I.1 相互關(guān)系計(jì)算舉例
圖I.1給出了采用計(jì)算機(jī)模擬方法[GridFlow(參見(jiàn)參考文獻(xiàn)[50])]的疏散時(shí)間計(jì)算示例。示例所采用的建筑是一個(gè)簡(jiǎn)單的有4個(gè)可用疏散出口的四方零售店(邊長(zhǎng)為42.4m，直線行走距離為30m)。計(jì)算模型將每個(gè)人看作是一個(gè)單獨(dú)的個(gè)體，且行進(jìn)速度取決于人員密度，設(shè)計(jì)人員數(shù)量為900人，采用由Sprucefield通過(guò)監(jiān)控疏散得到的預(yù)動(dòng)作時(shí)間分布。在這種情況下，第一組人幾乎是在警鈴響起的一剎那開始行動(dòng)，因此第一組人的預(yù)動(dòng)作時(shí)間只有幾秒鐘。每個(gè)人的行進(jìn)距離由計(jì)算機(jī)計(jì)算得出，行進(jìn)速度分布的平均數(shù)為1.2m／s(標(biāo)準(zhǔn)差為0.2m／s，最小速度為0.3m／s)。
說(shuō)明：
X——人數(shù)，人；
Y——時(shí)間，s；
1——99％人員的停留時(shí)間；
2——99％人員的預(yù)動(dòng)作時(shí)間；
3——95％人員的預(yù)動(dòng)作時(shí)間；
4——全體人員完成疏散所需時(shí)間；
5——99％人員完成疏散所需時(shí)間；
6——95％人員完成疏散所需時(shí)間；
7——Nelson-Mowrer線。 圖I.1 采用GridFlow和Sprucefield預(yù)動(dòng)作時(shí)間分布針對(duì)面積為1800m2的正方形零售店在不同人數(shù)條件下計(jì)算得到的疏散時(shí)間 圖I.1顯示了不同數(shù)量的人群疏散所具有的一系列特征。代號(hào)為7的Nelson-Mowrer線表示在假設(shè)警鈴鳴響后各出口以最大通行能力進(jìn)行疏散的條件下，人員走出房間所需要的時(shí)間，代表了在忽略預(yù)動(dòng)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間的條件下人員疏散所需的最短時(shí)間。代號(hào)為3和2的兩條水平虛線代表所有人員數(shù)量的95％和99％的理論預(yù)動(dòng)時(shí)間分別為95s和114s，對(duì)于一個(gè)給定的人員分布來(lái)說(shuō)是常數(shù)。99％人員的預(yù)動(dòng)時(shí)間加上一個(gè)平均運(yùn)動(dòng)時(shí)間值13s，得到的停留時(shí)間大致為127s，由代號(hào)為1的水平虛線來(lái)表示，代表了無(wú)任何障礙的疏散所需的最短時(shí)間值。
曲線6、5、4分別表示不同疏散人數(shù)條件下計(jì)算機(jī)模擬得到的95％、99％和全體人員疏散所需的時(shí)間，計(jì)算機(jī)模擬考慮了不同人員之間的所有交互作用(包括受到阻礙的疏散)，并對(duì)每個(gè)點(diǎn)平均進(jìn)行了10次模擬)。模擬結(jié)果表明，在設(shè)計(jì)人員數(shù)量為900人的情況下，全體人員的疏散時(shí)間會(huì)大大超過(guò)99％人員的預(yù)動(dòng)作時(shí)間和最短停留時(shí)間，差值達(dá)到95s或82s。
通過(guò)比較Nelson-Mowrer時(shí)間與99％人員的實(shí)際疏散時(shí)間，得到排隊(duì)的形成時(shí)間大約為20s，代表了第一組人的停留時(shí)間。在前20s后，剩余人員的預(yù)動(dòng)作時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間不再對(duì)99％人員的疏散時(shí)間有所影響，而只是簡(jiǎn)單地由人員所需的最大通行時(shí)間決定。這清楚地表明，當(dāng)人員密度設(shè)計(jì)較高時(shí)，一旦第一組人開始疏散，疏散行動(dòng)就被出口的物理尺寸和形成排隊(duì)所需的時(shí)間所限制，正如式(H.4)所示。
當(dāng)人員數(shù)量小于設(shè)計(jì)人員數(shù)量的1／3時(shí)，疏散時(shí)間取決于最后一組人員開始疏散的預(yù)動(dòng)作時(shí)間，正如式(H.3)所示。
I.2 計(jì)算預(yù)動(dòng)作時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間分布交互作用影響的簡(jiǎn)單方法
