散寬度為7.8m，疏散出口分布如圖3a所示。

6.1.2疏散場(chǎng)景S2：針對(duì)非一層而設(shè)（即地下一層、地上二層至四層），無(wú)疏散出口、疏散通道擁堵。該層飛船觀看區(qū)和內(nèi)部通道排隊(duì)區(qū)總?cè)藬?shù)147人將通過(guò)疏散樓梯LT1-1 和LT1-3進(jìn)行疏散，每層有效疏散寬度為4.65m，疏散出口分布如圖3b所示。

6.1.3疏散場(chǎng)景S3：針對(duì)第四層而設(shè)，設(shè)定疏散出口LT4-3發(fā)生堵塞而不能用。該層飛船觀看區(qū)和內(nèi)部通道排隊(duì)區(qū)總?cè)藬?shù)147人將通過(guò)疏散樓梯LT4-1 和LT4-2進(jìn)行疏散，有效疏散寬度為3.45m，疏散出口分布如圖3b所示。

6.2 人員疏散模擬結(jié)果分析

本文采用軟件FDS+EVAC(FDS5.3.0)進(jìn)行疏散模擬分析，其結(jié)果如圖4~圖6。

各層游客疏散至本層疏散樓梯后，再沿疏散樓梯疏散至一層通過(guò)連接室外的出口到達(dá)室外安全地面。地上四層到達(dá)地面一層的疏散樓

梯總長(zhǎng)108m長(zhǎng)；地上三層到達(dá)地面一層的疏散樓梯總長(zhǎng)72m；地上二層到達(dá)地面一層的疏散樓梯總長(zhǎng)36m；地下一層沿疏散樓梯到達(dá)地面出口的樓梯總長(zhǎng)32.8m。各類人員行走速度見(jiàn)表 ，假定各層疏散人員最后進(jìn)入本層疏散樓梯間的為行走速度最慢的老人。統(tǒng)計(jì)可得各層觀眾TRSET，如表8。

7 結(jié)論與建議

通過(guò)對(duì)人員疏散的分析與模擬，我們可以得到“飛躍極限”項(xiàng)目各層觀眾的疏散需要時(shí)間，為我們確定此類超規(guī)范建筑的人員疏散方案和消防保護(hù)重點(diǎn)提供了依據(jù)。如在上面的分析中，四層的疏散所需時(shí)間超過(guò)了500S，可能對(duì)人員的安全疏散造成危險(xiǎn)，因此，我們可以采取在四樓設(shè)置直通安全區(qū)域的戶外疏散樓梯等方式縮短疏散所需時(shí)間，為人員安全疏散創(chuàng)造條件。

考慮到消防安全是一個(gè)系統(tǒng)的整體，每一部分對(duì)人員安全的保障都至關(guān)重要。因此，對(duì)“飛躍極限”等類似項(xiàng)目的消防安全管理，筆者也提出幾點(diǎn)建議。

7.1場(chǎng)所工作人員應(yīng)特別注意對(duì)觀眾人數(shù)的控制和管理，防止人員超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

7.2游樂(lè)觀演建筑中人員對(duì)建筑疏散通道的陌生是制約人員安全疏散的一個(gè)重要因素，因此有必要在建筑內(nèi)各明顯位置設(shè)置疏散指示標(biāo)志，建立完善的疏散誘導(dǎo)體系，并確保其完好有效，從而保證人員在恐慌的狀態(tài)下也能順利找到疏散出口，并迅速疏散到安全區(qū)域；

7.3通過(guò)模擬和演習(xí)等方式合理確定疏散最不利場(chǎng)景，并將疏散最不利層作為日常運(yùn)營(yíng)重點(diǎn)關(guān)注部位，采取增添消防應(yīng)急燈或其它強(qiáng)光燈以提高能見(jiàn)度，從而進(jìn)一步延長(zhǎng)可用安全疏散時(shí)間；

7.4對(duì)建筑內(nèi)各部位工作人員定期進(jìn)行疏散演習(xí)和消防培訓(xùn)，使他們?cè)诨馂?zāi)發(fā)生后能準(zhǔn)確迅速的找到出口，并按最佳路線組織和引導(dǎo)觀眾安全疏散。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB50016-2006.建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2006.

[2]倪照鵬，王志剛.性能化消防設(shè)計(jì)中人員安全疏散的確證[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2003，122(5).

[3]T.Korhonen，S.Hostikka.Fire Dynamics Simulator with Evacuation: FDS+Evac Technical Reference and User’s Guide[M].VTT Technical Research Centre of Finland，2007.

[4]T.Korhonen， S.Hostikka， H. Ehtamo. FDS+Evac: Modeling Social Interactions in Fire Evacuation[J]，Proceedings of the 7th International Conference on PerformanceBased Codes and Fire Safety Design Meth ods，SFPE，Bethesda，MD，USA，2008: 241-250.

[5]歐陽(yáng)文昭，廖可兵.安全人機(jī)工程學(xué)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，2002.