安全疏散审核专题开题报告毕业设计论文.docx
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安全疏散审核专题开题报告毕业设计论文
安全疏散审核专题
1开题报告
建筑火灾消防系统设计的最根本任务是保障在火灾发生时的人员安全疏散。
安全疏散设计是建筑火灾安全设计的一个重要内容，对于像该娱乐中心一样的人员密集的公共娱乐场所更为重要。
在前面章节中，本文已经为该娱乐中心进行了灭火器配置、消火栓系统设置、火灾自动报警系统设置、自动喷淋系统设置等建筑室内消防系统设计，本专题将对在火灾情况下的建筑室内人员疏散问题进行审核与评估。
该娱乐中心的疏散设施包括安全出口、疏散走道、疏散楼梯、疏散指示、应急照明、消防广播系统。
该娱乐中心没有设置防排烟系统。
其中，东区共设置有2座封闭楼梯，从1层直通6层顶层，可供东区2至6层及中中区2层人员疏散使用；中区设置有1座敞开楼梯，从1层直通3层顶层，可供中区2至3层人员疏散使用；西区设置有2座封闭楼梯，从1层直通3层顶层，其中1座仅供3层厨房工作人员使用，另外1座可供2层西区和临近中区及3层宿舍办公区人员疏散使用；每层走廊或走道墙壁配置有疏散指示灯和疏散指示牌。
每层配置有消防广播系统。
由于该娱乐中心西区直通厨房的封闭楼梯与其他各层区域没有连接，因此实际可供人员疏散的楼梯只有4座；而各层由于建筑墙壁布局等因素影响到人员疏散的时间和效果，因此该建筑室内安全疏散设计的关键是确定合理的疏散路线。
本专题将结合该娱乐中心建筑特性和各消防系统的作用效果，针对如何确定最优的疏散路线进行讨论，并审核最优疏散路线时的疏散效果，做出评估与建议。
2开题报告
本专题在设计疏散路线和进行疏散效果审核时，参照了性能化安全疏散设计的方法。
性能化安全疏散设计方法的基本原理如下：
即根据建筑的特性以及假设的火灾条件；针对火灾和烟气的传播特性的预测以及疏散形式的预测；并根据预测结果对建筑的安全疏散设施和疏散方法进行相应的调整；从而使建筑内所有的人员在火灾情况下能够及时疏散到安全地带；确保发生火灾的建筑室内人员有足够安全度。
传统的安全疏散设计方法，只有当设计人员达到了各种规范要求的标准，如：
疏散楼梯的数量；安全疏散距离；疏散楼梯的宽度等的指标；对防火分区的规定；对可燃装修材料的限制等。
满足以上条件才算满足规范的要求。
设计火灾是性能化疏散设计则引入的全新概念，具体如下：
安全疏散的本质功能要求，是在设计火灾的情况下，建筑中的所有人员，可以没有危险地疏散转移至安全区域。
所以，可以把建筑安全疏散的性能要求划分为下面4个方面：
1）至少有一条疏散通道，可以从建筑的任何一个部位通向安全地带；
2）疏散过程中，建筑内的人员不会受到烟气和火焰伤害；
3）在连接处和拐弯处不发生严重滞留或者排队现象；
4）即使有人员不熟悉建筑室内布局，也能够顺利找到安全的疏散通道。
性能化疏散设计认为，只要一项疏散设计能满足以上各项要求，即使有一部分不满足原来规范的要求，同样认为设计是合理的，这就和传统的通常使用的常规安全疏散方法有所差别。
安全疏散设计与许多因素相关，如建筑的类型和功能、火灾探测器的设置情况、防灭火设施的设置情况、建筑内人员的组成特性、人员密度及分布情况等。
所以，安全疏散是一个很繁琐的系统，想要判定一项建筑疏散设计是否达标，就需要找到支持的评估方法和工具；因此，基于性能化的疏散设计不仅包括性能要求，也包括其评估方法和工具。
