大學生科研創(chuàng)新項目研究報告項目名稱： 人員密集場所火災事故的應急疏散——博學樓火災事故人員安全疏散問題探討項目類型： 重點項目項目年度： 2011年項目負責人： 劉舒怡（學號：2008082129）負責人院（系）： 安全與環(huán)境工程學院專業(yè)（方向）： 安全工程（注冊安全工程師）項目組成員： 張偉、沈雪、羅菁、范金濤指導教師： 呂淑然教授教務處制二〇一二年第27頁人員密集場所火災事故的應急疏散——博學樓火災事故人員安全疏散問題探討【摘要】近年來，人員密集場所的火災事故時有發(fā)生，且造成的人員傷害、經(jīng)濟損失巨大，社會影響惡劣。高校是一個聚集了莘莘學子求學解惑的地方，人員密度大，一旦發(fā)生緊急情況，安全疏散是一個大問題。所以，針對首都經(jīng)濟貿(mào)易大學博學樓人員在火災事故下安全疏散的問題，采用了問卷調(diào)查、經(jīng)驗公式和仿真模擬三種方法，分別研究了人員疏散時的行為特征、不同模式下疏散所用時間以及樓梯對疏散效果的影響，并在綜合分析研究結(jié)果的基礎上，最終得出結(jié)論：演習培訓經(jīng)歷、確保疏散通道的暢通、合理安排學生分布和學校的合理引流、分流機制等疏散機制對于人員在火災積極有效的疏散中有顯著的積極影響，同時還分析了運用經(jīng)驗公式和模擬疏散兩種方法計算的博學樓火災事故人員疏散時間，并比較不同方法計算值的參考價值?！娟P鍵詞】人員疏散；密集場所；問卷調(diào)查；經(jīng)驗公式；仿真模擬Emergencyevacuationincrowdedplaceswhenfireaccident——DiscussiononsafeevacuationinBoXuebuildingincaseoffire【abstract】Inrecentyears,fireaccidentsincrowedplaceshaveoccurredfromtimetotime,whichbringaboutseverepersonalinjury,hugeeconomiclossesandadversesocialimpact.Collegeanduniversityisacollectionofourstudentstoseekknowledgeandunlocksecrets.Sincecollegehasaveryhighpopulationdensity,safeevacuationbecomesabigissueincaseofanemergency.WhenitcomestothesafeevacuationintheeventoffireaccidentinBoXuebuilding,CapitalUniversityofEconomicsandBusiness,thispaperadoptstothreemethods,consistingofquestionnaire,empiricalformulaandsimulation.Basedonvariedapproaches,werespectivelystudybehavioralcharacteristicswhenfire,evacuationtimeindifferentmodesandinfluenceofstairwayonevacuation.Andthroughfurthercomprehensiveanalysisoftheresults,wearriveatanimportantconclusionthattrainingexperiences,unobstructedevacuationroutes,reasonabledrainageanddiversion,soundspatialdistributionofstudentshavesignificantlypositiveimpactonemergencyevacuation.Moreover,thethesisanalyzesandcomparesevacuationtimecalculatedwiththetwodifferentmethodsandtheyarebothofgreatreferencevalue.【keywords】evacuation;crowdedplaces;questionnaire;empiricalformula;simulation

