黃浩然

摘 要：通過(guò)火災(zāi)模擬軟件FDS和疏散仿真軟件Pathfinder，對(duì)某音樂(lè)廳內(nèi)部的溫度場(chǎng)及煙氣運(yùn)動(dòng)狀況進(jìn)行模擬分析，以獲取相關(guān)參數(shù)，并進(jìn)一步對(duì)廳內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)事故條件下人員的應(yīng)急疏散情況進(jìn)行仿真模擬研究。結(jié)合相關(guān)規(guī)范和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出音樂(lè)廳內(nèi)部人員安全疏散的可用疏散時(shí)間（ASET）和必需疏散時(shí)間（RSET），從而對(duì)研究場(chǎng)所的安全疏散條件進(jìn)行較為全面的判斷，以期為此類人員密集場(chǎng)所的安全疏散設(shè)計(jì)提供一些參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：FDS；Pathfinder；音樂(lè)廳；應(yīng)急疏散；仿真模擬

中圖分類號(hào)：TU998.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2023）06-0108-05

0 引言

隨著人民群眾生活水平的日益提升，國(guó)家文化產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，音樂(lè)廳場(chǎng)所成為人們欣賞藝術(shù)演出越來(lái)越突出的選擇。音樂(lè)廳或?yàn)楠?dú)棟建筑，或設(shè)在大劇院類綜合性建筑內(nèi)，空間較為高大、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、器材設(shè)備繁多、功能較為多元。演出時(shí)內(nèi)部人員往往高度集中，發(fā)生火災(zāi)等事故后易造成較大傷亡損失，因此對(duì)該類場(chǎng)所進(jìn)行火災(zāi)事故條件下人員應(yīng)急疏散情況的研究就顯得尤為重要。

本文選擇的研究場(chǎng)所為某音樂(lè)廳，其內(nèi)部火災(zāi)荷載主要集中于觀眾席及演出席等部位，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)發(fā)展迅速，組織撲救困難。同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量不完全燃燒產(chǎn)物，具有較大毒性，產(chǎn)生的煙氣對(duì)人員能見(jiàn)度影響也較大，這些都構(gòu)成人員應(yīng)急疏散時(shí)的不利因素[1]。

1 火災(zāi)場(chǎng)景概述

1.1 場(chǎng)景工況模擬

演出時(shí)音樂(lè)廳內(nèi)部人員密集且集中，火災(zāi)荷載相對(duì)較大，考慮到火災(zāi)發(fā)生概率較大、情況較不利的條件，將火災(zāi)發(fā)生部位設(shè)置在觀眾席中間及疏散出口附近區(qū)域，以分析研究在人員高度集中、疏散環(huán)境不利條件下的人員應(yīng)急疏散情況。通過(guò)FDS進(jìn)行建模設(shè)計(jì)[2]，火災(zāi)場(chǎng)景的設(shè)定如表1所示。

音樂(lè)廳室內(nèi)共設(shè)機(jī)械排煙口4個(gè)，位于廳室頂部，排煙口參數(shù)如表2所示?；鹪次恢迷O(shè)定如圖1及圖2所示。

1.2 煙氣及溫度模擬結(jié)果分析

分別對(duì)8種工況下的煙氣及溫度分布情況進(jìn)行模擬分析，由于篇幅有限，所設(shè)定的8種工況分析無(wú)法一一列出，在此選擇較有代表性的工況4進(jìn)行說(shuō)明。具體條件為：火災(zāi)發(fā)生在一層觀眾席中部，火災(zāi)荷載為10 M，發(fā)生事故時(shí)噴淋及排煙系統(tǒng)均無(wú)法啟動(dòng)，火源類型為T(mén)2火。工況模擬結(jié)果如圖3至圖8所示。

