第18卷第1期2008年1月
中国安全科学学报
China Safety Science Journal
Vol.18No.1
Jan.2008公共建筑内群体疏散方法的探讨3
郑小平 教授 钟庭宽 张建文
(北京化工大学安全管理研究所,北京100029)
学科分类与代码:620.2030 中图分类号:X928.03;TP391.9 文献标识码:A
基金资助:国家自然科学基金资助(70502006);教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-2007-0056);
教育部人文社会科学规划基金资助(07JA530071);北京市优秀人才培养资助(2007ZG-68)。
【摘 要】 笔者将当前公共建筑内的群体疏散的研究成果归纳为两大类:一是比较成熟的4种代表性成果,如元胞自动机模型、格子气模型、社会力模型和流体动力学模型;二是近年来具有革新意义的3种创新性研究视角,即从agent模拟技术角度、从生物实验角度和从博弈论角度。分析成果各自的独特性和适用性,提出未来研究趋势:必将是基于多种模型组合基础上的、多种思想融入的、充分考虑反映人群行为与心理的因素的复杂性系统。同时指出博弈论在群体疏散的研究将是未来的一个亮点。【关键词】 群体疏散; 代表性成果; 创新性成果; 博弈论
Exp l orati on int o the Evacuati on of Cr owds in Public Buildings
ZHENG X i a o2p i n g,Prof. ZHO NG T i n g2kuan ZHANG J i a n2wen
(I nstitute of Safety Manage ment,Beijing University of Che m ical Technol ogy,Beijing100029,China)
Abstract: The research achieve ments about cr owd evacuati on fr om public buildings are divided int o t w o categories:one is the f our rep resentative achieve ments,such as cellular aut omata models,lattice gas mod2 els,s ocial force models and fluid dyna m ic models.The other is the current three innovative research an2 gles,na mely,fr om the angles of agent2based models,bi ol ogical experi m ents and ga me theory.Then,their traits and app licability are analyzed.It is pointed out that the research on cr owd evacuati on fr om public buildings is certain t o be trending t oward co mp lex syste m that is incor porated with multi2model and multi2i2 dea,and fully reflects the behavi or and p sychol ogy of cr owd.The app licati on of ga me theory t o mass evac2 uati on would be a ne w light s pot.
Key words: cr owd evacuati on; rep resentative achieve ments; innovative achieve ments; ga me theory
0 引 言
公共建筑属于人群高聚集的场所,当其发生突发事件或者事故灾难时,人群紧急疏散是至关重要的,对其进行研究具有极大的现实意义和社会安全价值。现有的关于公共建筑人群紧急疏散的成果甚多而形成分散。经过笔者系统整理,可归纳为代表性成果和创新性成果两类即代表性成果主要是较为常用和成熟的疏散方法;创新性成果则更多属于近年来发展起来的、比较受学者们推崇的疏散方法。基于上述代表性成果,探讨公共建筑内人流紧急疏散方法已成为人们关注的研究趋势。
1 代表性成果
1.1 元胞自动机模型(Cellular Aut omata,CA)
Von Neu mann[1]最早提出了元胞自动机模型(C A)理论,但是直到20世纪80年代,HPP-FHP格子气模型对于Navier2St ocks方程的数值解才开创了C A理论在科学研究领域的实际应用[2]。最新的成果也许是Ya ma mot o等人[3]取得了最新成果,他们认为,
3文章编号:1003-3033(2008)01-0027-07; 收稿日期:2007-11-22; 修稿日期:2008-01-03
CA 是时空都离散的物理系统的理想化。总之C A 理
论正广泛应用于公共建筑人流紧急疏散的研究中。
Yang 等人[4]
应用一个两维CA 模型来仿真居住者疏散过程的亲缘行为,具体表现为拥挤、紊乱、
聚集、原路返回及等待现象。Zhao 等人[5]
提出了一个二维CA 随机模型,并得到如下结论:
1)对于单出口门,每单位宽度的平均流量随着出口的宽度增加而减少,但是平均总流量是一个关于出口宽度的三阶多项式函数,并随着出口宽度的增加而增加。
2)对于每幢建筑物,出口宽度的值应该高于某值(certain value ),但不必太大。
3)存在隔墙门的临界值(critical value ),并且该值并不随着出口宽度而变化,该值过小或过大都不利于疏散。
4)出口布置应该对称,否则每个出口的不同使用效率将延长疏散时间及引起不稳定的疏散状态。
上面的规律并不随着不同系统的大小及不同的
人员密度而改变。Yuan 等人[6]
提出一个基本的二维CA 模型来仿真人群从多出口的房间疏散。在该模型中,当决定疏散路线的时候,考虑了两个因素:空间距离与人群密度。
为了使仿真更加合理,在扩展模型中他们考虑惯性效应(inertial effect )、群体效应(gr oup effect )、不冒险效应(unadventur ous effect )的人群行为。Varas 等人[7]
应用一个二维C A 模型来仿真房间有或者无障碍物的疏散过程。仿真结果显示:当步行者行走冲突时,他们通过随机选择来解决;当房间没有障碍物的时候,在出口处出现类似拱形的特征(arching )。
Yu 等人提出了一个不后退的元胞自动机模型(cellular aut omat on model without step back ),仿真行人在通道中逆流(counter fl ow )。在模型中,有两群行人,一群是从左边界到右边界的行人,另一群是从右边界到左边界的行人。模型引入一个称为交感半径(interacti on radius )的参数来描述环境对行人的影响,行人收集他当前位置周围的环境信息后才决定往哪个方向走。他们发现,考虑周围环境是有用的,能够帮助行人降低堵塞的可能性。
W eng 等人提出一个不后退的元胞自动机模型来仿真行人动力学,该模型考虑到人的行为在某些复杂情形能够作出判断。通过不同的时间步长间隔(ti m e 2step intervals )的更新(update ),该模型可以仿真不同步速的行人移动。仿真考虑了周期边界条件(peri od 2ic boundary conditi on )及开放边界条件(open boundary conditi on )两种情形的行人逆流(counter fl ow )。周期边界条件的仿真显示,该模型可以重现一些典型的现
象,例如:小道形成(lane for mati on )、拥挤等。对于周期边界条件,存在步行方式的3个状态,也就是自由移动状态、小道形成状态及在一定密度范围内完全停止状态。对于开放边界条件,在一定的入口密度(en 2trance densities )处,存在两种稳定的步行方式状态。但是第一状态是亚稳定的,自然浮动(s pontaneous fluctuati ons )打破第一稳态,也就是自由移动状态,进入到第二稳态,即完全停止状态。
目前,有多篇较有创新性的成果。Song 等人[8]
基于CA 提出了用来仿真单出口房间疏散过程的新模型CAFE (Cellular aut omata with f orces essentials )。仿真结果证实,紧急疏散中人的复杂行为是来源于3个基本的力:引力(attracti on )、斥力(repulsi on )及摩擦力(fricti on )。关于3个力的解释如下:人们在疏散时总是向出口移动,反映了出口的引力;斥力导致人流速度下降,避免潜在的伤害;当两个步行者彼此接触或者一个步行者与墙壁彼此接触的时候,摩擦力导致人流速度下降。
Kirchnera 等人[9]
引入摩擦力的概念来模拟二维CA 仿真中的竞争外出行为(competitive egress behavi or )。当出口宽度大于临界宽度的时候,竞争行为可以降低外出时间(egress ti m es );当出口宽度小于临界宽度的时候,竞争行为比非竞争行为增加外出时间。Kirchner 等人通过引入摩擦作用(fric 2ti on effect )扩展了一个行人动力学的随机元胞自动机模型(st ochastic cellular aut omat on )。