實(shí)際上，降低預(yù)動(dòng)作時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間分布交互作用的復(fù)雜度而進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算是有可能的，且不會(huì)導(dǎo)致重大的錯(cuò)誤。
在滿足以下邊界條件時(shí)，可以進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算，見(jiàn)參考文獻(xiàn)[20]、[25]和[50]：
a) 一種情況是房間內(nèi)人員稀少；
b) 人員密度小于設(shè)計(jì)的1／3；
c) 一種情況是房間內(nèi)具有最大設(shè)計(jì)人員數(shù)量。
對(duì)第一種情況來(lái)說(shuō)，疏散時(shí)間取決于最后人員決定離開的預(yù)動(dòng)作時(shí)間與他們行進(jìn)到出口和穿過(guò)出口的所需時(shí)間。由于人員密度較低，到出口的行進(jìn)速度基本上不會(huì)受到阻礙，因此在出口處也不會(huì)出現(xiàn)排隊(duì)現(xiàn)象。疏散時(shí)間計(jì)算參見(jiàn)式(I.1)：
式中：
△tpre(99th percentile)——從警鈴響起到第一組人開始疏散的時(shí)間(參見(jiàn)表F.1)；
ttrav(walking)——到出口的平均行進(jìn)距離(保守的計(jì)算使用房間內(nèi)最大直線行進(jìn)距離除以無(wú)阻礙行進(jìn)速度)。
第二種情況的疏散時(shí)間取決于第一組人的預(yù)動(dòng)作時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間，加上出口的通行時(shí)間，參見(jiàn)式(1.2)。
式中：
△ttrav(flow)——所有人員通過(guò)可用出口的時(shí)間。
最長(zhǎng)時(shí)間的情況可用于設(shè)計(jì)之中。對(duì)于大多數(shù)場(chǎng)景，第二種情況將代表最長(zhǎng)的所需疏散時(shí)間。1％和99％預(yù)動(dòng)作時(shí)間的默認(rèn)值，參見(jiàn)附錄F。
圖I.1給出了采用計(jì)算機(jī)模擬方法[GridFlow(參見(jiàn)參考文獻(xiàn)[50])]的疏散時(shí)間計(jì)算示例。示例所采用的建筑是一個(gè)簡(jiǎn)單的有4個(gè)可用疏散出口的四方零售店(邊長(zhǎng)為42.4m，直線行走距離為30m)。計(jì)算模型將每個(gè)人看作是一個(gè)單獨(dú)的個(gè)體，且行進(jìn)速度取決于人員密度，設(shè)計(jì)人員數(shù)量為900人，采用由Sprucefield通過(guò)監(jiān)控疏散得到的預(yù)動(dòng)作時(shí)間分布。在這種情況下，第一組人幾乎是在警鈴響起的一剎那開始行動(dòng)，因此第一組人的預(yù)動(dòng)作時(shí)間只有幾秒鐘。每個(gè)人的行進(jìn)距離由計(jì)算機(jī)計(jì)算得出，行進(jìn)速度分布的平均數(shù)為1.2m／s(標(biāo)準(zhǔn)差為0.2m／s，最小速度為0.3m／s)。
說(shuō)明：X——人數(shù)，人；
Y——時(shí)間，s；
1——99％人員的停留時(shí)間；
2——99％人員的預(yù)動(dòng)作時(shí)間；
3——95％人員的預(yù)動(dòng)作時(shí)間；
4——全體人員完成疏散所需時(shí)間；
5——99％人員完成疏散所需時(shí)間；
6——95％人員完成疏散所需時(shí)間；
7——Nelson-Mowrer線。 圖I.1 采用GridFlow和Sprucefield預(yù)動(dòng)作時(shí)間分布針對(duì)面積為1800m2的正方形零售店在不同人數(shù)條件下計(jì)算得到的疏散時(shí)間 圖I.1顯示了不同數(shù)量的人群疏散所具有的一系列特征。代號(hào)為7的Nelson-Mowrer線表示在假設(shè)警鈴鳴響后各出口以最大通行能力進(jìn)行疏散的條件下，人員走出房間所需要的時(shí)間，代表了在忽略預(yù)動(dòng)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間的條件下人員疏散所需的最短時(shí)間。代號(hào)為3和2的兩條水平虛線代表所有人員數(shù)量的95％和99％的理論預(yù)動(dòng)時(shí)間分別為95s和114s，對(duì)于一個(gè)給定的人員分布來(lái)說(shuō)是常數(shù)。99％人員的預(yù)動(dòng)時(shí)間加上一個(gè)平均運(yùn)動(dòng)時(shí)間值13s，得到的停留時(shí)間大致為127s，由代號(hào)為1的水平虛線來(lái)表示，代表了無(wú)任何障礙的疏散所需的最短時(shí)間值。
