張 鑫

(上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán) 華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200041)

無動(dòng)力疏散裝置安全問題研究

張 鑫

(上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán) 華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200041)

采用快速疏散滑梯能夠解決超高層建筑人員疏散問題，但人員滑至首層存在相互擠壓或踩踏危險(xiǎn)。為此，針對這種無動(dòng)力疏散裝置首層安全問題，采取降低下滑速度、增加首層滑道數(shù)量和設(shè)置分流閥等技術(shù)措施，以確保人員從超高層建筑各個(gè)樓層快速、安全地疏散到首層室外地坪。

超高層建筑；無動(dòng)力疏散裝置；快速疏散；分流閥

0 引言

筆者曾撰文提出一種無動(dòng)力疏散裝置——新型疏散裝置用于超高層建筑快速疏散[1]。這種新型疏散裝置是利用地球引力，使人體在雙螺旋滑道上自動(dòng)地下滑，無需任何動(dòng)力和體力。采用雙螺旋無動(dòng)力疏散滑道，使人們以順時(shí)針和逆時(shí)針交替方式做特殊的螺旋運(yùn)動(dòng)，快速地從超高層建筑的各個(gè)樓層疏散到首層室外地坪[2-3]。無動(dòng)力疏散裝置的基本形式有8-2型、8-3型和8-4型三種，如圖1所示。采用這種形式雖然能做到快速疏散，但在首層仍然存在相互擠壓或踩踏的危險(xiǎn)。采取有效技術(shù)措施緩沖高速下滑的人員，確保每個(gè)人快速安全地疏散到首層室外地坪，是本文研究的主要任務(wù)。

1 分流閥的設(shè)計(jì)構(gòu)思

人們在滑道上約以6.0 m·s-1速度向下滑行，快到達(dá)首層時(shí)，必須降低下滑速度。降低下滑速度可采取減小滑道的坡度和增加滑道表面與人體之間的摩擦力等方式，使得下滑人員在滑道上作勻減速運(yùn)動(dòng)。在眾多下滑者做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其相互之間的間距會(huì)逐漸縮小，如不采取措施，緊隨其后的下滑者就會(huì)撞到前者而形成擠壓或踩踏。為了解決這一

圖1 新型疏散裝置基本形式

難題，采取在首層滑道設(shè)置多道分流閥，對下滑人員進(jìn)行分流，經(jīng)過幾次分流之后，可加大下滑者前后之間的距離，分流閥及其布置圖如圖2和圖3所示。

從圖3左圖“首層滑道示意圖”中可以看出，在A點(diǎn)之上是一條滑道，經(jīng)過3次分流，到達(dá)D點(diǎn)時(shí)滑道的條數(shù)變?yōu)?條。在圖3右圖“首層分流示意圖”中用了7個(gè)分流閥，進(jìn)行3次分流設(shè)計(jì)。這種分流設(shè)計(jì)類似于水在管道中流動(dòng)，當(dāng)流量不變時(shí)，管道越粗流速越慢。我們將1條滑道變?yōu)?條滑道，類似于將水管的截面積放大了8倍。通過分流閥，均勻地將下滑人員分配到每條支滑道上。設(shè)人在經(jīng)過分流閥之前，前后兩人之間的時(shí)間差為T，經(jīng)過第一次分流之后，前后兩人之間的時(shí)間差為2T。下滑者做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)前后兩人的間距雖然在逐漸減小，但在經(jīng)過分流閥時(shí)又加大了其時(shí)間差和間距。由此，這種緩沖可使大量人員下滑到首層時(shí)不會(huì)相互擠壓和踩踏，確保疏散人員在首層的安全。

圖2 分流閥示意圖

圖3 分流閥布置圖

2 下滑者安全間距的計(jì)算

圖4所示為首層滑道縱剖面示意圖。為了便于說明問題，我們在首層滑道的A點(diǎn)開始布置分流閥，下滑者在AC之間作勻速運(yùn)動(dòng)，自C點(diǎn)開始作勻減速運(yùn)動(dòng)。

