建筑樓梯區(qū)域人員疏散行為的實(shí)驗(yàn)與模擬研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人口的增長(zhǎng)，人員密集公共建筑如影劇場(chǎng)館、體育場(chǎng)館及旅游景點(diǎn)建筑等得到迅速發(fā)展，然而這類(lèi)建筑內(nèi)往往會(huì)有大量人員集聚，因而在火災(zāi)等危急情況下如何能夠安全高效的開(kāi)展人群疏散已成為近些年來(lái)研究者關(guān)注的重點(diǎn)課題。由于建筑樓梯作為主要疏散通道具有其特殊的結(jié)構(gòu)特性，針對(duì)人員通過(guò)建筑樓梯疏散過(guò)程的行為特性開(kāi)展研究顯得及其重要。
　　本文主要對(duì)建筑樓梯區(qū)域內(nèi)人員運(yùn)動(dòng)及疏散特性開(kāi)展研究，詳細(xì)分析總結(jié)建筑樓梯內(nèi)人員行為特性、擁擠狀態(tài)

2、、行人流動(dòng)及樓梯間匯流行為，旨在為建筑樓梯的優(yōu)化設(shè)計(jì)及緊急情況下的人群管理提供數(shù)據(jù)支撐及科學(xué)建議。
　　首先在校園和景區(qū)不同樓梯區(qū)域內(nèi)開(kāi)展觀測(cè)實(shí)驗(yàn)以獲取建筑樓梯區(qū)域人員基本運(yùn)動(dòng)特性。針對(duì)校園樓梯區(qū)域內(nèi)人員運(yùn)動(dòng)過(guò)程，采用人工處理的方法獲取基本數(shù)據(jù)，進(jìn)而采用方差分析及獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)對(duì)影響人員自由運(yùn)動(dòng)速度的因素進(jìn)行分析;實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:觀測(cè)樓梯、人員性別及群組因素對(duì)人員自由運(yùn)動(dòng)速度有顯著影響，其中群組是三個(gè)因素中影響最大的因素;此外性別與

3、群組對(duì)人員自由運(yùn)動(dòng)速度有交互作用，即性別在人員不存在群組情況下對(duì)人員運(yùn)動(dòng)速度的影響要大于存在群組情況下對(duì)人員運(yùn)動(dòng)速度的影響，而存在群組對(duì)男性自由運(yùn)動(dòng)速度的影響要大于對(duì)女性自由運(yùn)動(dòng)速度的影響。對(duì)于景區(qū)樓梯區(qū)域內(nèi)人員運(yùn)動(dòng)過(guò)程，依據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)人員基本運(yùn)動(dòng)行為、人員統(tǒng)計(jì)信息、人員到達(dá)時(shí)間間隔與速度分布以及人員速度密度關(guān)系等進(jìn)行分析研究。基于對(duì)景區(qū)樓梯區(qū)域內(nèi)人員運(yùn)動(dòng)過(guò)程的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)人員在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的幾種典型行為，如并排行走、繞行、避讓、停留拍照、同

4、向跟隨及反向分層等;人員到達(dá)時(shí)間間隔概率隨人員到達(dá)時(shí)間間隔的增加呈下降趨勢(shì)，通過(guò)擬合可得到人員到達(dá)時(shí)間間隔的概率密度函數(shù)，進(jìn)而得到人員到達(dá)時(shí)間間隔的期望值;人員在景區(qū)樓梯內(nèi)運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)較低，因而受密度的影響并不顯著。
　　為進(jìn)一步分析高層建筑樓梯區(qū)域人員疏散特性，分別對(duì)疏散演習(xí)過(guò)程中人員通過(guò)樓梯的擁擠特性，樓梯間有無(wú)匯流情況下的人員運(yùn)動(dòng)特性以及兒童在建筑樓梯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)特性開(kāi)展研究?；诿绹?guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院所開(kāi)展的疏散演習(xí)實(shí)驗(yàn)的原

5、始數(shù)據(jù)，分析人員通過(guò)建筑樓梯的疏散效率，并采用提出的速度密度計(jì)算方法得到人員運(yùn)動(dòng)速度、密度及相應(yīng)的速度密度關(guān)系，分析建筑樓梯區(qū)域人員疏散過(guò)程的擁擠特性。在九層建筑樓梯內(nèi)開(kāi)展人員運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)分析人員運(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí)空分布、人員通過(guò)相鄰樓梯間平均運(yùn)動(dòng)速度以及人員通過(guò)各層樓梯的流率等參數(shù)分析無(wú)匯流過(guò)程及有匯流過(guò)程的人員運(yùn)動(dòng)特性;同時(shí)對(duì)兩種不同疏散過(guò)程的基本圖進(jìn)行對(duì)比，并分析匯流過(guò)程對(duì)人員運(yùn)動(dòng)速度的影響。在五層教學(xué)樓樓梯間開(kāi)展兒童運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，研究了兒

6、童下樓及上樓運(yùn)動(dòng)特性，分析兒童在樓梯平臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度差異，同時(shí)對(duì)不同場(chǎng)景下兒童運(yùn)動(dòng)過(guò)程的基本圖進(jìn)行了分析。
　　基于樓梯間人員運(yùn)動(dòng)過(guò)程，構(gòu)建了人員通過(guò)樓梯疏散計(jì)算模型，提出一種密度控制的策略以實(shí)現(xiàn)疏散過(guò)程中降低樓梯間人員數(shù)量的要求，之后構(gòu)建樓層樓梯連接平臺(tái)匯流模型，該模型考慮了人員在樓梯內(nèi)的偏好行走方向，樓層樓梯平臺(tái)內(nèi)的轉(zhuǎn)身行為以及樓層樓梯行人不同的期望運(yùn)動(dòng)速度等因素，對(duì)不同樓梯結(jié)構(gòu)的人員疏散過(guò)程開(kāi)展研究，分析了樓梯間人員匯流過(guò)程。<