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和研究，并取得了一定的成果，开发出了一些模型和程序等。
如英国的EXODOUS、STEPS、Simulex，美国的ELVAC、EXIT89、EVACNNET4，澳大利亚的FIREWIND，加拿大的FIREAsystem和日本的EVACS等。
在我国，已经有一些建筑防火及教学单位开展了此项研究工作。
然而，一些软件工具仅仅只是建立了疏散模型，对疏散时间进行预测，而没有考虑到烟气状况、火焰辐射、人员心理状况对于疏散的影响。
因此为了更好的完成评估还需要建立其他模型。
3研究方法
保证安全疏散成功，就是要确保在火灾危险来临之前，建筑内的所有人员都能够疏散到安全的地方。
因此，要求必要安全疏散时间RSET应该小于可用安全疏散时间ASET。
3.1可用安全疏散时间的确定方法
可用安全疏散时间ASET，是火灾从发生到发展为危险状态的之间的时间。
危险状态是火灾发展到能够对人员造成直接危害的状态。
火灾对人员构成的危害主要由以下4种性能判断：
1）环境能见度。
如果某些因素导致建筑内部的烟气分层不明显，部分烟尘颗粒悬浮在人眼高度以下，此时即使CO等有害气体浓度和烟气温度没达到对人体造成损害的状态，但由于能见度降低，会对人员的心理造成负面影响，引起人员的慌乱，导致找不到安全出口或通道，致使疏散速度降低。
因此能见度必须着重考虑。
对小房间以外区域的能见度，BSDD240建议能见度小于10m为达到危险状态的判断依据。
2）火焰和烟气的热辐射。
当上部烟气层的温度大于180℃时，人体会受到严重灼伤。
3）烟气层高度。
当热烟气层的高度下降，烟气与人体直接接触时，将会造成人体灼伤。
研究表明，人员仅可以短暂忍受65℃的环境；此外，当烟气层下降至这样的高度后，人员运动受到一定的阻碍。
一般认为，烟气层界面到达人眼的特征高度（通常人眼的特征高度为1.2~1.8）即达到危险状态。
通常采取烟气层下降到2.1为达到危险状态的判断依据。
4）烟气中的有毒气体含量。
如果火灾烟气层分层不明显，并且通风不好，而火灾产生的有毒烟气危害和浓度较高时，应该将有毒烟气的浓度作为危险状态的判别依据。
研究表明，在30内，当CO浓度达到1400时，人会失去知觉；当CO浓度达到2500时，人会死亡。
一般以1400作为CO浓度达到危险状态的判断依据。
3.2必需安全疏散时间的确定方法
火灾环境下的人员必需安全疏散时间由火灾探测时间（）、人员反应时间（）和人员疏散时间（）三部分组成：
式中，与传感器类型、顶棚高度、安装方式以及火灾发展有关；与报警系统模型有关，对于身体健康但不熟悉建筑内疏散设施的人员来说，采用现场语音报警系统、录音报警系统或普通警铃报警系统的场所对应的分别为小于2、3和大于6；为安全系数，根据火灾情况确定；由疏散模型确定最佳疏散路线后，计算求得。
4研究内容
本专题模拟火灾情况下，应用相应的研究方法，评估与审核该娱乐中心在现有的疏散设施和灭火系统下的建筑室内人员的安全疏散效果。
由于该娱乐中心地处温带地区，夏季室外环境温度较高，冬季室外环境较低。
夏季，该娱乐中心建筑室内空气温度低于室外空气温度，建筑内气流发生反向烟囱效应。
在反向烟囱效应的作用下，如果火灾发生在3层及以上各层（中性层之上），因为火灾产生的烟气温度较低，烟气将随建筑内的空气流入竖井，烟气流入竖井后使井内空气有所升高，但仍然低于室外空气温度，竖井中气流方向向下，烟气被带到中性层以下，然后随气流流入各楼层中，除着火层以外，中性层以上各楼层均无烟气侵入；如果火灾发生在中性层下，因为火灾产生的烟气温度较低，着火层中的烟气将随空气排至室外，除着火楼层外，其余楼层均为烟气侵入。
