建筑火災(zāi)安全疏散的老年群體樣本研究

王寓哲， 胡智劍

(1南昌市公安消防支隊(duì) 灣里大隊(duì)，江西 南昌 330000；2 鷹潭市公安消防支隊(duì) 龍虎山大隊(duì)，江西 鷹潭 335000)

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建筑火災(zāi)安全疏散的老年群體樣本研究

王寓哲1， 胡智劍2

(1南昌市公安消防支隊(duì) 灣里大隊(duì)，江西 南昌 330000；2 鷹潭市公安消防支隊(duì) 龍虎山大隊(duì)，江西 鷹潭 335000)

老年人群體的安全疏散具有一定的特殊性，以此為出發(fā)點(diǎn)對(duì)老年人建筑進(jìn)行消防安全設(shè)計(jì)分析，能有針對(duì)性地保障火災(zāi)中老年人群體的安全。當(dāng)前老年人安全疏散數(shù)據(jù)源存在較多不足，通過(guò)建立老年人群體樣本，分析老年人在火災(zāi)疏散中的特點(diǎn)，測(cè)算統(tǒng)計(jì)得到老年人安全疏散的基本數(shù)據(jù)。以南昌市某老年人建筑為例，通過(guò)設(shè)定火災(zāi)場(chǎng)景對(duì)該建筑物火災(zāi)時(shí)老年人的安全疏散進(jìn)行模擬，總結(jié)分析此類(lèi)建筑消防安全設(shè)計(jì)的重點(diǎn)問(wèn)題，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方案。

建筑火災(zāi)；老年人建筑；安全疏散；數(shù)據(jù)分析

王寓哲，胡智劍.建筑火災(zāi)安全疏散的老年群體樣本研究[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2017，36(1)：60-63.

Wang Yu-zhe, Hu Zhi-jian.Research on the evacuation from fires in buildings for aged people[J].Journal of East China University of Technology(Social Science)，2017，36(1)：60-63.

國(guó)際規(guī)定，65周歲以上的人為老年人；我國(guó)規(guī)定60周歲以上的公民為老年人。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年以來(lái)我國(guó)老年人口數(shù)量逐年遞增，2010年65周歲以上人口占總?cè)丝?.9%；2011年占比達(dá)9.1%；2012年占比達(dá)9.4%，2015年65歲及以上人口更是達(dá)到14 434萬(wàn)人，老年人的贍養(yǎng)照顧成了一個(gè)亟待解決的問(wèn)題[1]。養(yǎng)老院、老年公寓等老年人建筑的大量出現(xiàn)成為了必然趨勢(shì)。在火災(zāi)條件下，老年人與普通人的行為有較大差別，保證老年人在火災(zāi)煙氣尚未到達(dá)前及時(shí)疏散到安全區(qū)域具有十分重要的意義。

1 老年人建筑的分類(lèi)及評(píng)價(jià)對(duì)象的簡(jiǎn)化

我國(guó)的老年人建筑主要分為老年住宅、老年公寓、養(yǎng)老院、托老所等，在居住對(duì)象、居住時(shí)長(zhǎng)和建筑理念上各有側(cè)重[2]，如表1所示。

本文討論的南昌市某老年公寓為一棟三層建筑，建筑整體為U型，設(shè)有兩個(gè)封閉樓梯間。為重點(diǎn)分析人員通過(guò)樓梯間的疏散狀況，現(xiàn)以樓梯間為界將建筑分為三段，將每段的若干個(gè)房間簡(jiǎn)化為一個(gè)大房間，簡(jiǎn)化后二、三層的平面結(jié)構(gòu)可以用圖2示，一層的平面結(jié)構(gòu)可以用圖1表示。房間1和房間3面積均為400 m2，最大容量均為45人，房間2和房間4面積均為200 m2，最大容量均為20人，房間與出口的平均走道距離均為10 m，走道寬度為2 m，樓梯間每段樓梯有24級(jí)，單級(jí)樓梯的寬度為0.4 m，樓梯口的寬度為1.5 m，一樓出口的寬度均為2 m。