摩擦与冲突发生有密切的关系,例如:几个人拼命去占有相同地方的情形,该冲突仅仅按与摩擦参数有关的概率来解决,也暗示着摩擦参数不影响单个行人的移动,而仅通过相互作用而出现。在局部高密度区出现的情形下,摩擦作用变得很重要。虽然,摩擦作用只在局部有效,但是它能够对全局有影响,例如:疏散时间。
N ishinari 等人[10]
通过元胞自动机方法以统一的方式研究了蚂蚁与步行者的简易模型,阐明了在轨迹上的蚂蚁与疏散中的步行者的相似性:在形迹上的蚂蚁沿着前面的蚂蚁留下的信息(pher omone )前进;主要出于安全与有效率的原因,在拥挤或者恐慌的时候,步行者也是跟着其他人前进。
Kirchner 等人[11]
使用行人动力学的元胞自动机模型(cellular aut omat on model )描述了疏散过程的仿真,该模型应用仿生学方法(bi onics app r oach )来描述使用趋化性想法(ideas fr om che motaxis )的行人之间的相互作用(interacti on )。
他们发现:为了实现最优化疏散时间,羊群行为(herding behavi our )的合理搭配及利用对环境的了
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解是必要的。通过个体的合作行为,疏散时间可以实现最小化。
Ya ma mot o等人基于真实编码格子气(real2coded lattice gas,devel oped f or fluid si m ulati on),提出了真实编码元胞自动机(real2coded cellular aut o mata)作为行人动力学的新数字模型。该模型检验疏散动力学,特别是计算群体的疏散时间。在一个大房间疏散的仿真中,在出口处可以观察到瓶颈现象。
1.2 格子气模型(lattice2gas model)
格子气模型经常被应用来研究不同的公共建筑(如瓶颈通道、大厅、T形通道等)下人群流动特征;目前日本学者研究得比较多。
Nagatani[12]提出了均场模型(mean2field model)来模拟瓶颈通道行人流动。行人流动是通过方格(square lattice)上的均场率方程(mean2field rate e2 quati on)来描述。模型显示了从自由流动(free2 fl o w)到堵塞流动(choking2fl ow)的动力学状态转移。
Taji m a等人[13]应用步行者流动的格子气模型来研究从大厅内往外的群体流动,并显示出明显的群体流动的动力学方式(dyna m ical patterns):拱形(arc2 hing)、扁平(flattening)、凹状(p itting)、孔形(a hole)。
他们发现在临界时刻堵塞流动(choking fl ow)到衰减流动(decaying fl ow)的动力学状态转移(dy2 na m ical phase transiti on)。Taji m a等人[14]应用偏随机走动者的格子气模型(lattice2gas model of biased2 random walkers)来研究了T形通道内行人流动,并显示了在低密度状态(l ow2density phase)与堵塞状态(cl ogging phase)之间发生明显的动力学转移(dy2 na m ical transiti ons)。他们指出:当人流密度(inlet densities)大于临界密度(critical densities)的时候,在支流通道及主流通道内发生堵塞(cl ogging);存在堵塞转移的状态图(phase diagra m)。
Taki m ot o等人[15]通过使用步行者的格子气模型仿真人群从大厅通过一个出口的疏散过程。他们研究与幸存率有密切关系的逃离时间分布。他们得出逃离时间的时空分布(s pati o2te mporal distributi on)后发现:一个人的逃离时间高度依赖于他在大厅内的初始位置,并且逃离时间依赖于出口的宽度。
Nagai等人[16]应用格子气模型率先进行步行者与爬行者疏散行为的实验及仿真的比较研究。他们研究步行者与爬行者从通道通过出口疏散的动力学行为(dyna m ical behavi or),并阐述了步行者与爬行者的特性。为了与实验比较,他们进行了格子气仿真。对于步行者,他们应用基于格子气模型的偏随机走动者模型(biased random walker model),对于爬行者,他们应用扩展的格子气模型(extended lattice gas mod2 el)来模拟。他们发现步行者与爬行者的流动速率高度依赖于出口宽度与群体移动(exit width and drift)。
香港学者Lo等人描述了一个空间格网疏散模型(s patial2grid evacuati on model),该模型可以用来预测在疏散期间个体移动的轨迹。模型中,人们的移动是通过考虑他们周围的其他人的密度与位置来模拟的。群体流动函数(cr owd fl o w functi on)是由格子气模型产生,并用来产生被疏散者的移动速度函数。该函数可以合理地描述更高群体密度情形的群体流动。
Song等人[17]把社会力模型(s ocial f orce model)的压力概念引入到格子气模型(lattice gas model),形成多格子疏散模型(multi2grid evacuati on model),该模型使用较好的格子,其中步行者之间的作用力及他们与建筑物的作用力得到量化。仿真结果表明:在疏散过程中,特别是紧急疏散,步行者尽可能快逃离房间,促进了他们之间的相互作用(interac2 ti on)。建筑物成分,例如:墙壁与门也对疏散中的行人有影响。上述自我驱动行为(self2driven ac2 ti ons)与相互作用(interacti ons)决定了疏散群体的全面行为。在出口周围的拱形及堵塞行为与断断续续的行人外出流动,反映出斥力与摩擦力的影响。在恐慌中,行人尽力快速移动,他们之间的相互作用增加,这样疏散时间就增加。
一些学者通过教室疏散实验来研究紧急情形群体疏散问题。Is obe等人通过实验与仿真方式研究人群从浓烟弥漫的室内疏散的过程;指出,在疏散情形,人们通过指向出口的方向声音(directi onal s ound)的有声引导明显能够提高门的使用效率,避免不必要的拥挤,降低平均的逃生时间,增加紧急情形的生存机会。Helbing等人进行了教室疏散的实验及偏随机行人的格子气模型仿真发现,人群从教室外出数量达到某值就饱和,这就是出口能力,这与在出口前面的队列形成(queue f or mati on)有关系。作为时间函数的流体剖面(fl ow p r ofile)有特定的形状,从这个意义上讲,出口能力决定了疏散过程的动力学。
1.3 社会力模型(s ocial force model)
Helbing等人[18]提出一个行人移动的社会力模型,该模型引入了3个要素:
1)行人尽可能舒适地到达一定的目的地,因而不走便道。
2)行人移动受到其他人挤压影响。
3)行人有时候被其他人(如朋友,街道艺术家等)或者对象(如橱窗展览)吸引。
该模型通过计算机仿真证明了:其一,由同方
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向行人组成的路况演变情况;其二,在狭窄通道行进
方向的振动变化(oscillat ory changes )。该时空方式产生于行人非线性的相互作用。他们不是个体战略考虑的结果,因为他们被假定以相当“无意识”的方式表现。
Helbing 等人[19]
基于逃亡恐慌(escape panic )的特征,在自我驱动多粒子系统(self 2driven manyparti 2cle syste m s )的框架下模拟了群体恐慌逃生现象,并运用基于广义力模型(generalized force model )的行人群体动力学来仿真分析后发现:
1)由于堵塞产生不协调;2)由于缺乏耐心而产生“越快越慢”的效应;3)从众行为。
研究表明:个人主义与羊群行为表现都不好,纯粹的个人主义行为意味着每个步行者仅仅随机找到一个出口,然而纯粹的羊群行为暗示着整个群体最终将同向移动,可能堵塞在同一方向上,因而可利用的出口没得到有效利用。社会力模型考虑了步行者的社会心理及他们身体之间的相互作用,因而更加接近社会现实。
此外,Zheng 等人提出了一个由He1bing 等人的社会力模型与神经网络组合而成的模型,描述个体行人的行动来研究在不同情形下群体的行为。
社会力模型吸引了大量学者的兴趣,并出现了
令人可喜的创新成果。Parisi 等人[20]
通过使用Hel 2bing 等人提出的社会力模型来研究房间疏散问题。通过分析系统中形成的丛生结构(structure of the clusters )及引入阻塞丛生(bl ocking clusters )概念,他们能够跟踪行为变化直到长时间丛生延迟可能性的增加,并发现长时间丛生延迟与阻塞丛生形成有关系,从而解释了恐慌引起的“越快反而越慢”效应。
为了模拟步行动力学,Seyfried 等人[21]
把行人看作在连续空间移动的自我驱动的对象,并且在改良的一维社会力模型(one 2di m ensi onal s ocial force model )的基础上,定性地分析了步行者之间相互作用的各种情况对步行者的速度与密度之间关系(vel ocity 2density relati on )的影响。
Parisi 等人[22]