從可見(jiàn)度及溫度切面圖可以得出：對(duì)于三層，可見(jiàn)度比溫度先達(dá)到危險(xiǎn)臨界狀態(tài)，三層ASET為224 s。對(duì)于二層，可見(jiàn)度在326 s時(shí)先于溫度達(dá)到危險(xiǎn)臨界狀態(tài)。而一層可見(jiàn)度在481 s時(shí)到達(dá)危險(xiǎn)臨界狀態(tài)，同樣先于溫度。

通過(guò)對(duì)各個(gè)工況的可見(jiàn)度及溫度切面圖進(jìn)行分析匯總，可以得出音樂(lè)廳疏散出口的模擬失效時(shí)間，如表3所示。

2 人員應(yīng)急疏散仿真模擬

廳內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)后，衡量該建筑防火及疏散設(shè)計(jì)安全可靠的標(biāo)準(zhǔn)為：在火災(zāi)到達(dá)危險(xiǎn)狀態(tài)前，人員全部疏散到安全地點(diǎn)或區(qū)域?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)相關(guān)設(shè)施探測(cè)到火災(zāi)并進(jìn)行報(bào)警的時(shí)間及火災(zāi)對(duì)人員構(gòu)成威脅的時(shí)間具有重要參考意義。一般來(lái)說(shuō)，人員的疏散行為由發(fā)現(xiàn)火災(zāi)、逃生準(zhǔn)備、逃生行動(dòng)、到達(dá)安全區(qū)域等過(guò)程組成[3]。人員發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的時(shí)間可以等同于火災(zāi)報(bào)警信號(hào)發(fā)出的時(shí)間，但實(shí)際過(guò)程中要稍晚于后者。

必需安全疏散時(shí)間RSET是指從起火時(shí)刻到人員疏散到安全區(qū)域的時(shí)間。緊急情況下的RSET包括火災(zāi)探測(cè)報(bào)警時(shí)間（talarm）、預(yù)動(dòng)作時(shí)間（tpre）和人員疏散運(yùn)動(dòng)時(shí)間（tmove）。即：RSET = talarm + tpre + tmove。

可用安全疏散時(shí)間ASET是指從起火時(shí)刻到火災(zāi)對(duì)人員安全構(gòu)成危險(xiǎn)狀態(tài)的時(shí)間段，主要取決建筑結(jié)構(gòu)及其材料、控火或滅火設(shè)備等，并與火災(zāi)蔓延以及煙氣流動(dòng)密切相關(guān)。其中保證人員安全疏散的基本條件是：ASET > RSET。

火災(zāi)中人員的安全涉及整個(gè)音樂(lè)廳建筑，因此建筑物內(nèi)每個(gè)可能受到火災(zāi)威脅的區(qū)域都應(yīng)滿足上式要求。

2.1 人員預(yù)疏散時(shí)間確定

人員預(yù)疏散時(shí)間是指從火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警到人員開(kāi)始疏散的這段時(shí)間，一般來(lái)說(shuō)，由于不同場(chǎng)所使用性質(zhì)、建筑特性等不盡相同，內(nèi)部人員的預(yù)疏散時(shí)間也有較大不同[4]。表4展示了根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和數(shù)據(jù)分析得出的不同使用類型建筑采用不同火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)時(shí)的人員預(yù)疏散時(shí)間。

考慮到研究目標(biāo)為音樂(lè)廳，內(nèi)部人員在常規(guī)情況下處于清醒狀態(tài)，但大部分人員應(yīng)對(duì)場(chǎng)所內(nèi)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、安全出口分布位置等情況不熟悉，因此本文假設(shè)人員預(yù)疏散時(shí)間為2 min。考慮到音樂(lè)廳內(nèi)部人員密度大，起火后火情較易被發(fā)現(xiàn)，且現(xiàn)場(chǎng)工作人員會(huì)及時(shí)組織觀眾疏散，因此本文保守設(shè)定火災(zāi)探測(cè)報(bào)警時(shí)間為1 min。同時(shí)假設(shè)火災(zāi)報(bào)警來(lái)自于消防控制室聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，以應(yīng)急廣播播放的形式實(shí)現(xiàn)，類型為W1。