冬季，该娱乐中心建筑室内空气温度高于室外空气温度，建筑室内气流发生正向烟囱效应。
在正向烟囱效应作用下，如果火灾发生在2层或1层（中性层之下），烟气将随建筑中的空气流入竖井。
烟气进入竖井后使竖井内气温升高，竖井内上升气流增强，当烟气在竖井内达到中性层以上时，烟气流出竖井进入建筑物上部各楼层。
不考虑楼层上下之间渗漏，在着火层以下楼层，除着火房间外，将不存在烟气；如果火灾发生在中性层之上，着火房间的烟气将随着建筑物气流通过外墙开口排至室外，若不考虑楼层上下之间的渗漏，除着火层之外，其余楼层将不存在烟气。
由于该娱乐中心主体部分为洗浴中心，冬季客流较多，夏季客流较少，模拟火灾场景设置在冬季。
根据烟囱效应理论，火灾发生在中性层以下，即火灾发生在1层或者2层时，火灾烟气会蔓延到以上各层，火灾危险性较大，安全疏散难度较大。
又因为该娱乐中心1层中区为洗浴区域，占据1层大部分平面空间，因此1层火灾危险性较小，且即使部分区域发生火灾的话，火灾扑救较为容易，火灾不易蔓延。
为了能够更好的模拟疏散效果并做出评估，本专题将模拟火灾的时间设置为冬季，楼层设置在2层。
因为火灾发生在2层，烟气不会渗透到1层，因此1层建筑室内人员有最够时间进行疏散，且可以最快转移至安全区域。
因此可以认为1层人员疏散时间对整座建筑内人员全部疏散的总时间没有影响。
又因为各楼层疏散的主体设施是疏散楼梯，因此可将人员疏散分为3个阶段，分别如下：
1）各层最后一个人员进入最近疏散楼梯为阶段1，所用时间计为；
2）各层最后一个人员从进入最近疏散楼梯至离开疏散楼梯为阶段2，所用时间计为；
3）各层最后一个人员从离开疏散楼梯至走到最近的安全出口为阶段3，所用时间计为。
则最后即可认为是该娱乐中心的实际人员疏散时间。
在疏散过程中，人员流动主要表现为三种状态：
集结、流出、滞留，这三种状态在疏散过程中相互转化。
由人员密度和建筑物的本身属性决定，具体关系见下面2张表：
表1人群步行速度与密度关系
人群密度（人）
步行速度（）
1.5
1.0
2.0
0.7
3.0
0.5
4.0
0.35
5.38
0.0
表2人员行动能力分类表
人员特点
人群的行动能力
平均步行速度
（）
流动系数
（人）
水平速度
楼梯向下速度
水平速度
楼梯向下速度
续表2
对建筑的位置、同行路线不熟悉的人员
旅馆的客人、娱乐场所顾客等
1.0
0.5
1.5
1.3
对建筑的位置、同行路线熟悉且身心健康的人
建筑内服务人员、保卫人员等
1.2
0.6
1.6
1.4
不能自力行动的人员
重病人、老年人、幼儿、残疾人员等
0.8
0.4
1.3
1.1
本专题使用Simulex软件为该娱乐中心各区域选择安全疏散路线，并模拟计算疏散时间，审核安全疏散的效果。
4.1KTV楼层人员疏散
KTV楼层位于东区3、4、5、6层。
其中，3、4、5层布局完全相同，中间走道的平均宽度为2，走道长度为25，走道西侧有6个KTV中包，走道东侧有4间中包间、2间小包间；6层西侧有4个大包间，东侧为楼天阳台，阳台宽度为5.2，阳台长度为25，可作为疏散通道。
按每个小包间4个人，中包间6个人，大包间8个人计算，则KTV3、4、5层的疏散人数为，阶段1人流疏散密度为，对比表1可知，人员疏散的速度可取1；KTV6层的疏散人数为，阶段1人流疏散密度为，对比表1可知，人员疏散的速度可取1；