研究一群200位步行者在恐慌状态从一个房间疏散。他们应用稍微改良的社会力模型,集中于(f ocused on )被限制在只有一个出口的空间(container )内自我驱动粒子的疏散动力学(evacu 2ati on dyna m ics )的微观分析(m icr oscop ic analysis ),并执行了一系列在该模型中相互作用的粒子系统的数字仿真。通过研究步行者通过出口的流动率,他们发现了“越快越慢效应”。
1.4 流体动力学模型(fluid dyna m ic model )
基于流体力学发展起来的模型方法也是目前比
较有代表性和成熟的疏散方法。流体动力学模型以类似流体的属性来描述群体,应用流体动力学的逻辑以偏微分方程的形式来描述密度与速度怎样随着
时间而变化。Hughes [23]
应用连续统一体模型来描述多种步行者类型的行为。为了弄清楚特大群的步
行者流动机理,Hughes [24]
导出了控制步行者两维流
动的运动方程。Hughes [25]
基于假设,提出了“思考流体”的思想。
Col ombo 等人[26]
提出了一个行人流动的模型来描述该类人群流动的典型特征。特别应用该模型描述了人群中发生的过压缩情形,恐慌人群拥挤通过一个门的流出量下落。他们认为:在一群人需要通过一个门离开走廊的情形下,如果门允许的最大流出量低,那么靠近门的人群恐慌可能导致实际流出量戏剧性下降,使得甚至比平常时门允许的流出量更低。
Fang 等人采用基本的动力学流动原理来建立数学函数描述群体流动;研究发现,前方行人移动的产生效应大约是侧面行人的10倍,人群密度与移动速度之间的关系本质上是指数的。
2 创新性成果
2.1 基于Agent 模拟技术
ABM s (agent 2based models )是计算模型
[27]
,通
过虚拟的agent 仿真个体,以及从支配agent 之间相互作用的规则运作中创建紧急出现的组织(e mer 2gent organizati ons ),从而从个别到整体(fr om the bot 2t om 2up )构建社会结构。Bonabeau 认为:ABM 可以应用于人群疏散,因为集体恐慌行为是一种紧急现象,起源于相当复杂的个体层次行为及个体之间的相互作用,ABM 适合对因不合作而引起的恐慌与拥挤的机制及前提提供有价值的认识。
T oya ma 等人在CA 的基础上提出一个基于a 2gent 的模型,描述了不同行人的特性:性别、速度、房间几何知识、羊群行为(herding behavi or )及避障行为(obstacle avoidance behavi or )。B raun 等人在Hel 2bing 等人提出的社会力模型的基础上,提出了一个基于agent 的模型,仿真紧急情形室内群体疏散时agent 受到不同楼层、墙壁、障碍物、其他agent 等周围环境的影响。Pelechano 等人提出一个多agent 而高密度自治的群体模型。该模型是一个参数化的社会力模型,它主要依赖于心理与几何规则;该模型可以调整(tuned )来仿真不同类型群体,其范围分别是
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从极度恐慌情形(火灾疏散)到在平静的情形下(电影结束后离开电影院)的高密度群体。
2.2 从生物实验角度
从生物试验角度研究群体疏散行为还是一种新兴的研究方法。真正的逃生恐慌(escape panic)实验是有困难的,尤其是进行人群实验,因为可能涉及到道德伦理,甚至法律的问题。一些学者希望通过生物的行为来重现人群在紧急情形下的逃生恐慌行为。因此,逃生恐慌动力学(dyna m ics of escape panic)没有完全被认识,是因为大部分研究局限在数字仿真。
Sal oma等人对恐慌老鼠通过出口从水池逃生到干燥的平台上的实验来研究被困的步行者逃生恐慌行为,阐述了恐慌群体的行为及该行为怎样受到群体所围困在的公共建筑的影响。实验结果表明,对于临界采样间隔(critical sa mp ling interval),老鼠逃生行为与数字预测(元胞自动机模型预测)的出口裂解量(exit burst size)的幂次频数分布(powerla w frequency distributi ons)一致。
A ltshuler等人[28]认为恐慌通过效仿快速传播,并使用蚂蚁作为模型的步行者,通过能够检验低恐慌与高恐慌的情形的实验,证明了这样预想的正确性:当恐慌的个体努力从房间中逃逸,而房间有两个位置对称的出口的时候,其中一个出口比另一出口拥挤着更多人。总之,实验发现与Helbing等人对于人类情形描述的理论(社会力模型)预测很吻合;而且实验结果意味着均衡打破(sy mmetry breaking)现象与群体的特定机制有很密切的关系。
2.3 基于博弈论模型
Kirchnera等人指出,博弈论可以用来解释行人通过出口时的冲突行为。Lo等人通过一个不合作博弈论模型,模拟在紧急疏散中被疏散者动态的多出口选择过程。该模型检验被疏散者的理性的相互作用行为怎样影响疏散方式,并且模型的混合战略纳什均衡描述了被疏散者的均衡及出口的堵塞状态。
3 分 析
不同模型有着不同的优缺点和使用范围。Song 等人认为:大多数CA模型不擅长描述紧急疏散的复杂行为,例如:越快越慢现象。格子气模型常常表现为概率统计的方法研究群体步行者的特点,同时考虑公共建筑对群体的影响,表现步行者的宏观特点,例如:群体流动状态转移等。
W eng等人[29]认为基于元胞自动机及格子气的方法在空间、时间及状态变量方面是离散的,一方面使得模型很适合大规模计算机仿真,另一方面这样的离散已经被认为接近现实。社会力模型的不足就是它比CA模型耗费更多时间来运行仿真。
Pelechano与Malka wi认为,CA模型和社会力模型仿真人们在熟悉环境中移动,拼命实现他们的目标而避免与墙壁、障碍物及人群中的其他个体碰撞,但是仍然缺少生理上及心理上的要素嵌入到模型的自治agent中去为他们提供更加像人一样的决策。
Song等人认为在疏散模拟中,格子气模型与社会力模型都能成功地仿真在步行动力学中观察到的极其典型的现象。
Kirchner与Schadschneider认为,社会力模型能够非常准确地重现恐慌时人群行为。Parisi等人认为恐慌疏散时群体之间的触点压力(contact forces)可以产生高压力,推倒砖墙或者导致人们窒息。使用元胞自动机方法或者连续流体方法,都不能恰当地考虑这些特性,而社会力模型考虑这些特性。
Henein与W hite[30]指出,Helbing的社会力模型很成功地描述了总的群体效应;然而人不是粒子,个体感官感知(注意在前面的人)之间的直接与恒定的关系及产生的响应(与距离成反比的斥力)否定了在个人战略的基础上作出局部决策的个体(a2 gent)的贡献。流体动力学模型通常应用来仿真流动群体密度高时的拥挤现象。Hughes指出,甚至在不稳定的情形,该类支配群体流动的非线性偏微分方程一致地用图显示出来,并非常显著。但是流体动力学方程难懂,且不灵活[31]。
Bonabeau指出,基于agent的模拟捕获紧急现象,提供系统的自然描述,而且它是很灵活的。当agent之间相互作用复杂、非线性、不连续或者离散的时候,或者当空间是至关重要,而且agent的位置不是固定的时候,适合使用基于agnet模拟的方法,例如:火灾逃生。从生物试验角度研究群体疏散行为弥补人群实验的诸多不足,可以重现群体疏散行为的真实情形,以此达到对人群疏散行为的认识。但是,人是社会发展的产物,有高度的社会意识,例如:疏散过程中的亲缘行为,恐慌时出口选择的决策等,都来自与个体相关的高度社会意识,例如:情感、个人经验、知识等。
博弈论对于在群体疏散行为中的应用是比较崭新的。Lo等人认为,对于紧急疏散时群体出口选择过程,博弈论分析方法可以使得疏散者与环境的相互作用更加合理化。未来的研究要求检验对环境熟悉及环境刺激的效应。在疏散中个体之间互相影响,尤其是群体出口选择表现的竞争行为情形,博弈论可能是一个分析群体疏散行为的理想工具。
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4 结 论
只有认识人在疏散中的规律性才能达到安全、
高效疏散的目标[32]
,现有的研究成果大多忽略了人在群体疏散中的行为。笔者通过对公共建筑内群体疏散方法的探讨,有如下几点结论:
1)多种模型、多种思想融合来研究群体疏散行为。如前述在CA 模型中嵌入仿生学方法,在格子气模型中引入社会力概念,在元胞自动机的基础上引入agent 技术等等。这种多种模型组合的方法更
加有利于反应紧急疏散中人流的群体行为。
2)在模型中嵌入反映人群行为与心理的因素。例如:前述基于CA 模型的亲缘行为(kin behavi or ),在流体模型的基础中赋予“思想流体”等,这些充满人的色彩的创新性研究使得模型更加接近社会现实中群体的行为,更加使得人们对群体行为,尤其是紧急情形下对群体疏散行为有更加深刻的认识。
3)博弈论也许是一个分析群体疏散行为的理想工具,尤其是当群体出口选择出现竞争行为的状况;而这种状况往往在群体疏散中是比较多见的。
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《中国安全科学学报》
CSTPC D 指标检索公告
根据中国科学技术信息研究所情报方法研究中心出版的《2007年版中国科技期刊引证报告(核心版)》,《中国安全科学学报》2006年学术计量指标为:
总被引频次:1060,在环境科学技术类学科31期刊中列第9位,在全部被统计分析的1723种期刊中列第285位;影响因子:0.828,在环境科学技术类学科31种期刊中列第12位,在全部被统计分析的1723种期刊中列第193位;即年指标:0.267;他引率:0.37;地区数:24;基金论文比:0.45;海外论文比:0.01;学科影响指标:0.39。
?