2 火災(zāi)中老年人反應(yīng)及運(yùn)動(dòng)的樣本研究

人在火災(zāi)中的具體行為取決于人的心理反應(yīng)和生理反應(yīng)，老年人作為人類(lèi)中的弱勢(shì)群體，生理機(jī)能和身體條件都有一定的退化，使得他們的心理反應(yīng)和生理反應(yīng)不足以有效面對(duì)火災(zāi)。一般而言，火災(zāi)中老年人的反應(yīng)可分為察覺(jué)確認(rèn)火災(zāi)和開(kāi)展逃生行動(dòng)兩個(gè)階段，本文訪問(wèn)了400名非老年人和186名老年人，其中包括模擬火場(chǎng)經(jīng)歷者和真實(shí)火災(zāi)親歷者，以此為樣本歸納出人員察覺(jué)確認(rèn)火災(zāi)的9類(lèi)主要方式及其所占的比例，如表2所示。

表1 老年人建筑分類(lèi)概念表

圖1 老年公寓一層平面簡(jiǎn)圖圖2 老年公寓二、三層平面簡(jiǎn)圖

表2 火災(zāi)中人員察覺(jué)確認(rèn)方式統(tǒng)計(jì)表

表2組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，火災(zāi)中人員察覺(jué)方式以被人告知為主，此外非老年人可通過(guò)火災(zāi)噪音、聞見(jiàn)濃煙、聽(tīng)見(jiàn)火災(zāi)警報(bào)等方式察覺(jué)并確定火災(zāi)，而老年人在此方面則明顯用時(shí)更長(zhǎng)，且火災(zāi)噪音、初期火災(zāi)煙氣氣味等察覺(jué)方式明顯更少，主要原因有：視覺(jué)方面，老年人的視力模糊，辨色能力弱，判斷高差能力弱；聽(tīng)覺(jué)方面，老年人常伴有短時(shí)間失聰，對(duì)高頻聲音不敏感，難以辨別話語(yǔ)內(nèi)容；嗅覺(jué)方面，老年人嗅覺(jué)減弱，對(duì)空氣中異味反應(yīng)遲鈍；觸覺(jué)方面，老年人對(duì)溫度的變化不敏感，容易出現(xiàn)燙傷；思考能力方面，老年人因腦細(xì)胞減少造成反應(yīng)慢，思考力低下，記憶力低下，適應(yīng)環(huán)境能力差[3]。

根據(jù)老年人通過(guò)一些典型路段的實(shí)際時(shí)間測(cè)算老年人疏散時(shí)的行走狀況，得到主要參數(shù)如表3所示。

表3 老年人疏散主要參數(shù)表

3 火災(zāi)計(jì)算假設(shè)與疏散時(shí)間計(jì)算

3.1 火災(zāi)場(chǎng)景假設(shè)

假設(shè)火災(zāi)發(fā)生在第二層的房間1內(nèi)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，房間1和房間3的人數(shù)均為45人，房間2和房間4的人數(shù)均為20人，這樣整棟老年公寓的總?cè)藬?shù)為190人；公寓內(nèi)安裝有火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。采用計(jì)算機(jī)模擬程序計(jì)算老年公寓內(nèi)火災(zāi)發(fā)展和煙氣蔓延過(guò)程，據(jù)此確定建筑內(nèi)危險(xiǎn)狀況出現(xiàn)時(shí)間，綜合推斷火災(zāi)發(fā)生后10 min內(nèi)沒(méi)有通過(guò)一層出口的老年人為逃生失敗。

3.2 疏散時(shí)間計(jì)算

老年人的疏散時(shí)間可分為疏散前的滯后時(shí)間Td、疏散中行走的時(shí)間Tw和在某些安全出口等待時(shí)間Tq。根據(jù)老年公寓的建筑特點(diǎn)，將疏散通道劃分為N段，每段的出口處需要等待時(shí)間ΔTq,m，則第i個(gè)老年人的疏散時(shí)間Ti的計(jì)算如下[4]。