通过Simulex软件模拟可知，KTV3、4、5层以靠近疏散楼梯两侧的第3个房间为分界线，KTV6层以靠近疏散楼梯的第2个房间为分界线，人员向两侧楼梯疏散时，阶段1的疏散路线最短。
因为KTV3、4、5层中间过道西侧靠近楼梯第3个的房间门距离最近楼梯距离较远，因此人员从房间内疏散至走道的距离较远。
以靠近东区南侧楼梯的第3个房间为例，该房间为中包间，室内人数为6人，房间面积为（除去卫生间所占室内面积），则人群密度为，因此房间内人员向走道疏散时的疏散速度也为1，该房间的最大对角线长度为6，因此该房间所有人员疏散至中间走道的时间；该房间门距最近楼梯口的距离为8.2，则由所有人员进入疏散走道至进入疏散楼梯的时间，因此KTV3、4、5层所有人员在疏散阶段1所用时间。
KTV6层靠近楼梯的第2个房间为大包间，人员数量为8人，房间面积为（除去卫生间所占面积），则室内人群密度为，所以该房间内人员疏散至室外阳台的速度亦为1，该房间的最大对角线距离为9，因此该房间所有人员疏散至阳台的时间；该房间门距最近楼梯口的距离为11.8，则6层所有人员从阳台疏散至最近楼梯的时间。
因此KTV6层所有人员在疏散阶段1所用的时间。
通过上面计算可知，6层KTV疏散阶段1所用的时间比KTV其它各层疏散阶段1所用的时间长，且6层在疏散阶段2的距离最长，因此现在可以判定6层KTV室内人员疏散所用的总时间即为整个KTV楼层疏散所用的总时间。
以下仅对6层人员疏散进行研究并计算总疏散时间。
东区疏散走廊的宽度为1.5，每层楼梯间的水平面投影长度为5.75。
因为该娱乐中心层高为4，且东区的2座楼梯都是折线型楼梯，楼梯的水平投影长度为，则每层楼梯间疏散的距离为，因此，楼梯间疏散的总距离为。
当人员在楼梯间疏散时，移动速度会受到影响，依据表2，则东区人员疏散在疏散楼梯中的移动速度为，因此东区阶段2所用疏散时间为。
因为当东区所有人员都疏散至1楼楼梯出口时，即6层所有人员都疏散至1楼楼梯口时，可认为东区以下各层人员已经疏散至室外，可认为人员没有在KTV大堂或者洗浴中心大堂造成拥堵。
由于KTV大堂和洗浴中心大堂的面积都较大，可认为人员疏散速度依然为1。
东区南侧楼梯的出口距洗浴中心大堂安全出口的平均距离为，东区北侧楼梯的出口距KTV大堂安全出口的平均距离为，且因为KTV大堂实际有效安全出口净宽度为，洗浴中心大堂实际有效安全出口的净宽度为（旋转门不可用于安全疏散），因此从东区南侧楼梯口至洗浴中心大堂所用疏散时间较长，则阶段3的疏散时间为。
综上所述，东区所有人员疏散至建筑外所用的疏散时间为。
4.2中区楼层人员疏散
中区共有3层，且中区疏散楼梯以东的客房区域2层与3层布置完全相同。
中区疏散楼梯以西2层与3层布局不同。
中区2层东侧客房区域共有标准间14间，按每间室内2人计算，则该区域总人数为；该区域共有4条走道，其中南北走向有2条，走道宽度均为2，走道长度均为12，东西走道各有2条，走道宽度也均为2，走道长度均为14（除去与南北走道交叉重叠部分长度），因此该区域人员疏散密度为,因此该区域人员疏散速度为1。
中区3层东侧客房区域各参数同2层。
中区2层西侧区域有保健技师房1间，布草间1间，休息室19间，影视休息厅1间。
其中，影视休息厅共有24个床位，按满员计算，则共有24人；休息间中有13间2个床位，有6间3个床位，按满员计算，则休息间共有；保健技师房按4人计算；布草间没有人。
则该区域共有。
该区域中间东西走道的宽度为2，长度为30；其余走道的宽度及长度分别为、、、，服务台前侧矩形区域的长为5.7，宽为4.5；影视休息厅北侧与楼梯之间矩形区域的长为4.8，宽为3.1。