33?第1期 郑小平等:公共建筑内群体疏散方法的探讨
安全科学技术人才交流园地
本期论文作者简
介
徐茂波 教授,现任山东科技厅
副厅长,中国土木工程学会理事,山东建筑大学、山东科技大学兼职
教授,博士生导师。博士毕业于清华大学结构工程专业。1963年11月生,1984—2002年于山东建筑工程学院任教,历任建筑工程系
副主任,土木工程系主任等职,1996年晋升为教授。主要研究方向为建筑结构可靠性、已有建筑结构鉴定与加固等,主持、参加攀登计划项目等省部级以上研究课题10余项,获省部级科研与教学成果二等奖3项。在《中国安全科学学报》等国内外学术刊物和会议上发表论文40余篇
。
徐亚博 博士研究生,山东兖州
人,1980年4月生。2002年毕业于中北大学安全工程专业,获得学
士学位;2005年毕业于该校安全技术及工程专业,获取硕士学位。2005—2006年,就职于沈阳理工大学。2006年9月考入北京理工大
学宇航学院,攻读武器系统与运用工程专业博士学位,主要从事安全技术工程方面的研究工作,已发表研究论文多篇
。
黄维新 硕士研究生,国家注册
安全工程师。湖南省新化县人,1978年10月生。1999年毕业于湖南人文科技学院应用数学系,2006年9月考入中南大学资源与
安全工程学院,攻读硕士学位,主要
研究方向为矿山安全技术及工程。
硕士期间先后跟随导师参与冬瓜山铜矿和大红山铁矿深井巷道破坏形式与稳定性支护研究,微震监测领域的研究以及矿山建模的数字与可视化研究等方面的工作。
已在国家核心期刊上发表多篇论文。
郑小平 北京化工大学经济管理
学院院长助理,安全管理研究所所长,教授、博士生导师,主要研究方
向为安全管理工程,管理科学与工程。教育部新世纪优秀人才(NCET -2007-0056);管理科学与工程博士后、药学学士。1970年
11月生,重庆人。目前主持国家自然科学基金、国家软科学研究计划、教育部博士点基金、教育部人文社会科学规划基金等7项国家、省部级项目,这些项目均为管理科学和安全科学的交叉项目。目前还主持北京市精品教材《安全科学论》的编写工作
。
苑红伟 中国矿业大学能源与安
全工程学院讲师,硕士。1974年11月生,1994年毕业于中国矿业
大学交通运输专业,获学士学位,同年留校工作。1999年3月—2000年6月在长安大学进修公路工程专业,2004年考至北京交通大
学安全技术及工程学科,师从肖贵平教授,2007年1月获工学硕士学位。现在矿大主要从事交通运输
管理、交通安全方面的教学研究工作。曾参与多项课题研究工作,发表各类论文数篇
。
黄 琴 硕士研究生,湖北荆州
人,1983年10月生。2005年获得南京工业大学安全工程专业学士学位,后继续在该校安全技术及工
程专业攻读硕士学位,主要从事危险化学品特别是重气的泄漏扩散模拟技术的研究,参与国家自然科
学基金“典型化工过程装置灾害性事故预测与防治技术基础研究”以及“十一五”国家科技支撑计划资助项目“危险化学品灾害防治技术研究”,在《安全与环境工程》等杂志上发表论文数篇。
安全疏散距离 1、非高层建筑（一、二级耐火、封闭楼梯间）: 双向疏散时：托幼25m，医疗、学校35m，其他40m。 袋形走道时：托幼、医疗20m。学校、其他22m。 开敞外廊时增加5m，设自动喷淋时加25％。 非封闭楼梯间时，双向疏散减5m，袋形走道减2m。 楼梯底层应设直接对外的出口，层数不超过4层时，可将对外出口布置在离楼梯间不超过15m处。 任何情况下，房间最远点到房门的距离不应超过袋形走道时的规定最大疏散距离，即20m～22m。 2、高层和地下建筑: 双向疏散时：医院病房部分24m，教学楼、旅馆、展览楼、医院其他部分30m，其他40m。 袋形走道时：医院病房部分12m，教学楼、旅馆、展览楼、医院其他部分15m，其他20m。 地上人员集中的大厅(观众厅、展厅、多功能厅、餐厅、营业厅、阅览室等)内任一点到最近疏散口的直线距离不宜超过30m；其他房间不宜超过15m。 地下车库疏散距离不大干45m，自动喷淋时不大于60m；底层车库疏散距离不大于60m。 疏散宽度： 1、除规范另有规定者外，建筑中的疏散走道、安全出口、疏散楼梯以及房间疏散门的各自总宽度应经计算确定。 安全出口、房间疏散门的净宽度不应小于0.9m，
疏散走道和疏散楼梯的净宽度不应小于1.1m； 不超过6层的单元式住宅，当疏散楼梯的一边设置栏杆时，最小净宽度不宜小于1m。 2、剧院、电影院、礼堂、体育馆等人员密集场所的疏散走道、疏散楼梯、疏散门、安全出口的各自总宽度，应根据其通过人数和疏散净宽度指标计算确定。 观众厅内疏散走道的净宽度应按每100人不小于0.6m的净宽度计算，且不应小于1m；供观众疏散的所有内门、外门、楼梯和走道每100人所需的各自总宽度，平坡地面的门和走道0.65m，阶梯地面的门、走道以及楼梯0.75m； 体育馆供观众疏散的所有内门、外门、楼梯和走道的自总宽度，应按每100人0.32m～0.50m计算确定； 耐火等级为一二级的学校、商店、办公楼、候车（船）室、民航候机厅、展览厅、歌舞娱乐放映游艺场所等非高层民用建筑中的疏散走道、安全出口、疏散楼梯以及房间疏散门，每100人净宽度不应小于： 地上一、二层0.65m； 地上三层及与地面出入口地面的高差不超过10m的地下建筑0.75m； 地上四层、四层以上各层及与地面出入口地面的高差超过10m的地下建筑1m；人员密集的厅、室以及歌舞娱乐放映游艺场所设置在地下或半地下时，其疏散总宽度，应按其通过人数每100人不小于1m计算确定； 录像厅、放映厅的疏散人数应按该场所的建筑面积1.0人/m2计算确定； 其它歌舞娱乐放映游艺场所的疏散人数应按该场所的建筑面积0.5人/m2计算确定；商店的疏散人数应按每层营业厅建筑面积乘以面积折算值和疏散人数换算系数计算。地上商店的面积折算值宜为50%～70%，地下商店的面积折算值不应小于70%。 疏散人数的换算系数：地下一层、地上第一、二层0.85；地下二层0.80；地上第三层0.77；地上第四层及四层以上各层0.60。
公共建筑群体组合的特点? 手法大致可分为两大类:一类是对称的形式,这种形式较易于取得庄严的气氛,另一类是不对称形式,较亲切,轻松和活泼的气氛.然而采用大体上对称和基本对称的布局形式,一般在建筑群的入口多采用对称的格局,而其他部分则结合功能,地形特点采用非对称的布局形式.这是因为非对称的布局形式有其功能的适应性以及地形的适应性,都要比对称的形式优越. 居住建筑群体组合的特点? 居住建筑属于大量性的建筑,不仅要求建筑要简单朴素,造价低廉,而且群体组合建筑在保证日照,通风要求的前提下要尽量提高建筑密度,以节省用地. 周边式布局优缺点: 这种布局可以保证街坊内部环境的安静而不受外界干扰;沿街一面建筑物排列较整齐,有助于形式完整统一的街景立面.但是由于建筑物纵横交替地排列,常常只能保证一部分建筑具有较好的朝向.另外,由于建筑物互相遮挡不仅会造成一些日照死角,而且也不利于自然通风.这种布局形式较适用于寒冷地区,以及地形规整,平坦的地段. 国外公共活动中心群体组合的特点? 就是把某些性质上比较接近的公共建筑集中在一起,以利于某种社会活动.各类公共活动中心由于功能性质不同,反映在群体组合中必然各具特点,只有紧紧地抓住各类中心的功能特点以及主要矛盾,才能保证功能的合理性,又能使之具有鲜明的个性特征. 群体祝贺中达到统一的途径? 1.通过对称达到统一. 2.通过轴线的引导,转折达到统一. 3.通过向心达到统一. 4.从与地形的结合中求得统一. 5.以共同的体型来求得统一. 6.群体组合中建筑形式与风格统一. 当代西方建筑审美变异具有哪些特征? 1.追求多义与含混 2.推崇偶然性和追求个性表现 3.怪诞与幽默4残破,扭曲,畸变 当代西方建筑审美变异的哲学倾向? 1.唯心主义的本体论 2.神秘主义的认识论 3.非理性的方法论4反经典法则的倾向 走道式建筑的特点: 房间小但数量多,因而更必须把功能性质相同或联系密切的房间分类集中在一起,首先保证同类房间之间的方便联系. 对比与微差统一表现在哪些方面? 大与小之间不同形状之间不同方向之间直与曲之间虚与实之间不同色彩或质感之间 空间的引导与暗示有哪些途径? 1.以弯曲的墙面把人流引向某个确定的方向,并暗示另一个空间的存在. 2.利用特殊形式的楼梯或特意设置的踏步,暗示出上一层空间的存在. 3.利用天花,地面处理,暗示出前进的方向. 4.利用空间的灵活分隔,暗示出另外一些空间的存在
公共建筑设计原理 第一章公共建筑的总体环境布局 第一节建筑总体环境布局的基本组成 树立“建筑-人-环境”的整体观念：环境具有经济的，生态的和社会的意义，提倡把建筑物置于所在地的文脉上建设经济上合理，符合生态的，有助于社区建设的建筑方向。 室外空间环境与建筑的关系：一栋好的公共建筑设计，其室内外的空间环境应是相互联系，相互延伸，相互渗透和相互补充的关系，使之构成一个整体统一而又和谐完整的空间体系。因为合理的室外空间组合，不仅能够解决室内各个空间之间的适宜的联系方式，而且还可以从总体关系中解决采光，通风，朝向，交通等方面的功能问题和独特的艺术造型效果，并可做到布局紧凑和节约用地，使其产生一定的经济效益。一公共建筑室外空间主要是由以下部分组成： ①主要的建筑或建筑群，附属建筑物②室外场地③绿化设施④道路入口⑤建筑小品 二室外空间与建筑：与主体建筑相配合，围合成一个统一和谐的整体。 三室外空间与场地： 室外空间根据使用性质不同，一般可划分为下列几种形式：①开敞场地②活动场地③停车场地④服务性的院落 1 四室外空间与绿地：在考虑绿化时，应尽量根据原有的绿化条件，结合总体规划的设计意图，选择合适的绿化形式。建筑装饰小品起到强调主体建筑，点缀空间的作用。 4.服务性的院落：大多数公共建筑还需要设置服务性的院落，如锅炉房，厨房等。一般为了出入方便，常设置单独的出入口。 5.停车场地：停车场的位置，一般要求尽量设在方便易找的部位，如主体建筑物的一侧或后侧，以不影响整体空间环境的完整性与艺术性为原则。 6..室外空间的构成，主要依赖于建筑和建筑群体组合。