(1)

根據(jù)老年人通過(guò)一些典型水平路段的實(shí)際時(shí)間，老年人疏散及反應(yīng)的主要參數(shù)如下：當(dāng)人流密度大于1人/m2時(shí)，采用0.3 m/s的平地疏散速度，此時(shí)老年人通過(guò)走道的時(shí)間為66.7 s；當(dāng)人流密度不大于1人/m2時(shí)，采用0.5 m/s的平地疏散速度，此時(shí)老年人通過(guò)走道的時(shí)間為40.0 s；人流密度大于1.6人/m2時(shí)，采用0.09 m/s的平地疏散速度，此時(shí)老年人通過(guò)某層樓梯的時(shí)間為106.7 s；當(dāng)人流密度小于1.6人/m2時(shí)，采用0.18 m/s的下樓梯疏散速度，此時(shí)老年人通過(guò)某層樓梯的時(shí)間為38.4 s。當(dāng)位于起火點(diǎn)附近時(shí)，老年人的平均反應(yīng)滯后時(shí)間為90 s；火災(zāi)信息傳播到同區(qū)域較遠(yuǎn)處的時(shí)間為130 s，此時(shí)同層其他房間的老年人得到信息開(kāi)始疏散，這批人的平均反應(yīng)滯后時(shí)間為220 s，三層的老年人得到信息的時(shí)間在此基礎(chǔ)上延遲60 s，這批人的平均反應(yīng)滯后時(shí)間為280 s。

按照最有利條件進(jìn)行理想化計(jì)算，二層起火房間內(nèi)的老年人密度s0=45/400=0.11人/m2，參考表3的數(shù)據(jù)，老年人全部進(jìn)入走道前的行走速度v0確定為0.62 m/s，假定房間門(mén)的等效寬度為10 m，進(jìn)入走道的老年人流量f0可計(jì)算如下[5]。

f0=v0×s0×w0=0.62×0.11×10=0.7(人/s)

(2)

二層的起火房間的老年人全部進(jìn)入走道的時(shí)間t0a=45/0.7=64s，人流在走道里的密度大于1人/m2，采用0.3m/s的速度進(jìn)行計(jì)算，因此通過(guò)走道的時(shí)間t0b為33s；在樓梯間的密度大于1.6人/m2，采用0.09m/s的速度進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)過(guò)二層樓梯的時(shí)間t0c為107s，因此在第230s時(shí)，已經(jīng)有二層起火房間的老年人成功疏散。

二層的非起火房間老年人在起火后220s開(kāi)始疏散，二層非起火房間內(nèi)的老年人密度s1=20/200=0.1人/m2，參考表3的數(shù)據(jù)，老年人全部進(jìn)入走道前的行走速度v1確定為0.62m/s，假定房間門(mén)的等效寬度為5m，進(jìn)入走道的老年人流量f1可計(jì)算如下。

f1=v1×s1×w1=0.62×0.1×15=0.3(人/s)

(3)

全部進(jìn)入走道的時(shí)間t1a=20/0.3=67s，人流在走道里的密度不大于1人/m2，采用0.5m/s的速度進(jìn)行計(jì)算，因此到達(dá)樓梯口的時(shí)間t1b為20s；在240s他們中有人到達(dá)二層樓梯口，此時(shí)起火房間里的老年人已經(jīng)全部進(jìn)入二層通向一層的樓梯。因此，當(dāng)二層非起火房間的老年人全部進(jìn)入樓梯，在樓梯間的密度小于1.6人/m2，采用0.20m/s的速度進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)過(guò)二層樓梯的時(shí)間為48s，因此在第288s時(shí)，已經(jīng)有二層非起火房間的老年人成功疏散。