因此，该区域可作为疏散通道区域的总面积为，该区域的人员疏散密度为，参照表1可知，该区域人员疏散的平均速度为1。
中区3层西侧休息间区域共有休息间13间，其中有7间3个床位，6间2个床位，按满员计算，则有；餐厅区域共有20个4人桌，11个2人桌，按满员计算，则共有；因此，该区域共有。
该区域可用于疏散的总通道面积为316，则该区域人员疏散平均密度为，参照表1可得该区域的人员疏散平均速度为1。
中区2层西侧距离楼梯口最远距离房间为保健技师房，因为影视休息厅内人员较多，全部人员疏散至走道的时间可能较长，因此，分别计算这两个房间的人员在阶段1所用疏散时间，通过比较确定2层西侧区域在阶段1的疏散时间。
保健技师房的长为9.1，宽为3.6，因此疏散密度为，因此疏散平均速度为1，保健技师房内距房间门的最大距离为10，因此房间内所有人员都疏散至走道的时间为；保健技师房门距中区疏散楼梯入口的距离为34，则人员从保健技师房门疏散至楼梯入口的时间为，则技师房内人员在阶段1的疏散时间为；影视休息厅内疏散走道和区域的总疏散面积为57，则该房间内的平均疏散密度为，则房间内的疏散平均速度为1，影视休息厅内的最大疏散距离为18.3，房间西侧门距楼梯入口的距离为10.7，因此影视休息厅内所有人员疏散至楼梯入口的时间为。
显然，因此2层西侧人员在阶段1的疏散时间为。
中区2层东侧客房距楼梯入口的最远距离为23.5，客房内部距客房门口的最大距离为7.8，因此西侧的疏散时间为，因此2层东侧人员在阶段1的疏散时间为。
则中区3层东侧客房人员在阶段1的疏散时间也为。
显然，因此2层中区所有人疏散至楼梯内的时间，即2层中区阶段1的疏散时间为。
中区3层西侧位于西南角靠近端墙的餐桌距离中区3层楼梯入口最远，因此在此餐桌上就餐的人员在阶段1的疏散距离最远。
使用Simulex软件模拟最佳疏散路线可得，最远疏散距离为41，则阶段1所用疏散时间为。
因为3层东侧阶段1的疏散时间为，显然，因此中区3层所有人员在阶段1的安全疏散时间为
通过上面计算可知，中区3层阶段1的安全疏散时间大于2层阶段1的安全疏散时间，而且3层为较高楼层，阶段2疏散距离较远，疏散时间必然大于2层，阶段3的疏散路线相同。
因此可以认为，东区3层所有人员疏散至建筑外的时间即为东区所有人员的安全疏散总时间。
下面仅对东区3层在阶段2和阶段3的疏散情况进行研究。
中区疏散楼梯间共有2层，每层的宽度为3，每层水平投影长度为9.2，层高为4，楼梯类型为直线型，因此每层楼梯间内的疏散距离为，因此在楼梯间内的疏散距离为。
参照表2可知，人员在楼梯间内的疏散速度可取为0.5，则3层全部人员从进入3层楼梯口到走出1层楼梯口的疏散时间为。
当中区所有人员疏散至中区疏散楼梯1层出口时，通过Simules软件模拟的最佳疏散路线为如下图1：
安全出口
图1
虽然按照上述路线的疏散距离最短，但考虑到在火灾发生时，女士洗浴区可能有女士并未完全更衣，选择此条疏散路线欠妥；而且1层较为安全，因此选择另外一条相对较远的路线，如下图2所示：
安全出口
图2
其中，至按摩房走道的疏散距离为走道的长度36，员工餐厅的疏散距离按进出口的直线距离计算为8，员工电动车库的疏散距离按员工餐厅出口至安全出口的直线距离计算为8，因此中区人员阶段3的安全疏散总距离为。
因为阶段3疏散距离较长，可认为当中区最后一个人员疏散至中区1层楼梯间出口时，中区人员人没有人走出安全出口。
因为阶段3的疏散走道的平均宽度在1.8左右，则阶段3疏散面积为，中区疏散总人数为，则中区阶段3的人员平均疏散密度为，参照表1可知，疏散速度可取为，则中区所有人员阶段3的疏散时间为。