1引言 51.1人員密集場所概念 51.2研究主要內(nèi)容 51.3國內(nèi)外研究進展 52人員疏散中人員行為調(diào)查分析 72.1問卷設計及結(jié)果 72.1.1調(diào)查問卷設計 72.1.2調(diào)查結(jié)果： 82.2調(diào)查結(jié)果相關性分析 102.2.1SPSS數(shù)據(jù)分析原理 112.2.2人員疏散行為反應與人員特性的關系 122.3小結(jié) 183人員疏散時間預測評估 193.1Togawa疏散經(jīng)驗公式 193.2典型疏散模式 203.2.1疏散模式一 203.2.2疏散模式二 203.3小結(jié) 204仿真模擬 214.1Pathfinder模擬軟件 214.2疏散情景設計及模型建立 214.2.1情景設定 214.2.2模型建立 224.3模擬結(jié)果 224.3.1疏散時間 224.3.2樓梯的使用情況 234.4小結(jié) 245結(jié)論 25參考文獻 26附錄 27致謝語 281引言自1999年我國普通高校開始擴招以來，其招生人數(shù)由1998年的108萬增至2011年的660萬。高校擴招滿足了我國現(xiàn)階段經(jīng)濟高速發(fā)展的要求，但同時也對我國高等教育資源的承受能力提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，高?；馂耐话愕幕馂南啾?，無論是在人員素質(zhì)還是在火災環(huán)境都具有特殊性，所以有必要加強對校園火災人員疏散的研究。同時，火災中人的反應行為的研究，對于建筑防火性能化設計和建立疏散救援系統(tǒng)具有重要的參考價值。教學樓是一個人員集中的場所，在這種專用教學樓中，學生人數(shù)密度大，而且具有較高的火災負荷和較多的起火因素，一旦發(fā)生火災，火災及其煙氣蔓延很快，容易造成嚴重的人員傷亡[1]。所以，針對首都經(jīng)濟貿(mào)易大學五號教學樓火災事故，采用了問卷調(diào)查、經(jīng)驗公式和疏散模擬三種方法對火災中逃生行為反應進行了研究和分析。1.1人員密集場所概念人員密集場所，顧名思義是指人員相對集中的地方，學術上是指設置有同一時間內(nèi)聚集人數(shù)超過50人的公共活動場所的建筑。他們向社會公眾開放，供公眾休閑、娛樂、學習、購物以及宗教等[2]。其中，學校的教學樓就屬于典型的人員密集場所之一。大體說來人員密集場所有以下特點：（1）場所的使用功能復雜且多變化，消防安全管理制度不健全。（2）人員疏散存在困難。（3）裝修精美且高檔，但火災發(fā)生頻率高[2]。1.2研究主要內(nèi)容針對首都經(jīng)濟貿(mào)易大學博學樓人員在火災事故下安全疏散的問題，采用了問卷調(diào)查、經(jīng)驗公式和仿真模擬三種方法[3]，分別研究了人員疏散時的行為特征、不同模式下疏散所用時間以及樓梯對疏散效果的影響，最終得出有利于人員安全疏散的因素。1.3國內(nèi)外研究進展國內(nèi)外對火災中人的心理和行為學研究很多，如MalcdmHardy和SteveHayes在對其他心理學的研究進行總結(jié)的基礎上，論述了在緊急狀態(tài)下人的反應；Latane和Darley也曾做過一個簡單又著名的實驗等[4]。另外，NIST的研究人員圍繞人員疏散安全展開研究，其中有不少文獻較詳細的討論了火災期間人員的心理反應[5][6]。除了運用心理學研究人員疏散外，20世紀80年代起，隨著計算機的發(fā)展，國內(nèi)外開發(fā)了許多用以描述建筑疏散特性的模型。有關文獻統(tǒng)計，已經(jīng)完成的和正在開發(fā)的不同的疏散模型有22種之多。近年來，國外研究機構(gòu)開發(fā)出一些高水平的人員安全疏散模型，眾多的消防安全工程師利用這些分析設計工具對各類建筑中人員的安全疏散進行評估，取得了令人囑目的效果。未來疏散模型方面的研究的一個明顯的趨勢就是模型將包含更多的行為細節(jié)，注重人行為的因素，并考慮不同特性人的疏散行為和對整體疏散時間的影響[7]。我國關于人員疏散的研究起步較晚，但隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展和城市化發(fā)展水平的不斷提高，體積龐大、構(gòu)造復雜的建筑平地而起，人們對建筑物安全疏散也越來越關注，加之國家在相關法律中明確規(guī)定“建筑物在設計之初要充分考慮到人員疏散問題”，并詳細做出了具體標準的規(guī)定，使得我國在人員疏散問題研究取得一定進展。但由于國內(nèi)缺乏對中國人群的一些基本形體和行動能力方面的基本數(shù)據(jù)，所以在人的行為特征方面只能根據(jù)國外的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗來確定[8]。未來的研究方向?qū)⒏俞槍χ袊说奶匦?，運用現(xiàn)代的科學技術分析研究人員疏散問題。