7.有些公共建筑，因为城市规划的要求，安排在道路的交叉口处，在这种情况下：为了避免主体建筑出入口与转角处人流的干扰，常将建筑后退，形成一段比较开阔的场所，这样处理有利于干道转角处车辆拐弯处的视线要求，同时也有利于道路交叉口处的空间处理。 8.公共建筑前面常常后退红线一段距离，形成开敞的室外场地，主要原因是：形成一段比较开阔的场所，这样处理主要是为了用来疏散人流。为了充分利用场地，常被用作停车；人们活动之用；供人们观赏建筑之用。 第二节总体环境布局的空间与环境 1.在评价建筑的时候，不能只着眼于某一单个的建筑，这是因为单体建筑只有与环境及其他建筑组合成为一个有机整体时才能完整，充分的表现出它的价值。例如雅典卫城或明清故宫。 2.在设计公共建筑时，应和其他类型的建筑一样，其空间组合不能脱离总体环境孤立地进行，应把它放在特定的环境之中，去考虑单体建筑与环境之间的关系， 即考虑与自然的和人造的环境特点相结合。 3.对于建筑--环境应当采取何种态度呢？ 莱特，作为现代建筑的巨匠，他极力主张“建筑应该是自然的，要成为自然的一部分”。简言之，建筑就是应当模仿自然界有机体的形式，从而和自然环境保持和谐一致的关系。马瑟-布劳亚论到“风景中的建筑”时说：“建筑是人造的东西，晶体般的构造物，它没有必要模仿自然，它应当和自然形成对比。” 以上两种截然对立的观点是否可以并存？ 是可以并存的。莱特的最终目的，无非是使建筑与环境相统一。而布劳亚虽强调建筑是人工产品，但并不是说它可以脱离自然而孤立的存在。尽管他们所强调的侧重有所不同，但都不否定建筑应当与环境并存，并互相联系，这实质上就是建筑与环境相统一。 公共建筑室外空间与周围环境的关系 公共建筑室外空间环境设计，概括起来有三个方面，即利用环境，改造环境与创造环境。
疏散距离指标 安全疏散距离包括两部分：一是房间内最远点到房门的疏散距离；二是房门到疏散楼梯间或外部出口的距离； （一）厂房的安全疏散距离 厂房内任一点到最近的安全出口的直线距离不应大于表中规定的数值；火灾危险性越大，安全疏散距离要求越严格；厂房的耐火等级越低，安全疏散距离要求越严格；对于丁、戊类生产厂房，当采用一、二级耐火等级的厂房时，其疏散距离可以不受限制； 厂房内的任一点至最近安全出口的直线距离如下： Ps：厂房内的任一点至最近安全出口的直线距离不可以增加！ 记忆口诀：（1）甲类3025；（2）乙类结合甲类记忆，755030（75正好是甲类3x25,50正好是甲类2x25,30正好是甲类的30），（3）丙类864，64；（4）丁、戊类记不记都可以，最好记住，丁、戊类基本不考；（5）只有一、二级耐火等级才可以设在地下半地下，在防火分区中已经说明甲乙类生产场所不可以设在地下半地下，因为火灾危险性比较大，一旦着火很难扑救，现在就只剩下丙丁戊类的一、二级，只要记3456就好可以了，一张表就这样搞定了！初学者还需要做题目巩固记忆，刚开始看到这张表记不住没有关系，多看几遍和做
的题目多了自然就记住了，千万不要被这张表吓到，都是纸老虎！ （二）公共建筑的安全疏散距离 注：当建筑物内全部设置自动喷水灭火系统时，其安全疏散距离可按本表增加25%； 记忆口诀：（1）医疗建筑高层病房24（医高病饿死），（2）托幼老歌25，（3）高层旅馆、展览建筑、教学建筑高层、医疗建筑高层其他部分30（医教旅展高30），（4）医疗建筑、教学建筑单、多层35（医教单多层35）；（5）最小的9m必须要记住；（6）高层是高层的一半，表中加粗的数字；（7）记住一、二级其他的就好记了！ （1）建筑内开向敞开式外廊的房间疏散门至最近安全出口的直线距离可按表的规定值增加5m；
建筑设计疏散门的规定 多规 5.3.8 公共建筑和通廊式非住宅类居住建筑中各房间疏散门的数量应经计算确定，且不应少于2 个，该房间相邻2 个疏散门最近边缘之间的水平距离不应小于5m。当符合下列条件之一时，可设置1个疏散门： 1 房间位于 2 个安全出口之间，且建筑面积小于等于120m2，疏散门的净宽度不小于0.9m； 2 除托儿所、幼儿园、老年人建筑外，房间位于走道尽端，且由房间内任一点到疏散门的直线距离小于等于15m、其疏散门的净宽度不小于1.4m； 3 歌舞娱乐放映游艺场所内建筑面积小于等于50m2 的房间。 多规5.3.9 剧院、电影院和礼堂的观众厅，其疏散门的数量应经计算确定，且不应少于2 个。每个疏散门的平均疏散人数不应超过250 人；当容纳人数超过2000 人时，其超过2000 人的部分，每个疏散门的平均疏散人数不应超过400 人。 多规5.3.12 地下、半地下建筑（室）房间疏散门的设置应符合下列规定：3 房间建筑面积小于等于50m2，且经常停留人数不超过15 人时，可设置1 个疏散门； 4 歌舞娱乐放映游艺场所的安全出口不应少于2 个，其中每个厅室或房间的疏散门不应少于2个。当其建筑面积小于等于50m2且经常停留人数不超过1 5 人时，可设置1 个疏散门； 多规5.3.10 体育馆的观众厅，其疏散门的数量应经计算确定，且不应少
于2 个，每个疏散门的平均疏散人数不宜超过400～700 人。 高规 6.1.12.3 人员密集的厅、室疏散出口总宽度，应按其通过人数按1.00m/.百人计算。 高规6.1.7 高层建筑内的观众厅、展览厅、多功能厅、餐厅、营业厅和阅览室等，其室内任何一点至最近的疏散出口的直线距离，不宜超过30m；其它房间内最远一点至房门的直线距离不宜超过15m。 高规6.1.8 公共建筑中位于两个安全出口之间的房间，当其建筑面积不超过60m2时，可设置一个门，门的净宽不应小于0.90m。公共建筑中位于走道尽端的房间，当其建筑面积不超过75m2时，可设置一个门，门的净宽不应小于1.40m。 高规 6.1.12.2高层建筑地下室、半地下室的安全疏散；房间面积不超过50m2，停留人数不超过15人的房间，可设一个门。 疏散距离的规定 多规5.3.13 民用建筑的安全疏散距离应符合下列规定： 1 直接通向疏散走道的房间疏散门至最近安全出口的距离应符合表 5.3.13 的规定； 2 直接通向疏散走道的房间疏散门至最近非封闭楼梯间的距离，当房 间位于两个楼梯间之间时，应按表5.3.13 的规定减少5m；当房间位于袋形走道两侧或尽端时，应按表5.3.13 的规定减少2m；
一、公共建筑 在公共建筑设计中，功能分析与组织的核心问题是建筑的空间组合、功能分区及人流集散。（一）公共建筑的功能与空间组成 各种性质与类型的公共建筑一般都是由主要使用部分、交通联系部分、次要使用部分这三类功能与空间组合而成。 以学校教学楼为例，教室、实验室、教师备课室、行政办公室是主要使用部分；厕所、仓库、贮藏室等是次要使用部分；而走廊、门、厅、楼梯等则是交通联系部分。公共建筑空间组成都可以概括为主、次要使用空间及交通联系空间这三大空间。三大空间以不同的方式组合，就形成了不同的设计方案。 使各使用空间建立起密切的有机联系，依赖于交通联系空间把各种空间有效地组织起来。通常将过道、过厅、门厅、出人口、楼梯、电梯、自动扶梯、坡道等称之为建筑的交通联系空间。交通联系空间的形式、大小和位置，服从于建筑空间处理和功能关系的需要。一般交通联系空间要有适宜的高度、宽度和形状，流线直简单明确，不宜迂回曲折，同时要起到导向人流的作用。此外交通联系空间应有良好的采光和满足防火的要求。建筑的交通联系部分，可分为水平交通、垂直交通和枢纽交通三种空间形式。 （二）公共建筑的功能分区与人流组织 1．功能分区 功能分区是进行建筑空间组织时必须考虑的问题，特别是当功能关系与房间组成比较复杂时，更需要将空间按不同的功能要求进行分类，并根据它们之间的密切程度加以区分，并找出它们之间的相互联系，达到分区明确又联系方便的目的。在进行功能分区时，应从空间的“主”与“次”、“闹”与“静”、“内”与“外”等的关系加以分析，使各部分空间都能得到合理安排。 （1）空间的“主”与“次” 建筑物各类组合空间，由于其性质的不同必然有主次之分。在进行空间组合时，这种主次关系必然地反映在位置、朝向、交通、通风、采光以及建筑空间构图等方面。功能分区的主次关系，还应与具体的使用顺序相结合，如行政办公的传达室、医院的挂号室等， 在空间性质上虽然属于次要空间，但从功能分区上看却要安排在主要的位置上。此外，分析空间的主次关系时，次要空间的安排也很重要，只有在次要空间也有妥善配置的前提下，主要空间才能充分地发挥作用。 （2）空间的“闹”与“静”