综上所述，中区从疏散开始至结束的总疏散时间为。
4.3其他区域
该娱乐中心西区和中区一样共有3层，且因为该区域每个楼层平面面积相比中区较小，人员数量也较少，而且疏散楼梯距离最近安全出口的距离较中区疏散楼梯近，因此该区域所有人员疏散至建筑外的总疏散时间必然比中区少，本节设计计算是为了得出最大疏散时间，因此西区的人员疏散时间可不作讨论计算。
通过以上分析模拟计算可知，该娱乐中心东区人员的总疏散时间为90.4，中区人员的总疏散时间为146，显然，因此该娱乐中心中区人员总疏散时间即为该娱乐中心的总疏散时间
4.4安全疏散审核
根据公式
（1）可知，该娱乐中心人员安全疏散的必要时间为。
因为本设计为该娱乐中心设计配置了感烟火灾探测器和感温火灾探测器。
火灾设计发生在2层，2层全部布置的感烟火灾探测器。
因为该娱乐中心的层高为4，查阅资料可知，火灾探测时间可取；本设计为该娱乐中心配置的是语音播报报警系统，根据实际经验，从语音播报到建筑内各层人员获知火灾信息并开始疏散的反应时间可取为。
通过上面计算可知，该娱乐中心所有人员疏散至建筑外的疏散时间为。
因为在计算疏散时间的时候，只考虑到人员正常情况下的流通状态，实际疏散时，即使人员的心理状态较好，可火灾产生的烟气、火焰辐射等仍会影响到人员的疏散速度，因此综合考虑，安全系数取1.5。
因此，该娱乐中心的必要安全疏散时间为。
根据该娱乐中心建筑特性和装修装饰材料特点，综合4种危险状态的判断方法和规范规定，该娱乐中心的可用疏散时间取为，即。
因为，所以，可认为该娱乐中心所有人员在允许的时间内能够全部疏散至建筑室外等安全区域，通过审核。
4.5评价与建议
本专题在计算审核该娱乐中心的安全疏散的效果时，采用的是性能化安全疏散设计与审核的方法，在设计火灾并模拟人员疏散的过程中，使用Simulex软件选择最佳疏散路线，并根据建筑实际功能和特点对某些路线做出了合理的调整，通过模拟计算人员疏散时间得出通过审核的最终判断。
然而由于火灾和疏散复杂性的特点，该娱乐中心的管理人员并不可因此而对火灾发生后的人员疏散而放松懈怠。
在实际疏散过程中，火灾中人的行为反应会对安全疏散时间造成较大影响，具体涉及到疏散人员的年龄、性别、火灾经验和受教育水平等因素。
人在火灾中会受到强烈的刺激，会产生强烈的求生欲望和在火灾烟气等影响下严重的焦虑心情，这些负面情绪会限制人的认知能力和自我意识，从而削弱人的判断能力，使人变得行为异常，主要表现为趋热、向地、奔光、退避、沿墙、从众等，这些异常行为都会严重影响到安全疏散的时间和质量。
为此，本专题对该娱乐中心的内部管理人员提出以下几点建议：
1）加强对人员密集区域通道和出口的检查，不可抱侥幸心理，犯经验主义错误；
2）定期对内部员工进行消防安全教育培训，使其掌握基本的消防知识，保证员工基本能够熟练使用灭火器、消火栓等消防器材，保障建筑内顾客等人员的可用安全疏散时间。
3）中心应该配备专门的消防岗位，并保证岗位人员持证上岗并且24小时全天候在岗，一旦发现火灾情况，能够迅速按照预案通知建筑内部工作人员和消费者疏散，启动消防应急广播，减少火灾中的人员反应时间；
4）对消防岗位人员进行火灾安全疏散心理疏导培训，使消防岗位人员在火灾人员疏散过程中可以及时对逃生人员的负面情绪进行疏导，降低疏散过程中人员发生异常行为的几率，控制好疏散时间。
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