2人員疏散中人員行為調(diào)查分析人員疏散行為是指人員在緊急情況下，疏散過程中體現(xiàn)的包括心理和行為上的一系列反應。本文通過問卷的調(diào)查方式研究人員在疏散中的行為特征，并采用SPSS列聯(lián)表分析（CROSSTAB）對調(diào)查結(jié)果進行相關性分析，從中找出人員的疏散行為與人員特性之間的關系。2.1問卷設計及結(jié)果問卷調(diào)查是調(diào)查者運用統(tǒng)一設計的問卷向被選取的調(diào)查對象了解情況或征詢意見的調(diào)查方法。研究者將所要研究的問題編制成問題表格，以郵寄方式、當面作答或者追蹤訪問方式填答，從而了解被試對某一現(xiàn)象或問題的看法和意見[9]。2.1.1調(diào)查問卷設計本問卷以火災為例，重點研究教學樓大學生疏散行為。重點考察的疏散行為有：發(fā)生火災的第一反應、疏散路徑的選擇、對煙氣的反應、疏散中的社會行為等[10][11]。參與本次問卷調(diào)查的為首都經(jīng)濟貿(mào)易大學在校生，年齡19~23歲。由于大學生這一特殊的身份，被調(diào)查者具有年齡相似、教育背景統(tǒng)一、身體狀況良好、行為敏捷等特征。被調(diào)查者發(fā)放調(diào)查問卷160份，收回了160份，有效問卷160份，回復率100%。問卷的變量定義見表1：表1問卷變量設計變量類型變量名稱人員特征性別演習經(jīng)歷火災經(jīng)歷人員行為反應觀察疏散標志聽到消防警報第一反應選擇逃生路線的依據(jù)樓梯內(nèi)遇到煙氣的反應對通道擁堵的反應疏散中的社會行為幫助他人做組織者2.1.2調(diào)查結(jié)果：1）人員特征調(diào)查對象人員特征包括性別、演習經(jīng)歷、火災經(jīng)歷，其調(diào)查結(jié)果見表2、表3、表4。表2性別頻數(shù)百分比男8251.3%女7848.7%總計160100%表3演習經(jīng)歷頻數(shù)百分比是12276.3%否3823.7%總計160100%表4火災經(jīng)歷頻數(shù)百分比是2616.3%否13483.7%總計160100%可見，調(diào)查對象的性別比例比較協(xié)調(diào)，由于調(diào)查人員都是在校大學生，年齡介于19~23歲，對于教學樓這個人員密集場所有很強的針對性。76.3%的人參加過消防演習或培訓，16.3%的人經(jīng)歷過火災。2）行為反應學生在教學樓中是否會主動了解疏散標志、聽到報警的第一反應如何、疏散路徑的選擇依據(jù)、對煙氣的反應等疏散行為[12][13]，調(diào)查結(jié)果見表5、表6、表7、表8、表9。在進入密集場所時，留心觀察疏散標志是個好習慣。表5顯示，將近80%的人主動觀察疏散指示標志。表5是否會主動觀察疏散標志頻數(shù)百分比是12779.4%否4320.6%總計160100%表6反映出了學生聽到消防警報的第一反應。結(jié)果表明，46.3%的人在聽到消防警報后立即撤離，多數(shù)人選擇通過各種方式確認災害信息，這符合真實火災中的情況。表6聽到報警第一反應頻數(shù)百分比看周圍人反應4427.5%立即撤離7446.3%親自求證3320.6%其他95.6%總計160100%表7反映人員選擇逃生路徑的依據(jù)。按照疏散標志指示的路線撤離的人高達72.5%，可見，在人員密集場所中，在沒有工作人員引導的情況下，絕大多數(shù)人都會按照疏散指示標志疏散，所以，保證疏散指示標志的正常工作和所指示安全通道的暢通對大型公共建筑的安全疏散是至關重要的。表7如何選擇逃生路線頻數(shù)百分比跟大多數(shù)人一起逃生2515.6%沿著進入建筑的路線逃生1911.9%按照疏散標志指示的路線逃離11672.5%總計160100%表8反映學生在樓梯間遇到越來越濃的的煙氣時的行為反應。16.3%的人穿越煙氣繼續(xù)疏散，這種做法是不可取的。多數(shù)人選擇的是后撤，10.6%的人選擇其他（出現(xiàn)最多的回答是：用濕毛巾捂住口鼻，壓低身體，繼續(xù)向下疏散），這部分人能想到采取保護措施后穿越煙氣，體現(xiàn)出較高的心理素質(zhì)和安全知識。表8樓梯內(nèi)遇到煙氣怎么辦頻數(shù)百分比穿越煙氣繼續(xù)疏散2616.3%后撤，另尋出口11773.1%其他1710.6%總計160100%表9反應學生遇到通道擁堵時的行為。高達82.5%的人選擇另尋其他出口，只有11.9%的人排隊等待。這個結(jié)果顯示出，在緊急狀態(tài)下，人員沒有排隊等待的耐心，也不會盲目的選擇穿越煙氣這種危險的疏散行為，一旦發(fā)現(xiàn)通道擁堵，大多數(shù)人將改從其他通道疏散。