第18卷第1期2008年1月 中国安全科学学报 China Safety Science Journal Vol.18No.1 Jan.2008公共建筑内群体疏散方法的探讨3 郑小平 教授 钟庭宽 张建文 (北京化工大学安全管理研究所,北京100029) 学科分类与代码:620.2030 中图分类号:X928.03;TP391.9 文献标识码:A 基金资助:国家自然科学基金资助(70502006);教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-2007-0056); 教育部人文社会科学规划基金资助(07JA530071);北京市优秀人才培养资助(2007ZG-68)。 【摘 要】 笔者将当前公共建筑内的群体疏散的研究成果归纳为两大类:一是比较成熟的4种代表性成果,如元胞自动机模型、格子气模型、社会力模型和流体动力学模型;二是近年来具有革新意义的3种创新性研究视角,即从agent模拟技术角度、从生物实验角度和从博弈论角度。分析成果各自的独特性和适用性,提出未来研究趋势:必将是基于多种模型组合基础上的、多种思想融入的、充分考虑反映人群行为与心理的因素的复杂性系统。同时指出博弈论在群体疏散的研究将是未来的一个亮点。【关键词】 群体疏散; 代表性成果; 创新性成果; 博弈论 Exp l orati on int o the Evacuati on of Cr owds in Public Buildings ZHENG X i a o2p i n g,Prof. ZHO NG T i n g2kuan ZHANG J i a n2wen (I nstitute of Safety Manage ment,Beijing University of Che m ical Technol ogy,Beijing100029,China) Abstract: The research achieve ments about cr owd evacuati on fr om public buildings are divided int o t w o categories:one is the f our rep resentative achieve ments,such as cellular aut omata models,lattice gas mod2 els,s ocial force models and fluid dyna m ic models.The other is the current three innovative research an2 gles,na mely,fr om the angles of agent2based models,bi ol ogical experi m ents and ga me theory.Then,their traits and app licability are analyzed.It is pointed out that the research on cr owd evacuati on fr om public buildings is certain t o be trending t oward co mp lex syste m that is incor porated with multi2model and multi2i2 dea,and fully reflects the behavi or and p sychol ogy of cr owd.The app licati on of ga me theory t o mass evac2 uati on would be a ne w light s pot. Key words: cr owd evacuati on; rep resentative achieve ments; innovative achieve ments; ga me theory 0 引 言 公共建筑属于人群高聚集的场所,当其发生突发事件或者事故灾难时,人群紧急疏散是至关重要的,对其进行研究具有极大的现实意义和社会安全价值。现有的关于公共建筑人群紧急疏散的成果甚多而形成分散。经过笔者系统整理,可归纳为代表性成果和创新性成果两类即代表性成果主要是较为常用和成熟的疏散方法;创新性成果则更多属于近年来发展起来的、比较受学者们推崇的疏散方法。基于上述代表性成果,探讨公共建筑内人流紧急疏散方法已成为人们关注的研究趋势。 1 代表性成果 1.1 元胞自动机模型(Cellular Aut omata,CA) Von Neu mann[1]最早提出了元胞自动机模型(C A)理论,但是直到20世纪80年代,HPP-FHP格子气模型对于Navier2St ocks方程的数值解才开创了C A理论在科学研究领域的实际应用[2]。最新的成果也许是Ya ma mot o等人[3]取得了最新成果,他们认为, 3文章编号:1003-3033(2008)01-0027-07; 收稿日期:2007-11-22; 修稿日期:2008-01-03
建筑设计疏散门地规定 多规 5.3.8 公共建筑和通廊式非住宅类居住建筑中各房间疏散门地数量应经计算确定,且不应少于2 个,该房间相邻2 个疏散门最近边缘之间地水平距离不应小于5m.当符合下列条件之一时,可设置1个疏散门： 1 房间位于 2 个安全出口之间,且建筑面积小于等于120m2,疏散门地净宽度不小于0.9m； 2 除托儿所.幼儿园.老年人建筑外,房间位于走道尽端,且由房间内任一点到疏散门地直线距离小于等于15m.其疏散门地净宽度不小于1.4m； 3 歌舞娱乐放映游艺场所内建筑面积小于等于50m2 地房间. 多规 5.3.9 剧院.电影院和礼堂地观众厅,其疏散门地数量应经计算确定,且不应少于 2 个.每个疏散门地平均疏散人数不应超过250 人；当容纳人数超过2000 人时,其超过2000 人地部分,每个疏散门地平均疏散人数不应超过400 人. 多规5.3.12 地下.半地下建筑（室）房间疏散门地设置应符合下列规定： 3 房间建筑面积小于等于50m2,且经常停留人数不超过15 人时,可设置1 个疏散门； 4 歌舞娱乐放映游艺场所地安全出口不应少于2 个,其中每个厅室或房间地疏散门不应少于2个.当其建筑面积小于等于50m2且经常停留人数不超过1 5 人时,可设置1 个疏散门；多规5.3.10 体育馆地观众厅,其疏散门地数量应经计算确定,且不应少于2 个,每个疏散门地平均疏散人数不宜超过400～700 人. 高规6.1.12.3 人员密集地厅.室疏散出口总宽度,应按其通过人数按1.00m/.百人计算. 高规6.1.7 高层建筑内地观众厅.展览厅.多功能厅.餐厅.营业厅和阅览室等,其室内任何一点至最近地疏散出口地直线距离,不宜超过30m；其它房间内最远一点至房门地直线距离不宜超过15m. 高规6.1.8 公共建筑中位于两个安全出口之间地房间,当其建筑面积不超过60m2时,可设置一个门,门地净宽不应小于0.90m.公共建筑中位于走道尽端地房间,当其建筑面积不超过75m2时,可设置一个门,门地净宽不应小于1.40m. 高规6.1.12.2高层建筑地下室.半地下室地安全疏散；房间面积不超过50m2,停留人数不超过15人地房间,可设一个门. 疏散距离地规定 多规5.3.13 民用建筑地安全疏散距离应符合下列规定： 1 直接通向疏散走道地房间疏散门至最近安全出口地距离应符合表 5.3.13 地规 定； 2 直接通向疏散走道地房间疏散门至最近非封闭楼梯间地距离,当房间位于两个楼 梯间之间时,应按表 5.3.13 地规定减少5m；当房间位于袋形走道两侧或尽端时,应按表5.3.13 地规定减少2m； 3 楼梯间地首层应设置直通室外地安全出口或在首层采用扩大封闭楼梯间.当层数
公共场所设置安全疏散设施的意义和设置要求建筑安全疏散设施的设计和建设，应综合考虑建筑使用功能、用途和使用人数与建筑的面积、高度、疏散距离、安全出口数量以及消防设施配置情况等因素，应具备火灾时提供人员安全疏散和逃生的路径和设施的完整功能。安全疏散设施，主要是由疏散走道、安全出口、疏散指示标志、应急照明和疏散楼梯等组成，并应满足出口数量、疏散宽度和疏散距离的需求。 商场、市场、歌舞娱乐放映等公共场所的安全疏散应根据其建筑高度、规模、使用功能和耐火等级等因素，合理设置疏散走道、疏散门、安全出口和疏散楼梯以及疏散指示标志和应急照明等安全疏散设施，其设置的位置、数量、宽度以及形式应满足人员安全疏散要求。据考证当人群密度为1.5人/m2时，步行速度为1m/s；当人群密度为3.0人/m2时，步行速度为0.51m/s；当人群密度为3.0人/m2时以上时，步行速度几乎为0。另据有关实验数据显示，人在火灾烟雾条件下最佳的逃亡时间只有30秒至1分钟时间，在这段时间如果没有脱离危险区域，存活的时间大概也仅剩3分钟，因此，公共场所人员密集火灾现场逃生时间紧迫。
纵观我国近些年来发生的亡人火灾事故，特别是群死群伤重大亡人 火灾事故成因，绝大多数是由于疏散通道不畅、安全出口数量不足、疏散指示标志缺少以及应急照明不利等因素所致。因此，公共场所 设置的疏散走道、安全出口、疏散指示标志和应急照明以及疏散楼 梯是火灾情况下人们逃生的必要物质条件。 根据以下规定：当你身处商场、市场、歌舞娱乐放映等公共场所内 的任何位置时，你的附近都应有一处疏散走道，并在30米左右范围 内会有1个疏散门或安全出口，而且指示标志为你提供疏散路线、 应急照明灯为你辨别物体提供着照明，即使你不幸遭遇了火灾的危险，也会因场所安全疏散设施的存在，使你幸运的利用这些设施安 全脱离险境。下面，根据《建筑设计防火规范》和《人员密集场所消防安全管理》相关规定，把商场、市场、歌舞娱乐放映等公共场所安全疏散设施的设置要求介绍给大家，希望我们每一个人都遵守消防 法规、爱护消防设施、认识消防标志，掌握火灾情况下逃生的技 能。 一、安全出口的设置及要求 1建筑内的安全出口和疏散门应分散设置；