曲線6、5、4分別表示不同疏散人數(shù)條件下計(jì)算機(jī)模擬得到的95％、99％和全體人員疏散所需的時(shí)間，計(jì)算機(jī)模擬考慮了不同人員之間的所有交互作用(包括受到阻礙的疏散)，并對(duì)每個(gè)點(diǎn)平均進(jìn)行了10次模擬)。模擬結(jié)果表明，在設(shè)計(jì)人員數(shù)量為900人的情況下，全體人員的疏散時(shí)間會(huì)大大超過(guò)99％人員的預(yù)動(dòng)作時(shí)間和最短停留時(shí)間，差值達(dá)到95s或82s。
通過(guò)比較Nelson-Mowrer時(shí)間與99％人員的實(shí)際疏散時(shí)間，得到排隊(duì)的形成時(shí)間大約為20s，代表了第一組人的停留時(shí)間。在前20s后，剩余人員的預(yù)動(dòng)作時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間不再對(duì)99％人員的疏散時(shí)間有所影響，而只是簡(jiǎn)單地由人員所需的最大通行時(shí)間決定。這清楚地表明，當(dāng)人員密度設(shè)計(jì)較高時(shí)，一旦第一組人開始疏散，疏散行動(dòng)就被出口的物理尺寸和形成排隊(duì)所需的時(shí)間所限制，正如式(H.4)所示。
當(dāng)人員數(shù)量小于設(shè)計(jì)人員數(shù)量的1／3時(shí)，疏散時(shí)間取決于最后一組人員開始疏散的預(yù)動(dòng)作時(shí)間，正如式(H.3)所示。
I.2 計(jì)算預(yù)動(dòng)作時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間分布交互作用影響的簡(jiǎn)單方法
實(shí)際上，降低預(yù)動(dòng)作時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間分布交互作用的復(fù)雜度而進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算是有可能的，且不會(huì)導(dǎo)致重大的錯(cuò)誤。
在滿足以下邊界條件時(shí)，可以進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算，見(jiàn)參考文獻(xiàn)[20]、[25]和[50]：
a) 一種情況是房間內(nèi)人員稀少；
b) 人員密度小于設(shè)計(jì)的1／3；
c) 一種情況是房間內(nèi)具有最大設(shè)計(jì)人員數(shù)量。
對(duì)第一種情況來(lái)說(shuō)，疏散時(shí)間取決于最后人員決定離開的預(yù)動(dòng)作時(shí)間與他們行進(jìn)到出口和穿過(guò)出口的所需時(shí)間。由于人員密度較低，到出口的行進(jìn)速度基本上不會(huì)受到阻礙，因此在出口處也不會(huì)出現(xiàn)排隊(duì)現(xiàn)象。疏散時(shí)間計(jì)算參見(jiàn)式(I.1)：
式中：△tpre(99th percentile)——從警鈴響起到第一組人開始疏散的時(shí)間(參見(jiàn)表F.1)；
ttrav(walking)——到出口的平均行進(jìn)距離(保守的計(jì)算使用房間內(nèi)最大直線行進(jìn)距離除以無(wú)阻礙行進(jìn)速度)。
第二種情況的疏散時(shí)間取決于第一組人的預(yù)動(dòng)作時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間，加上出口的通行時(shí)間，參見(jiàn)式(1.2)。
式中：△ttrav(flow)——所有人員通過(guò)可用出口的時(shí)間。
最長(zhǎng)時(shí)間的情況可用于設(shè)計(jì)之中。對(duì)于大多數(shù)場(chǎng)景，第二種情況將代表最長(zhǎng)的所需疏散時(shí)間。1％和99％預(yù)動(dòng)作時(shí)間的默認(rèn)值，參見(jiàn)附錄F。
室內(nèi)消火栓 GB3445-20