表9通道擁堵怎么辦頻數(shù)百分比排隊等待1911.9%向前擠95.6%另外尋找其他出口13282.5%總計160100%3）疏散中的社會行為在突發(fā)緊急情況下，正常的社會秩序被打亂，每個人在疏散中如何處理與他人的關系不僅關系個人安危，也影響他人甚至群體的命運。人員在疏散中是否會像平常一樣相互協(xié)調(diào)和禮讓、發(fā)現(xiàn)有人跌倒是否會上前幫助、是否愿意站出來維持秩序組織大家有序疏散的統(tǒng)計結(jié)果見表10、表11。表10顯示，在是否扶助他人的問題上，85%的人表示，如果有人跌倒或行動不便，自己愿意幫助他們，表示出樂于助人的品質(zhì)。在緊急情況下，人們在逃生過程中仍然樂意幫助他人，既是高尚品德的體現(xiàn)，同時在一定程度上也有利于群體順利疏散。表10是否愿意幫助他人頻數(shù)百分比是13685%否2415%總計160100%表11顯示，68.1%的人，如果現(xiàn)場局面非?；靵y，愿意站出來維持秩序，組織大家有序疏散。說明人們的社會責任感普遍較強。在疏散中，能有一些這樣的人第一時間站出來，穩(wěn)定群體情緒，組織大家有序疏散，將大大提高群體逃生的幾率，這對人員疏散，尤其是在密集場所是十分有幫助的。表11是否愿意維持秩序頻數(shù)百分比是10968.1%否5131.9%總計160100%2.2調(diào)查結(jié)果相關性分析運用SPSS統(tǒng)計軟件分析火災疏散中人員的各種行為與人員特性之間的關系。2.2.1SPSS數(shù)據(jù)分析原理問卷中的變量均為分類變量，本文的目標是分析火災疏散中人員的各種行為與人員特性之間的關系。在統(tǒng)計學中，一般用列聯(lián)表顯示兩個分類變量的關系。列聯(lián)表是樣本按兩個或多個分類變量分類時所列出的頻數(shù)表。一般地，若樣本中的個體可按兩個屬性A與B分類，A有R個等級A1，A2，…，AR，B有C個等級B1，B2，…，BC，屬于等級Ai和Bj的個體的數(shù)目為Nij，Nij稱為頻數(shù)，將R×C個Nij排列為一個R行C列的二維列聯(lián)表，簡稱R×C表。皮爾遜卡方檢驗是常用的檢驗兩個分類變量是否獨立的假設檢驗方法。它檢驗一個原假設H0：樣本的觀測頻數(shù)分布與理論分布一致。原假設中的理論分布是指假設兩個分類變量獨立時的分布。χ2檢驗的第一步是通過比較觀測頻數(shù)與理論頻數(shù)的差別來計算χ2統(tǒng)計值。對于R×C表，χ2統(tǒng)計值的計算見公式（1）：（1）其中,Qij是第i行第j列處的觀測頻數(shù)，Eij是第i行第j列處的理論頻數(shù)。根據(jù)原假設的理論分布，即假設兩個分類變量獨立，可推導出理論頻數(shù)Eij的計算見公式（2）：（2）其中，（3）（4）（5）然后，將χ2統(tǒng)計值與自由度為(R?1)(C?1)的χ2分布曲線比較，計算p值。p值是在原假設為真的前提下出現(xiàn)觀察樣本以及更極端情況的概率。在皮爾遜雙側(cè)卡方檢驗中，p值為檢驗統(tǒng)計量X落在樣本統(tǒng)計值χ2為端點的尾部區(qū)域內(nèi)的概率的2倍。當χ2統(tǒng)計值位于χ2分布曲線的右端時，見公式（6）p=2P{X>χ2}（6）當χ2計值位于χ2分布曲線的左端時，見公式（7）p=2P{X<χ2}（7）最后，根據(jù)p值和顯著性水平的大小關系，做出是否拒絕原假設的結(jié)論[14]。本文使用統(tǒng)計學專業(yè)軟件SPSS15.0，進行列聯(lián)表分析（CROSSTAB），計算p值。設置兩個常用的顯著性水平0.01和0.05，根據(jù)p值和顯著性水平的大小關系做出結(jié)論：若p>0.05，不拒絕原假設H0，即A、B兩屬性獨立；若p<0.05，拒絕原假設H0，即A、B兩屬性相關；特別地，若p<0.01，拒絕H0，A、B兩屬性顯著相關。2.2.2人員疏散行為反應與人員特性的關系將問卷中各行為反應與各人員特性兩兩進行皮爾遜卡方檢驗，兩兩變量間的p值的計算結(jié)果如下表12：表12人員疏散行為反應與人員特性的相關性性別演習經(jīng)歷火災經(jīng)歷是否觀察疏散標志0.4140.0010.021聽到消防警報第一反應0.3430.2210.378如何選擇逃生路線0.9370.0310.116樓梯內(nèi)遇到煙氣的反應0.6710.0030.146對通道擁堵的反應0.0040.0320.682是否愿意幫助他人0.5650.0540.208是否愿意做組織者0.0060.4000.088結(jié)果顯示，p值小于0.05的關系有7組（表中用雙下劃線標出），分別為：是否觀察疏散標志與演習培訓經(jīng)歷和火災經(jīng)歷相關，如何選擇撤離路線主要與演習培訓經(jīng)歷相關，樓梯內(nèi)遇到煙氣的反應與演習培訓經(jīng)歷相關，對通道擁堵的反應與性別和演習培訓經(jīng)歷相關，是否愿意做疏散組織者主要與性別相關。