公共建筑设计原理题 库
绪论 1．如何理解“埏埴以为器，当其无，有器之用。凿户牖以为室，当其无，有室之用。故有之以为利，无之以为用。”。并说明建筑空间与实体之间的关系。 第一章 填空 1．被拿破仑誉为“欧洲最美丽的客厅”是意大利威尼斯圣马可广场。 2．室外空间环境的形成，一般考虑．．．．和。 3．《园冶》的作者是计成。 选择 1．创造室外环境时，主要考虑两个方面的问题，即内在的因素和外在因素。下列哪项属于外在因素。（BCD ） A．公共建筑本身的功能B．周围环境C．地段状况 D．城市规划 2．公共建筑前面往往后退一段距离，形成开敞的室外场地，其主要用途是（ B ） A．供人们观赏主体建筑之用 B．用来疏散人流 C．供人们活动用 D．作停车场地 3．创造室外环境时，主要考虑两个方面的问题，即内在的因素和外在因素。下列哪项属于内在因素。（ ABC ） A．公共建筑本身的功能B．经济C．美观D．城市规划
4.作为优秀的建筑总体布局的例证和典范，被拿破仑誉为“欧洲最美丽的客厅”是（D ） 。 A．卢浮宫 B．圣彼得大教堂 C．罗马图拉真广场 D．意大利威尼斯圣马可广场 问答题 1．简述室外环境的空间与场所关系。 （一）开敞场地(集散广场) 人流．车流流量大，交通组织复杂，如影剧院．体育场馆．铁路客运站等，艺术处理要求较高。 （二）活动场地如体育馆．学校．幼儿园等需要设置运动场．球场．游戏场等，位置应靠近主体建筑的主要空间及出入口。 （三）停车场地包括汽车停车场与自行车停车场。位置一般要求靠近出入口并防止影响建筑物的交通与景观，节约用地可以设置地下停车场。 （四）其他场地如杂务院．锅炉房．厨房等。单独设置出入口，位置尽量隐蔽。 2．在公共建筑室外空间环境的组合问题上，值得借鉴的经验有那些？或如何组织公共建筑室外空间环境。 1）从建筑群的使用性质出发，着重分析功能关系，并加以合理的分区，运用道路．广场等交通联系手段加以组织，使总体空间环境的布局联系方便，紧凑合理。
建筑防火分区及疏散距离 高层商业建筑 1、防火分区 营业厅地上：4000m 营业厅地下：2000m 高层民用建筑设计防火规范 5.1 防火和防烟分区 5.1.2高层建筑内的商业营业厅、展览厅等，当设有火灾自动报警系统和自动灭火系统，且采用不燃烧或难燃烧材料装修时，地上部分防火分区的允许 最大建筑面积为4000m2；地下部分防火分区的允许最大建筑面积为2000m2。 地下车库：4000m 汽车库、修车库、停车场设计防火规范 5.1 防火分隔 5.1.1 汽车库应设防火墙划分防火分区。每个防火分区的最大允许建筑面 积应符合表5.1.1的规定。 汽车库防火分区最大允许建筑面积 地下汽车库或者高层汽车库2000M 注：①敞开式、错层式、斜楼板式的汽车库的上下连通层面积应叠加计算，其防火分区最大允许建筑面积可按本表规定值增加一倍。 ②室内地坪低于室外地坪面高度超过该层汽车库净高1/3且不超过净高 1/2的汽车库，或设在建筑物首层的汽车库的防火分区最大允许建筑面积不应超过2500m2。 ③复式汽车库的防火分区最大允许建筑面积应按本表规定值减少35%。 5.1.2汽车库内设有自动灭火系统时，其防火分区的最大允许建筑面积可按本规范表5.1.1的规定增加一倍。 2、疏散距离： 1、营业厅内任何一点至最近安全出口的直线距离不宜大于30m，且行走距离不应大于45m。（《人员密集场所消防安全管理》中华人民共和国公安部 发布，2007-01-01实施） 2、高层建筑内的观众厅、展览厅、多功能厅、餐厅、营业厅和阅览室等，其室内任何一点至最近的疏散出口的直线距离，不宜超过30m；其它房间内最 远一点至房门的直线距离不宜超过15m。（《高层民用建筑设计防火规范》 6.1.7）
公共建筑设计原理复习纲要第一章公共建筑的总体环境布局 1.公共建筑的类型： 医疗建筑，文教建筑，办公建筑，商业建筑，体育建筑，交通建筑，邮电建筑，展览建筑，演出建筑，纪念建筑。 2.公共建筑与总体环境的关系： 相互联系，相互延伸，相互惨途，相互补充。 3.创造室外空间环境考虑两方面问题： 在因素：建筑本身的功能、经济以及美观问题 外在因素：城市规划、周围环境、地段状况等 4.室外环境空间的组成部分： 群体建筑广场道路绿化设施雕塑壁画建筑小品灯光造型的艺术效果 5.环境布局的最终目的： 满足人们的生活、工作、学习方面的要求以及精神方面的要求 6.室外环境的空间与场所： 集散广场活动场所停车场所 7.总体环境布局的空间与环境的关系： 空间是主要的，环境应与与空间相结合，其最终目的通过考虑自然环境与人工环境的组合做到两者相互依从，成为不可分割的整体，满足人们的生活，学习，工作及精神方面的需要。 8.公共建筑出入口及区间道路设置举例并说明其处理手法： 一般公共建筑总平面的出入口应安排在所临的干道上，并与主体建筑出入口有比较方便的联系；有些公共建筑所处的地段并不与干道相临，这时要考虑出入口与附近的干道有比较方便的联系，给人流活动创造通畅的条件；还有一些公共建筑所处的地段，面临几个方面的干道，这就需要对人流的主要来向进行分析，把地段的出入口放在人流较多的部位上，而其他方向应根据需要设置次要的出入口。 9.公共建筑空间环境设计包括： 利用环境改造环境创造环境. 10.室外空间的构成，主要依赖于建筑和建筑群体组合 11.室外空间环境组合的三个基本经验和看法： 1）从建筑的实用性质出发，着重分析功能关系，并加以合理的分区，运用道路，广场，交通联
火是人类从野蛮进化到文明的重要标志。但火和其他事物一样具有两重性，一方面给人类带来了光明和温暖，带来了健康和智慧，从而促进了人类物质文明的不断发展；另一方面火又是一种具有很大破坏性的多发性的灾害。近年来我国国民经济迅速发展，城市建设也突飞猛进，高层建筑如雨后春笋般崛起，特别是出现了不少大体量的综合性的高层建筑，这对改善城市景观和人民居住条件起到了积极作用，但是随着人们生产生活中用火用电情况的不断增多，由于用火用电的不当、或者管理不慎、或者设备故障、或者蓄意纵火等各种原因而不断产生的火灾，对人类的生命财产也构成了巨大的威胁。 一幢建筑要能够发挥其正常的设计功能，除了合理的功能分区之外，还必须有合理的安全疏散和交通组织设计，特别是高层建筑，尤其是大型高层公共建筑，由于功能的多样性，交通路线错综复杂，一旦发生火灾，后果不堪设想。高层建筑的特殊性，决定了安全疏散设计成为高层建筑中的重要问题。从已有的火灾案例来看，高层建筑存在较大的火险隐患，特别是在安全疏散方面问题突出，其防火设计必须受到重视。 一、高层建筑的概念高层建筑因其占地面积小、空间充分利用、能有效解决城市用地紧张的状况，特别是它的面积集中、体形高大、能满足人们多功能使用的需要等特点越来越受到人们的青睐，并已成为现代化城市特征的重要标志之一。高层公共建筑更是为城市建设锦上添花，但同时也出现了火灾发生时火势蔓延快、人员不易疏散、火灾扑救困难等新的问题。 高层建筑的特点，首先是层数多，垂直疏散距离长，人员需要较长时间才能疏散到安全场所；其二是发生火灾时，在“烟囱效应”作用下，烟气和火势竖向蔓延快，增加了安全疏散的困难，而平时使用的电梯由于不防烟火和火灾断电等原因禁止使用；其三是人员集中，容易出现混乱，拥挤的情况。 高层建筑的功能分区合理，交通路线通畅，人员安全疏散快捷，不仅反映了一个建筑物的实用性和经济性，同时还涉及到人民生命财产的安全性问题。对高层建筑进行防火设计，应从其建筑及使用特点出发，充分考虑建筑功能与消防安全的合理关系。安全疏散和避难设计攸关人员生命安全，要求高、难度大，无疑是高层建筑防火设计中的重点和难点。 二、高层建筑的安全疏散设计 对于高层建筑，主要安全疏散设施是指疏散楼梯和楼梯间、疏散走道、安全出口、安全电梯；对于高层旅馆、饭店和写字楼，还有辅助安全疏散设施，如应急照明和疏散指示标志、应急广播及辅助救生设施等。对超高层建筑还需设置避难层或避难间、疏散阳台、缓解器、救生袋、直升飞机停机坪等等。若发生火灾，人们在紧急疏散时，一个阶段比一个阶段安全性高，即人们从着火房间或部位，跑到公共走道，再由公共走道到达疏散楼梯间，然后转向室外或其他安全处，一步比一步安全，不会产生“逆流”情况，这样的疏散路线即为安全疏散路线。因此，在布置疏散路线时，既要力求简捷明了，便于寻找、辨别；又要不致因受某种阻碍反向而行。合理布置安全疏散设施和安全疏散路线。，为人们安全疏散创造条件，对于避免和减少人员伤亡事故和严重经济损失有着十分重要的意义。 （一）疏散楼梯和楼梯间