三層房間老年人在起火后280s開(kāi)始疏散，二層非起火房間內(nèi)的老年人密度s3=75/600=0.1人/m2，參考表3的數(shù)據(jù)，老年人全部進(jìn)入走道前的行走速度v1確定為0.62m/s，假定房間門(mén)的等效寬度為15m，進(jìn)入走道的老年人流量f1可計(jì)算如下。f2=v2×s2×w2=0.62×0.1×15=0.93(人/s)

(4)

全部進(jìn)入走道的時(shí)間t2a=75/0.93=81s，人流在走道里的密度大于1人/m2，采用0.3m/s的速度進(jìn)行計(jì)算，因此到達(dá)樓梯口的時(shí)間t2b為33s；在三層樓梯間的密度大于1.6人/m2，采用0.09m/s的速度進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)過(guò)三層樓梯的時(shí)間t2c為107s，在313s他們中有人到達(dá)二層樓梯口，此時(shí)二層的老年人已經(jīng)全部進(jìn)入二層樓梯。因此，當(dāng)三層房間的老年人全部進(jìn)入樓梯，在樓梯間的密度大于1.6人/m2，采用0.09m/s的速度進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)過(guò)二層樓梯的時(shí)間t3d為107s，因此在第527s時(shí)，已經(jīng)有三層非起火房間的老年人成功疏散，在第608s時(shí)，人員疏散完畢。

4 結(jié)果與分析

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可得出以下結(jié)論：

(1) 該老年公寓無(wú)法在設(shè)定的10min安全疏散時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)全部人員安全疏散。

(2) 擁堵排隊(duì)等情況對(duì)于該老年公寓疏散過(guò)程的作用不顯著，整個(gè)老年人疏散過(guò)程中的決定因素為疏散路徑的長(zhǎng)度，該老年公寓的安全出口寬度足夠，但疏散距離較長(zhǎng)，應(yīng)當(dāng)采取在建筑中段增設(shè)樓梯間等方式縮短安全疏散距離。

(3) 老年人在火災(zāi)中的反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)成為了疏散過(guò)程的短板之一，老年公寓應(yīng)當(dāng)從人力、物力方面強(qiáng)化火災(zāi)警報(bào)工作，設(shè)置消防廣播、增加聲音分貝、確定熟悉建筑結(jié)構(gòu)的消防疏散引導(dǎo)員等[6，7]。

(4) 老年人通過(guò)樓梯間的速度慢也是疏散過(guò)程的不利因素，老年人建筑應(yīng)當(dāng)設(shè)置坡道式疏散樓梯對(duì)腿腳不便的老年人提供疏散便利[8]。

(5) 老年公寓應(yīng)當(dāng)至少沿一個(gè)長(zhǎng)邊設(shè)置消防車(chē)道，增加消防撲救的效率；設(shè)置防排煙系統(tǒng)，減小煙氣帶來(lái)的侵害，延長(zhǎng)允許疏散時(shí)間[9]。

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Research on the Evacuation from Fires in Buildings for Aged People

WANG Yu-zhe1, HU Zhi-jian2

(1.WanliBrigadeofNanchangDetachmentofPublicSecurityofFireControl,Nanchang330000,China;2.LonghushanBrigadeofYingtanDetachmentofPublicSecurityofFireControl,Yingtan350000,China)

The aged people’s evacuation from fire has certain particularity. The analysis on fire-fighting design in buildings for aged people can be helpful to guarantee aged people’s safety in fires. At present, there are some deficiencies in data resource of aged people’s evacuation. With establishing aged people’s samples, basic data can be obtained by calculation and statistic.This paper takes a certain building for aged people as the example and simulates an evacuation of aged people with this building assumed to be on fire. Then the paper makes an analysis on the key problems existing in the fire-fighting design for such buildings and puts forward some countermeasures.

building fire; buildings for aged people; evacuation; statistics analysis

2016-11-20

王寓哲(1988—)，女，浙江武義人，碩士，工程師，主要從事建筑防火和安全疏散方面的研究。

X92

A

1674-3512(2017)01-0060-04