聽到消防警報第一反應、是否愿意幫助他人等行為上，不同特征的人員沒有表現(xiàn)出明顯的差異性。下面，對具有明顯相關性的六組變量進行具體分析。（1）是否觀察疏散標志與演習培訓、火災經(jīng)歷相關是否觀察疏散標志與演習培訓的p=0.001<0.01，說明二者顯著相關。是否觀察疏散標志與火災經(jīng)歷的p=0.021<0.05，說明二者相關。表13得出，在參加過演習培訓的人中，85.2%的人會主動觀察疏散標志，比沒有演習培訓經(jīng)歷的人高近25個百分點（參加過演習培訓的是85.2%，沒參加過演習培訓的是60.5%）。說明，培訓演習能夠大大提高人們的安全意識。表13觀察疏散標志與演習培訓經(jīng)歷的關系是否觀察疏散標志總計會不會是否參加過演習或培訓是數(shù)目10418122百分比85.2%14.8%100%否數(shù)目231538百分比60.5%39.5%100%總計數(shù)目12733160百分比79.4%20.6%100%圖1觀察疏散標志與演習培訓經(jīng)歷的關系表14得出，在有過火災經(jīng)歷的人中，96.2%的人會主動觀察疏散標志，比沒有火災經(jīng)歷的人高20個百分點（有過火災經(jīng)歷的是96.2%，沒有火災經(jīng)歷的是76.1%）。說明，經(jīng)歷過火災后人們會有所警惕。表14觀察疏散標志與火災經(jīng)歷的關系是否觀察疏散標志總計會不會是否有過火災經(jīng)歷是數(shù)目25126百分比96.2%3.8%100%否數(shù)目10232134百分比76.1%23.9%100%總計數(shù)目12733160百分比79.4%20.6%100%圖2觀察疏散標志與火災經(jīng)歷的關系（2）如何選擇撤離路線與演習培訓經(jīng)歷顯著相關撤離路線選擇與演習培訓經(jīng)歷的p=0.031<0.05，說明二者相關。表15得出，參加過疏散演習的人群，選擇按照疏散指示標志撤離的比例較沒參加過的人高出12%（參加過疏散演習的是75.4%，沒參加過疏散演習的是63.2%），沒參加過疏散演習的人群，選擇跟著他人一起撤離的比例較參加過的人高出17%（沒參加過疏散演習的是28.9%，參加過疏散演習的是11.5%）。這說明，參加過疏散演習或培訓的人，在逃生路徑選擇上表現(xiàn)出更強的獨立性，心理素質(zhì)更好。表15如何選擇逃生路線與演習培訓經(jīng)歷的關系如何選擇逃生路線總計跟大多數(shù)人一起逃生沿著進入建筑的路線逃生按照疏散標志指示的路線逃離是否參加過演習或培訓是數(shù)目141692122百分比11.5%13.1%75.4%100%否數(shù)目1132438百分比28.9%7.9%63.2%100%總計數(shù)目2519116160百分比15.6%11.9%72.5%100%圖3如何選擇逃生路線與演習培訓經(jīng)歷的關系（3）樓梯內(nèi)遇到煙氣的反應與演習培訓經(jīng)歷顯著相關人們在樓梯內(nèi)遇到煙氣的反應與演習培訓經(jīng)歷的p=0.003<0.01，說明二者顯著相關。表16得出，參加過疏散演習的人群，遇到煙氣選擇另尋出口的比例較沒參加過的人高近27%（參加過疏散演習的是79.5%，沒參加過疏散演習的是52.6%），沒參加過疏散演習的人群中，選擇穿越煙氣繼續(xù)前進的比例較參加過的人高20%（沒參加過疏散演習的是31.6%，參加過疏散演習的是11.5%）。這說明，參加過疏散演習或培訓的人，遇到危險情況能更冷靜、理智、正確的處理，而不是盲目、慌亂、一意孤行。表16樓梯內(nèi)遇到煙氣的反應與演習培訓經(jīng)歷的關系樓梯內(nèi)遇到煙氣怎么辦總計穿越煙氣繼續(xù)疏散后撤，另尋出口其他是否參加過演習或培訓是數(shù)目149711122百分比11.5%79.5%9.0%100%否數(shù)目1220638百分比31.6%52.6%15.8%100%總計數(shù)目2611717160百分比16.3%73.1%10.6%100%圖4樓梯內(nèi)遇到煙氣的反應與演習培訓經(jīng)歷的關系（4）對通道擁堵的反應與性別、演習培訓相關對通道擁堵的反應與性別的p=0.001<0.01，說明二者顯著相關。對通道擁堵的反應與演習培訓的p=0.021<0.05，說明二者相關。表17得出，當通道擁堵時，男性另外尋找其他出口的比例要比女性高13個百分點（男性是89.0%，女性是75.6%），女性排隊等候的比例要比男性高達近17%（女性是20.5%，男性是3.7%）。