公共建筑的功能关系与空间组合 一空间组合形式 并联式组合：并联式组合空间是指具有相同功能性质和结构特征的空间单元以重复的方式并联在一起所形成的空间组合方式。这种组合方式简便、快捷，适用于功能相对单一的建筑空间。如教室、宿舍、医院病房、旅馆客房、住宅单元、幼儿园等等，这类空间的形态基本上是近似的，互相之间没有明确的主从关系，根据不同的使用要求可以相互联通也可以不联通。 串联式空间组合：各组合空间单元由于功能或形式等方面的要求，先后次序明确，相互串联形成一个空间序列，呈线性排列，故此和组合方式也称为“序列组合”或“线性组合”。这些空间可以逐个直接连接，也可以由一条联系纽带将各个分支连接起来。前者适用于那些人们必须依次通过各部分空间的建筑，其组合形式必然形成序列。如展览馆、纪念馆、陈列馆等，后者适用于分支较多，分支内部又较复杂的建筑空间，如综合医院、大型火车站、航空港等。中国古代宫殿建筑群为了创造威严的气氛，设计了结构完整、高潮迭起的空间序列，也属于此种组合方式，如北京故宫建筑群。在串联式组合的空间序列中，在功能上或象征方面有重要意义的空间，可以通过改变尺寸、形状等手法加以突出，也可以通过其所处的位置加以强调，如位于序列的首末、偏离线性组合或位于变化的转折处等。另外高层建筑的空间组合方式也可归于串联式组合，由垂直交通核心将各层空间在竖直方
向上串联在一起。 （并联式和串联式空间组合具有很强的适应性，可以配合各种场地情况，线型可直可曲，还可以转折，适用于功能要求不是很复杂的建筑。） 集中式组合方式：集中式组合通常是一种稳定的向心式构图，它由一定数量的次要空间围绕一个大的占主导地位的中心空间构成。处于中心主导空间一般为相对规则的形状，应有足够大的空间体量以便使次要空间能够集结在其周围；次要空间的功能、体量可以完全相同，也可以不同，以适应功能和环境的需要。一般说来，集中式组合本身没有明确的方向性，其入口及引导部分多设于某个次要空间。这种空间组合方式适用于体育馆、歌剧院等以大空间为主的建筑，西方古代的教堂也有很多采用这种空间组合方式。 辐射式组合：这种空间组合方式兼有集中式和串联式空间特征。由一个中心空间和若干呈辐射状扩展的串联空间组合而成，辐射式组合空间通过现行的分支向外伸展，与周围环境紧密结合。这些辐射状分支空间的功能、形态、结构可以相同，也可不同，长度可长可短，以适应不同的基地环境变化。这种空间组合方式常用于山地旅馆、大型办公群体等。另外设计中常用的“风车式”组合也属于辐射式的一种变体。 单元式组合：把空间划分若干个单元，用交通空间将各个单元联系在一起，形成单元组合。单元内部功能相近或联系紧密，
建筑设计疏散门的规定 多规5.3.8 公共建筑和通廊式非住宅类居住建筑中各房间疏散门的数量应经计算确定，且不应少于2 个，该房间相邻2 个疏散门最近边缘之间的水平距离不应小于5m。当符合下列条件之一时，可设置1个疏散门： 1 房间位于 2 个安全出口之间，且建筑面积小于等于120m2，疏散门的净宽度不小于0.9m； 2 除托儿所、幼儿园、老年人建筑外，房间位于走道尽端，且由房间内任一点到疏散门的直线距离小于等于15m、其疏散门的净宽度不小于1.4m； 3 歌舞娱乐放映游艺场所内建筑面积小于等于50m2 的房间。 多规5.3.9 剧院、电影院和礼堂的观众厅，其疏散门的数量应经计算确定，且不应少于2 个。每个疏散门的平均疏散人数不应超过250 人；当容纳人数超过2000 人时，其超过2000 人的部分，每个疏散门的平均疏散人数不应超过400 人。 多规5.3.12 地下、半地下建筑（室）房间疏散门的设置应符合下列规定： 3 房间建筑面积小于等于50m2，且经常停留人数不超过15 人时，可设置1 个疏散门； 4 歌舞娱乐放映游艺场所的安全出口不应少于2 个，其中每个厅室或房间的疏散门不应少于2个。当其建筑面积小于等于50m2且经常停留人数不超过1 5 人时，可设置1 个疏散门； 多规5.3.10 体育馆的观众厅，其疏散门的数量应经计算确定，且不应少于2 个，每个疏散门的平均疏散人数不宜超过400～700 人。 高规6.1.12.3 人员密集的厅、室疏散出口总宽度，应按其通过人数按1.00m/.百人计算。 高规6.1.7 高层建筑内的观众厅、展览厅、多功能厅、餐厅、营业厅和阅览室等，其室内任何一点至最近的疏散出口的直线距离，不宜超过30m；其它房间内最远一点至房门的直线距离不宜超过15m。 高规6.1.8 公共建筑中位于两个安全出口之间的房间，当其建筑面积不超过60m2时，可设置一个门，门的净宽不应小于0.90m。公共建筑中位于走道尽端的房间，当其建筑面积不超过75m2时，可设置一个门，门的净宽不应小于1.40m。 高规6.1.12.2高层建筑地下室、半地下室的安全疏散；房间面积不超过50m2，停留人数不超过15人的房间，可设一个门。 疏散距离的规定 多规5.3.13 民用建筑的安全疏散距离应符合下列规定： 1 直接通向疏散走道的房间疏散门至最近安全出口的距离应符合表 5.3.13 的规 定； 2 直接通向疏散走道的房间疏散门至最近非封闭楼梯间的距离，当房间位于两个楼 梯间之间时，应按表5.3.13 的规定减少5m；当房间位于袋形走道两侧或尽端时，应按表5.3.13 的规定减少2m；
第二章公共建筑的总体环境布局 ?总体环境布局的基本组成 ?建筑空间与环境的关系 任何建筑都必然要处在一定的环境之中，并和环境保持着某种联系，环境的好坏对于建筑的影响甚大。古今中外的建筑师都十分注意对于地形、环境的选择和利用，并力求使建筑能够与环境取得有机的联系。 美国建筑师查尔斯·莫尔（Charles Moore ）在他所著《度量·建筑的空间·形式和尺度》一书中有趣地指出：“建筑师的语言是经常捉弄人的。我们谈到建成一个空间，其他人则指出我们根本没有建成什么空间，它本来就存在那里了。我们所做的，或者我们试图去做的只是从统一延续的空间中切割出来一部分，使人们把它当成了一个领域”。其实，不仅被切割出来的那一部分建筑空间被人们当成一个领域，如果从更大的范围来看，就是在它之外，并包围着它的统一延续的空间—环境—又何偿不是一个领域呢？当然，这两种领域从性质上讲是不尽相同的，前者既然是按照人的意图被切割出来的，它理应属于人工创造的产品，后者则仍然属于自然形态的东西，这两者并不天然就是和谐共处的。处理建筑空间与环境的关系就是要协调这两者的关系，只有使它们巧妙地相结合，才能在更大的范围内求得统一。 在对待建筑与环境的关系问题上，存在两种倾向性： 第一种观点认为：建筑应该是自然的，要成为自然的一部分。 第二种观点认为：建筑是人工产品，不应当模仿有机体，而应与自然构成一种对比的关系。 在对待自然环境的态度上，以上是两种截然对立的观点它们是不是可以并存？我认为是可以并存的。莱特主张建筑与自然协调一致，其最终目的，无非是使建筑与环境相统一。布劳亚虽然强调建筑是人工产品，但并不是说它可以脱离自然而孤立地存在，他在同一本书中又说：“建筑就是建筑，它有权力按其本身存在，并与自然共存。我并不把它看成是孤立的组合，而是和自然互相联系的，它们构成一种对比的组合”。从这里可以看出：尽管他们所强调的侧重有所不同，但都不否定建筑应当与环境共存，并互相联系，这实质上就是建筑与环境相统一。所不同的是，一个是通过调和而达到统一，另一个则是通过对比而达到统一。 在对待建筑与环境的关系方面，我国古典园林也有其独到之处。它一方面强调利用自然环境，但同时又不惜以人工的方法来“造景”—按照人的意图创造自然环境；它既强调效法自然，但又不是简单地模仿自然，而是艺术地再现自然。另外，在建筑物的配置上也是尽量顺应自然、随高就低、蜿蜒曲折而不拘一格，从而使建筑与周围的山、水、石、木等自然物统一和谐、融为一体，并收到“虽由人作、宛自天开”的效果。我国传统的造园艺术，尽管手法独特，但最终的目的也无非是使建筑与环境相统一。 建筑与环境的关系，如果将其平面化，可以看作是“形和底”的关系。
安全疏散通道的设置要求 1.1安全疏散距离(或通道最大长度)：指从房间门至最近的外部出口或楼梯间的最大距离。 表一、高层民用建筑安全疏散距离 ①敞开式外廊建筑的房间门至外部出口楼梯的最大距离可按本表增加5.00m。 ②设有自动喷水灭火系统的建筑物，其安全疏散距离可按本表规定增加25％。 1.2通道宽度要求 1.2.1多层建筑楼梯和走道的净宽指标（m/百人）见下表：
1.2.2高层建筑楼梯和走道的净宽度指标为1m/100人。其中，首层疏散楼梯的最小净宽度见下表： 1.3一般设置要求 1.3.1楼梯间及消防前室内不应附设烧水间、可燃材料储藏室、非封闭的电梯井、可燃气体管道和甲、乙、丙类液体管道，并不应有影响疏散的突出物。 1.3.2疏散走道内不应设置阶梯、门槛、门垛、管道等突出物，以免影响疏散。 1.3.3通道的墙面、顶棚、地面的装修应为A级不燃材料。同时，走道与房间隔墙应砌至梁、极底部并全部现实所有空隙。 2.安全出口的设置要求 2.1每个防火分区的安全出口不应少于两个，且应分散布置。 2.2出口处不得设正门槛、台阶，采用卷帘门、转门、吊门和侧拉门。
2.3营业、使用时间安全出口不应上锁、阻塞、堆物。 2.4公共场所、观念厅的入场门、太平门宽度不应小于1.4m。 3.应急照明灯的设置要求 3.1设置范围：单层、多层公共建筑、乙丙类高层厂房、人防工程和高层民用建筑的下列部位应设火灾事故照明灯。 3.1.1封闭楼梯间、防烟楼梯间及其前室、消防电梯间及其前室、合用前室和避难层（间）。 3.1.2配电室、消防控制室、消防水泵房、防烟排烟机房、供消防用电的蓄电池室、自备发电机房、电话总机房以及发生火灾时仍需坚持工作的其它房间。 3.1.3观众厅、展览厅、多功能厅、餐厅、商场营业厅、演播室等人员密集的场所。 3.1.4人员密集且建筑面积超过的300m2地下室。 3.1.5公共建筑内的疏散走道和居住建筑内长度超过20m的内走道。 3.2设置要求：