数学建模--教学楼人员疏散-

数学建模--教学楼人员疏散--获校数学建模二等奖

(2007-07-16 15:35:47)

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数学建模

人员疏散

本题是由我和我的好哥们张勇还有我们区队的学委谢菲菲经过数个日夜的精心准备而完成

的,指导老师沈聪.

关键字

人员疏散 流体模型 距离控制疏散过程

问题的提出

教学楼人员疏散时间预测

学校的教学楼是一种人员非常集中的场所，而且具有较大的火灾荷载和较多的起火因素，

一旦发生火灾，火灾及其烟气蔓延很快，容易造成严重的人员伤亡。对于不同类型的建筑

物，人员疏散问题的处理办法有较大的区别，结合 1 号教学楼的结构形式，对教学楼的典

型的火灾场景作了分析，分析该建筑物中人员疏散设计的现状，提出一种人员疏散的基础

并对学校领导提出有益的见解建议。

和人员距离安全区域的远近等环境因素的同时，还必须综合考虑处于火灾的紧急情况下，

人员自然状况和人员心理这是一个涉及建筑物结构、火灾发展过程和人员行为三种基本因

素的复杂问题。

随着性能化安全疏散设计技术的发展，世界各国都相继开展了疏散安全评估技术的开发及

研 究 工 作 ， 并 取 得 了 一 定 的 成 果 ( 模 型 和 程 序 ) ， 如 英 国 的

CRISP、EXODUS、STEPS、Simulex，美国的 ELVAC、EVACNET4、EXIT89，HAZARDI，澳大利亚

的 EGRESSPRO、FIREWIND，加拿大的 FIERA system 和日本的 EVACS 等，我国建筑、消防科

研及教学单位也已开展了此项研究工作，并且相关的研究列入了国家“九五”及“十五”科技攻

关课题。

一般地，疏散评估方法由火灾中烟气的性状预测和疏散预测两部分组成，烟气性状预测就

此外，缺氧窒息和辐射热也是致人死亡的主要因素，研究表明：空气中氧气的正常值为

2.5kW／m2(烟气层温度约为 200℃)。

图 1 疏散影响因素

预测烟气对安全疏散的影响成为安全疏散评估的一部分，该部分应考虑烟气控制设备的性

能以及墙和开口部对烟的影响等；通过危险来临时间和疏散所需时间的对比来评估疏散设

计方案的合理性和疏散的安全性。疏散所需时间小于危险来临时间，则疏散是安全的，疏

散设计方案可行；反之，疏散是不安全的，疏散设计应加以修改，并再评估。

疏散时间)两阶段。一般地，疏散开始时间与火灾探测系统、报警系统，起火场所、人员相

对位置，疏散人员状态及状况、建筑物形状及管理状况，疏散诱导手段等因素有关。

疏散行动时间即从疏散开始至疏散结束的时间，它由步行时间(从最远疏散点至安全出口

步行所需的时间)和出口通过排队时间(计算区域人员全部从出口通过所需的时间)构成。与

疏散行动时间预测相关的参数及其关系见图 3。

图 3 与疏散行动时间预测相关的参数及其关系

u 疏散人员具有相同的特征，且均具有足够的身体条件疏散到安全地点；

u 疏散人员是清醒状态，在疏散开始的时刻同时井然有序地进行疏散，且在疏散过程中

不会出现中途返回选择其它疏散路径；

u 在疏散过程中，人流的流量与疏散通道的宽度成正比分配，即从某一个出口疏散的人

数按其宽度占出口的总宽度的比例进行分配

u 人员从每个可用出口疏散且所有人的疏散速度一致并保持不变。

以上假设是人员疏散的一种理想状态，与人员疏散的实际过程可能存在一定的差别，为了

弥补疏散过程中的一些不确定性因素的影响，在采用该模型进行人员疏散的计算时，通常

保守地考虑一个安全系数，一般取１．５～２，即实际疏散时间为计算疏散时间乘以安全