這可能是由于男女性格上的差異，男性更愿意選擇主動出擊，而不是坐以待斃。表17通道擁堵的反應與性別的關系通道擁堵怎么辦總計排隊等待向前擠另外尋找其他出口性別男數(shù)目367382百分比3.7%7.3%89.0%100%女數(shù)目1635978百分比20.5%3.8%75.6%100%總計數(shù)目199132160百分比11.9%5.6%82.5%100%圖5通道擁堵的反應與性別的關系表18得出，參加過演習培訓的人，在通道擁堵的情況下，有86.9%的人選擇另外尋找其他出口，這一比例要比未參加過演習培訓的人高達18%（參加過演習培訓的是86.9%，沒參加過演習培訓的是68.4%）。未參加過演習培訓的人約有1/5會排隊等待。這說明，有演習經(jīng)歷的人會更傾向于尋找解決方案，自救意識比較強，而不是坐以待斃。表18通道擁堵的反應與演習培訓經(jīng)歷的關系通道擁堵怎么辦總計排隊等待向前擠另尋出口是否參加過演習或培訓是數(shù)目115106122百分比9.0%4.1%86.9%100%否數(shù)目842638百分比21.1%10.5%68.4%100%總計數(shù)目19199132百分比11.9%11.9%5.6%82.5%圖6通道擁堵的反應與演習培訓經(jīng)歷的關系（5）是否愿意做組織者與性別相關是否愿意做組織者與性別的p=0.006<0.01，說明二者顯著相關。表18得出，男性中，愿意維持秩序的要比女性高20%（男性是78.0%，女性是57.7%），反應男性更愿意在緊急關頭充當領導、英雄的角色。表18是否愿意維持秩序與性別的關系是否愿意維持秩序總計是否性別男數(shù)目641882百分比78.0%22.0%100%女數(shù)目453378百分比57.7%42.3%100%總計數(shù)目10951160百分比68.1%31.9%100%圖7是否愿意維持秩序與性別的關2.3小結(jié)這部分通過問卷調(diào)查，獲取了人員的主要疏散行為的一些統(tǒng)計特征。并分析了人員行為反應與人員特征的關系：（1）性別對人們在通道擁堵時的反應、是否愿意擔當組織者的角色上影響較大。男性在困難面前更傾向于解決問題，并且愿意擔當領導的責任。（2）演習培訓經(jīng)歷對人員是否主動觀察疏散標志、選擇逃生路線、樓梯內(nèi)遇到煙氣的反應以及樓道擁堵的反應有影響，并且都是積極影響。具有演習培訓經(jīng)歷的人，平時更注意觀察安全疏散標志，面對逃生更加理智、從容，有更強的獨立性。調(diào)查結(jié)果說明，加強演習培訓非常重要。（3）火災經(jīng)歷與人員是否主動觀察疏散標志相關。經(jīng)歷過火災后，人員的自我保護意識會加強，特別是進入到新環(huán)境中，會更加留意周遭的環(huán)境。（4）聽到消防警報第一反應和是否愿意幫助他人，不同特征的人員沒有表現(xiàn)出明顯的差異性。本問卷的結(jié)果表明，性別、演習培訓經(jīng)歷、火災經(jīng)歷對疏散行為有影響，尤其是演習培訓經(jīng)歷的影響更為突出，在模型中應予以考慮。3人員疏散時間預測評估疏散時間是人員疏散最重要的指標之一。關于疏散時間的計算，人們在理論分析、實驗研究的基礎上，總結(jié)出了一些經(jīng)驗公式。由于這些公式計算簡單方便，至今仍被廣泛應用于安全疏散設計中。本文采用Togawa疏散時間近似計算公式，就人員全部分布在教學樓第三層和人員平均分布在教學樓第一、二、三層2種典型疏散模式下人員疏散時間進行預測分析。3.1Togawa疏散經(jīng)驗公式Togawa疏散時間近似計算公式工程實踐中獲得廣泛應用。該公式主要應用于人員密集的公共場所的工程計算，包括兩個時間要素，即人流時間和穿行時間。在工程計算中，將最后一道安全疏散門距疏散隊列之首的距離表示為Lmin，人群的步行速度表示為V(1m/s～5m/s，一般保守取值為2m/s），假設當隊列中的第一位疏散對象抵達該出口后，隊列的疏散是連貫的。則可用公式（8）求出人員建筑內(nèi)疏散時間T：（8）疏散時間由兩部分組成，即穿行時間和人流時間。穿行時間，見公式（9）：（9）人流時間，見公式（10）：（10）其中：Cb表示通過安全出口的疏散能力，即單位流量（人/m?s），一般取值為1.2~1.5人/m·s；Na表示建筑內(nèi)的疏散總?cè)藬?shù)；Woff-b表示疏散出口的總有效寬度，即建筑物的對外出口的總寬度[15]。人員運動速度V和出口單位流量Cb是根據(jù)經(jīng)驗估計的，本文通過查閱相關實驗數(shù)據(jù)對速度V和單位流量Cb進行取值。