2.2 疏散模型的建立

本文運(yùn)用疏散模擬軟件Pathfinder，將FDS火災(zāi)模型進(jìn)行導(dǎo)入，從而對(duì)音樂(lè)廳內(nèi)部人員進(jìn)行模擬計(jì)算，得出一定場(chǎng)景下的人員疏散時(shí)間（tmove）。Pathfinder對(duì)人員運(yùn)動(dòng)方式提供兩種基本選擇：SFPE模式和Steering模式，由于Steering模式更接近實(shí)際情況，本文模擬計(jì)算中均采用Steering模式[5]。

2.2.1 主要疏散出口建模

本模型中各疏散出口的寬度統(tǒng)計(jì)如表5所示，位置示意如圖9所示。

2.2.2人員荷載與行走速度

根據(jù)GB50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》5.5.21第5條，“有固定座位的場(chǎng)所，其疏散人數(shù)可按實(shí)際座位數(shù)的1.1倍計(jì)算”。該音樂(lè)廳共有座位數(shù)1500個(gè)，人員總數(shù)約為1.1×1500+30=1680（30人為表演和工作人員）。

本文參考有關(guān)數(shù)據(jù)，設(shè)置坐席部分的疏散速度為0.5 m/s，坐席以外部分的疏散速度為1.0 m/s。

2.2.3 疏散場(chǎng)景設(shè)置

根據(jù)火源點(diǎn)的設(shè)置對(duì)疏散出口的影響，共設(shè)置2個(gè)疏散場(chǎng)景。場(chǎng)景1為所有疏散出口均可用（對(duì)應(yīng)火災(zāi)工況1～4）。場(chǎng)景2為2號(hào)出口由于在火源位置，不可用（對(duì)應(yīng)火災(zāi)工況5～8）。

2.3 人員疏散時(shí)間分析

由于篇幅有限，只選取場(chǎng)景2的模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行展示，后文進(jìn)行全部場(chǎng)景計(jì)算結(jié)果匯總。場(chǎng)景2的計(jì)算結(jié)果如圖10至13所示。從圖10至13可以得出，整個(gè)音樂(lè)廳人員在220 s時(shí)疏散完畢，其中最后疏散完成的樓層為二層，由于一層地面相對(duì)于坐席部分行動(dòng)上較為便捷，其人員最先疏散完畢，疏散時(shí)間為113 s，三層人員疏散時(shí)間為100 s。

2.4 必要疏散時(shí)間計(jì)算

通過(guò)上述分析，依據(jù)公式RSET = talarm + tpre + tmove進(jìn)行計(jì)算，其中talarm取1 min，tpre取2 min，tmove經(jīng)模擬計(jì)算得出，結(jié)果如表6所示。

2.5 音樂(lè)廳疏散安全性判定分析

通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，得出音樂(lè)廳各工況疏散安全性判定表，如表7所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該音樂(lè)廳火災(zāi)發(fā)生條件下進(jìn)行人員應(yīng)急疏散模擬研究，可以得出：在疏散通道、安全出口暢通，且消防噴淋和排煙系統(tǒng)運(yùn)行正常的條件下，內(nèi)部人員的安全疏散能夠得到保障。其他工況下，除音樂(lè)廳一層人員外，二層、三層的人員疏散安全難以完全得到保障，其中可見(jiàn)度對(duì)疏散結(jié)果的影響大于溫度的影響。

基于此，音樂(lè)廳場(chǎng)所應(yīng)在日常做好以下4方面工作：一是做好員工的日常消防安全培訓(xùn)工作，強(qiáng)化員工的疏散引導(dǎo)和應(yīng)急處置能力。二是加強(qiáng)場(chǎng)所消防設(shè)施器材的維護(hù)保養(yǎng)，確保其完好有效。三是嚴(yán)格管控場(chǎng)所內(nèi)部易燃可燃物和火源。四是確保場(chǎng)所疏散通道和安全出口的暢通，從而全面提升該類場(chǎng)所的應(yīng)急疏散水平。

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