設(shè)下滑者在AC段的速度為V0=6.0m·s-1，在A點(diǎn)之前下滑者之間的間距為D0=2.0m，時(shí)間差為1/3s，經(jīng)過A、B、C點(diǎn)分流之后，下滑者之間的時(shí)間差為2/3s、4/3s和8/3s。在CD段下滑者做勻減速運(yùn)動(dòng)，其加速度a=-2.0m·s-2，并設(shè)VD=0.0m·s-1，CD段距離為9m。我們在滑道的A、B、C處設(shè)置分流閥，經(jīng)過A點(diǎn)之前的各位下滑者分別以N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7……表示。經(jīng)過A點(diǎn)第一次分流后，在AB段支道上分別有N1和N3……(另一支道上有N2和N4……)。經(jīng)過B點(diǎn)第二次分流時(shí)，在BC段各支道上分別有N1和N5……(另一支道上有N3和N7……)等。經(jīng)過C點(diǎn)第三次分流時(shí)，在CD段各支道上分別有N1和N7……(另一支道上有N5和N11……)等。如此，我們根據(jù)物理學(xué)中運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，設(shè)下滑者經(jīng)過AB段和BC段的距離均為5.0m和10.0m，分別計(jì)算出AB、BC、CD處下滑者的最大間距和N1到達(dá)終點(diǎn)時(shí)與N7的間距。

圖4 首層滑道剖面示意圖

VA=VB=V0=6.0m·s-1(自A點(diǎn)到C點(diǎn)，下滑者仍然是在做作勻速下滑，自C點(diǎn)起開始做減速運(yùn)動(dòng))。TE=(VE-V0)/a=(0-6)/(-2)=3.0s(表示下滑者自C點(diǎn)到達(dá)D點(diǎn)時(shí)所需時(shí)間)。

(1)在AB之間，N1與N3的時(shí)間差為T1=0.666 7s，勻速下滑，其最大距離為4.0m；

(2)在BC之間，N1與N5的時(shí)間差為T2=1.333 3s，勻速下滑，其最大距離8.0m；

(3)在CD之間，N1與N7的時(shí)間差為T3=2.666 7s，減速下滑，其最大距離為：

=6.0×2.6667+0.5×(-2.0)×2.66672

≌8.89m

(4)當(dāng)N1到達(dá)D點(diǎn),此時(shí)VD=0，N1與N7之間的時(shí)間差為T3，其距離S4應(yīng)為：

=0×2.6667-0.5×(-2.0)×2.66672

≌7.11m

計(jì)算結(jié)果如表1所示。當(dāng)?shù)谝晃幌禄叩竭_(dá)D點(diǎn)時(shí)，經(jīng)過3次分流后，緊隨其后的N7與N1的之間的距離為7.11 m，兩者到達(dá)D點(diǎn)的時(shí)間差為2.666 7 s。由此可見，經(jīng)過3次分流設(shè)計(jì),下滑者到達(dá)終點(diǎn)D不會(huì)產(chǎn)生相互擠壓和踩踏現(xiàn)象。關(guān)于分流閥的設(shè)計(jì)需要進(jìn)一步試驗(yàn)研究，方可應(yīng)用于實(shí)際工程之中。

表1 首層滑道緩沖間距計(jì)算表

3 結(jié)論

綜上所述，首層滑道安全問題是涉及新型疏散裝置——無動(dòng)力疏散裝置，能否應(yīng)用于超高層建筑中的重要問題。通過在首層滑道設(shè)置分流閥和增加滑道的數(shù)量等技術(shù)措施，可以加大下滑者之間的間距，起到一定的緩沖作用，進(jìn)而確保下滑人員自各樓層安全地疏散到首層室外地坪。

[1] 張鑫.超高層建筑新型疏散設(shè)備探討[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2015,34(S0):96-98.

[2] 張鑫.談快速疏散滑梯在超高層建筑中的應(yīng)用[J].武警學(xué)院學(xué)報(bào)，2015,31(2):12-17.

[3] 張鑫.超高層建筑快速疏散問題初探[J].武警學(xué)院學(xué)報(bào)，2014,30(4):39-41.

(責(zé)任編輯 馬 龍)

A Study on the Safety Problem of a Non-powered Evacuation Device

ZHANG Xin

(EastChinaArchitecturalDesign&ResearchInstituteco.,Ltd,ShanghaiXiandaiArchitecturalDesignGroup,Shanghai200041,China)

This paper has done a research on the safety problem with a non-powered evacuation device, which results in the trump of the people at the ground level. The paper offers some suggestions to deal with these problems in terms of slowing the speed, adding more slide slots and setting up the ground shunt valves to ensure the safety of the people from each floor of a high-rise building to the ground outdoor floor.

a super high-rise building; non-powered evacuation device; rapid evacuation; shunt valve

2015-09-29

張鑫(1955— )，男，安徽六安人，高級工程師，國家一級注冊建筑師。

TU892

A

1008-2077(2015)12-0014-03