3.2典型疏散模式3.2.1疏散模式一疏散模式一是將情境假定為810名學生全部分布在博學樓第三層，在疏散時，他們在第三層就近選擇疏散通道到達一層大廳的疏散口。運用Togawa疏散時間近似計算公式，取最后一道安全疏散門距疏散隊列之首的距離Lmin為42m，人群在火災情況下的步行速度V取0.9m/s[16]，則求得穿行時間t1為47s。取樓內(nèi)疏散總?cè)藬?shù)Na為810人，疏散出口的總有效寬度Woff-b為7.6m，通過安全出口的疏散能力Cb為1.3人/m·s[17]，求得人流時間t2為82s。那么，通過Togawa公式得出，疏散總時間T=t1+t2=473.2.2疏散模式二疏散模式二是將情境假定為810名學生平均分布在博學樓第一、二、三層，在疏散時，他們在各自樓層就近選擇疏散通道到達一層大廳的疏散口。運用Togawa疏散時間近似計算公式，取最后一道安全疏散門距疏散隊列之首的距離Lmin為24m，由于在模式二中人員分布較為離散，所以取人群的步行速度V取1.5m/s[16]，則求得穿行時間t1為16s。取樓內(nèi)疏散總?cè)藬?shù)Na為810人，疏散出口的總有效寬度Woff-b為7.6m，通過安全出口的疏散能力Cb為1.5人/m·s[17]，求得人流時間t2為71s。那么，通過Togawa公式得出，疏散的總時間T=t1+t2=16+71=3.3小結(jié)以上是運用Togawa公式針對人員全部分布在教學樓第三層和人員平均分布在教學樓第一、二、三層2種典型疏散模式下人員疏散時間進行的預測分析。比較兩種疏散模式下的疏散時間，不難看出模式二，即人員平均分布在教學樓第一、二、三層，這種情況下人員疏散時間要少得多，速度也相對快得多，人員也相對安全得多。這說明學校在安排學生上課時段、上課地點等情況時，要科學合理，既要考慮資源的最優(yōu)利用，同時也要兼顧人員的安全疏散問題，不能將密集人流同一時間段安排在同一地點，這樣容易在人員疏散時造成擁堵，不利于疏散。4仿真模擬4.1Pathfinder模擬軟件人員疏散模型是目前人員疏散研究的主要方式。模型參數(shù)的取值以及模型驗證需要實驗數(shù)據(jù)的支持。本文采用疏散模型，對實驗場景進行模擬分析。Pathfinder，是一套由美國的Thunderheadengineering公司研發(fā)的——簡單、直觀、易用的新型的智能人員緊急疏散逃生評估系統(tǒng)。它利用計算機圖形仿真和游戲角色領域的技術，對多個群體中的每個個體運動都進行圖形化的虛擬演練，從而可以準確確定每個個體在災難發(fā)生時最佳逃生路線和逃生時間[18]。4.2疏散情景設計及模型建立4.2.1情景設定模擬的場景位于博學樓三層，平面圖見圖8：圖8博學樓平面圖如圖8所示，共有1個300人階梯教室、2個200人階梯教室、4個大教室、2個中教室和3個小教室。另外，還有6個安全通道。根據(jù)調(diào)查，同一時間段，學生上課情況分布：每個300人階梯教室有100名學生，每個200人階梯教室有100名學生，每個大教室有80名學生，每個中教室有50名學生，每個小教室有30名學生。4.2.2模型建立現(xiàn)在，運用Pathfinder軟件模擬博學樓發(fā)生火災時學生疏散情況，主要分析學生疏散所用時間和疏散選擇路徑。圖9是Pathfinder模擬界面。圖9Pathfinder模擬界面4.3模擬結(jié)果4.3.1疏散時間經(jīng)過Pathfinder軟件的模擬，學生撤離三層所需的時間是52s。從三層到一層最后一道安全疏散門，即博納樓入口處，需經(jīng)過兩層的階梯，每層階梯的步行路程為10米，一層階梯距離一層安全疏散門的最短距離為22米，人員在火災情況下，由于擁堵，尤其是在樓梯間，所以步行速度被認定只有0.5m/s，所以人們從三層階梯到最后一道疏散門的時間為（10+10+22）/0.5=84s，即Pathfinder軟件模擬的疏散時間為52+84=13仿真模擬的疏散時間136s與Togawa經(jīng)驗公式的疏散時間129s有略微差異，造成差異的原因可能是：（1）經(jīng)驗公式是人們在理論分析、實驗研究的基礎上總結(jié)出來的，在不同的場合每種公式有不同的優(yōu)勢，Togawa公式主要被應用于人員密集的公共場所的工程計算，人流量大時比較適用，具有一定的參考性；但在經(jīng)驗公式中，參數(shù)取值一般是依據(jù)經(jīng)驗確定，在某個范圍內(nèi)取一個特定的數(shù)值，具有一定的隨意性和主觀性，存在誤差。（2）軟件模擬無法真實反應人的心理特性，且模型參數(shù)的取值以及模型驗證需要實驗數(shù)據(jù)的支持，但軟件模擬緊密結(jié)合了建筑物的結(jié)構(gòu),將演習中出現(xiàn)的樓梯口擁堵情況都有所考慮，兩種方法各有側(cè)重。4.3.2樓梯的使用情況根據(jù)實際的樓梯使用情況,在疏散人數(shù)一定的情況下,模擬6個樓梯全部能正常使用和只有4個樓梯能正常使用兩種情況下的疏散時間，如表19，分析比較不同數(shù)量的樓梯對疏散效果的影響,同時表明樓梯內(nèi)人員疏散速度緩慢是導致人員疏散完畢時間較長的主要原因。表19不同數(shù)量的樓梯對疏散效果的影響6個樓梯全部能正常使用只有4個樓梯能正常使用疏散時間52s84s1）備用樓梯對疏散時間的影響教學樓共設有6個疏散樓梯，但一般情況下能正常使用的有4個，另外兩個使用不太方便或被關閉。下面用模擬的手段來量化疏散樓梯的使用數(shù)量對疏散結(jié)果的影響。下圖為通過Pathfinder模擬6個樓梯全部能正常使用和只有4個樓梯能正常使用兩種情況得到的疏散時間與未疏散人數(shù)關系圖。由圖10明顯看出，如果另外兩個樓梯能正常使用，可以明顯提高疏散效率,使疏散時間大大縮短。當6個樓梯都能正常使用時，疏散時間隨著疏散人數(shù)的增加，縮短程度就愈加明顯。圖10不同數(shù)量樓梯的疏散時間圖2）樓梯內(nèi)人員疏散速度緩慢是導致人員疏散完畢時間較長的主要原因。Pathfinder軟件可以通過3Dresultsviewer直接描繪疏散開始后各個時刻、各個場所的人員分布。圖11是3Dresultsviewer的截圖，通過圖11可以看到，疏散開始后,人員迅速疏散至樓梯口,然后就全部堵在樓梯間內(nèi),樓梯間內(nèi)的人員疏散速度緩慢。從模擬計算的結(jié)果可以看出,疏散開始階段樓梯內(nèi)疏散通暢,大約在18s后樓梯間開始出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象,到35s時,樓梯間內(nèi)出現(xiàn)了嚴重的堵塞現(xiàn)象,此時人員的疏散速度極慢,一直持續(xù)到42s時,人員疏散速度開始明顯增大。第三層第三層第二層第一層圖11疏散開始18s時三個樓層人員分布4.4小結(jié)利用Pathfinder軟件對我校教學樓進行人員疏散模擬計算,對其疏散樓梯的使用數(shù)量和樓梯內(nèi)人員的疏散緩慢對疏散時間的影響進行研究,得到以下結(jié)論與建議:（1）疏散樓梯能否正常使用對疏散的時間影響甚大,樓梯的正常使用，可以明顯提高疏散效率,使疏散時間大大縮短，這對于緊急情況下，人員的安全撤離是非常有益的[19][20]。（2）疏散開始后,人員均立即聚集到樓梯間處,然后被堵在樓梯間內(nèi),樓梯間內(nèi)的人員疏散速度緩慢是影響整個教學樓疏散時間較長的主要因素。在緊急情況發(fā)生時,教學樓的合理引流、分流等的疏散機制可以有效地避免疏散時人員的擁擠擁堵的現(xiàn)象。5結(jié)論通過運用問卷調(diào)查、經(jīng)驗公式、仿真模擬三種方法對博學樓火災情況下人員疏散的討論，可以得出以下幾點結(jié)論：（1）演習培訓經(jīng)歷對于人員在火災疏散中有顯著的積極影響。面對危險，他們能更加從容、理智、正確的面對，同時還能引導、幫助到身邊的人。所以，學校要注重加強學生演習經(jīng)歷，指導學生正確的逃生方法。（2）要確保疏散通道的暢通。要安排專門的工作人員定時檢查疏散通道能否正常使用，以防在緊急情況下通道能全部被使用，最大限度的利用起來，確保學生的安全。（3）運用Togawa經(jīng)驗公式，針對人員全部分布在教學樓第三層和人員平均分布在教學樓第一、二、三層2種典型疏散模式下的人員疏散時間進行了預測分析，得出當人員分散開來、人流密度較小時，疏散時間少，疏散速度快?？梢?，學校在安排學生上課時段、上課地點等情況時，要根據(jù)自身建筑物的實際情況科學合理安排，既要考慮資源的最優(yōu)利用，同時也要兼顧人員的安全疏散問題，不能將密集人流同一時間段安排在同一地點，這樣容易在人員疏散時造成擁堵，不利于疏散。（4）運用Togawa經(jīng)驗公式和仿真模擬對博學樓人員全部分布在教學樓第三層疏散時間進行了計算，經(jīng)驗公式得出的疏散時間為129s，仿真模擬得出的疏散時間為136s。Togawa公式主要被應用于人員密集的公共場所的工程計算，人流量大時比較適用，具有一定的參考性；但在經(jīng)驗公式中，參數(shù)取值一般是依據(jù)經(jīng)驗確定，在某個范圍內(nèi)取一個特定的數(shù)值，具有一定的隨意性和主觀性，存在誤差。而軟件模擬無法真實反應人的心理特性，且模型參數(shù)的取值以及模型驗證需要實驗數(shù)據(jù)的支持，但軟件模擬緊密結(jié)合了建筑物的結(jié)構(gòu),將演習中出現(xiàn)的樓梯口擁堵情況都有所