基于Pathfinder的地下商場(chǎng)消防安全疏散模擬

李 洪 巖

(黑龍江省公安消防總隊(duì)黑河支隊(duì)，黑龍江 黑河 164300)

基于Pathfinder的地下商場(chǎng)消防安全疏散模擬

李 洪 巖

(黑龍江省公安消防總隊(duì)黑河支隊(duì)，黑龍江 黑河 164300)

對(duì)Pathfinder人員疏散軟件進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，根據(jù)工作中發(fā)現(xiàn)的地下商場(chǎng)人員疏散問(wèn)題，結(jié)合實(shí)例針對(duì)防火卷簾兩側(cè)防火門正常和鎖閉兩種情況，綜合考慮煙氣運(yùn)動(dòng)和防火卷簾下降情況，運(yùn)用Pathfinder軟件進(jìn)行模擬分析確定人員疏散時(shí)間。結(jié)果表明在防火門被鎖閉情況下，人員疏散將可能導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重問(wèn)題。

地下商場(chǎng),Pathfinder,疏散模擬,防火卷簾

0 引言

由于受建設(shè)用地限制，城市建筑正在不斷向天空、向地下發(fā)展。其中，為滿足購(gòu)物、商業(yè)經(jīng)營(yíng)等需要，地下商場(chǎng)越來(lái)越多的出現(xiàn)，以筆者所在的城市為例，全市共有地下空間建筑16處，其中15處為商場(chǎng)。從筆者調(diào)研情況來(lái)看，部分地下商場(chǎng)單位消防安全主體責(zé)任不落實(shí)，隨意占用、堵塞疏散通道、安全出口的現(xiàn)象還十分普遍。加之地下商場(chǎng)具有火災(zāi)荷載大、火場(chǎng)溫升快、溫度高、排煙及人員疏散困難等特點(diǎn)，一旦發(fā)生火災(zāi)事故極易造成人員傷亡。因此，有必要對(duì)地下商場(chǎng)人員疏散問(wèn)題進(jìn)行研究。

1 人員疏散計(jì)算機(jī)模擬

受火災(zāi)發(fā)展過(guò)程、人員素質(zhì)、自動(dòng)消防設(shè)施啟動(dòng)、初期火災(zāi)撲救、安全出口和疏散通道設(shè)置等諸多因素影響，進(jìn)行全尺寸的實(shí)地人員疏散實(shí)驗(yàn)來(lái)確定人員疏散時(shí)間是不切合實(shí)際的，針對(duì)上萬(wàn)平方米的大型地下商場(chǎng)而言更是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。目前，通行的方法是采用火災(zāi)軟件計(jì)算機(jī)模擬的方式來(lái)對(duì)人員疏散情況進(jìn)行分析，找到最佳的解決方式。

Pathfinder軟件介紹。Pathfinder是由美國(guó)Thunderhead Engineering公司開發(fā)的基于人員進(jìn)出和運(yùn)動(dòng)的模擬器，提供了圖形用戶界面的模擬設(shè)計(jì)和執(zhí)行，以及三維可視化工具的分析結(jié)果，可以計(jì)算每個(gè)人員的獨(dú)立運(yùn)行環(huán)境并給予了一套獨(dú)特的參數(shù)(如最高速度、出口選擇、人員性別、年齡等)[1]?？梢詫?dǎo)入FDS火災(zāi)模擬軟件，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)模擬的同時(shí)，模擬人員疏散?？梢杂萌S動(dòng)畫效果展示災(zāi)難發(fā)生時(shí)的情景；能夠分解相關(guān)區(qū)域，展示各區(qū)域的人員逃生路徑；準(zhǔn)確確定每個(gè)人員在火災(zāi)發(fā)生的最佳逃生路徑和逃生時(shí)間。

2 實(shí)例研究

本文以某地下商場(chǎng)為例進(jìn)行研究，該商場(chǎng)為平戰(zhàn)結(jié)合的地下人防工程，呈倒T字形結(jié)構(gòu)，面積為10 000 m2，內(nèi)部高度4.0 m，主要經(jīng)營(yíng)服裝用品，防火卷簾設(shè)置在內(nèi)部疏散通道上，將商場(chǎng)劃分為7個(gè)防火分區(qū)，在防火卷簾兩側(cè)設(shè)有寬3.8 m的用于疏散的甲級(jí)防火門，內(nèi)部疏散走道4 m。共14個(gè)通向室外地面的樓梯間，按照規(guī)定設(shè)置了相關(guān)消防設(shè)施，平面圖如圖1所示。2016年該場(chǎng)所在申報(bào)局部驗(yàn)收過(guò)程中，處于管理方便角度，請(qǐng)公安機(jī)關(guān)消防部門提出是否可以將3號(hào)防火卷簾兩側(cè)用于疏散的防火門鎖閉，如圖2所示。

按照規(guī)定防火卷簾兩側(cè)用于疏散的防火門嚴(yán)禁鎖閉，但為了給社會(huì)單位更加直觀的顯示可能造成的火災(zāi)事故后果。筆者從防火門被鎖閉和完好兩種情況下建立Pathfinder人員疏散模擬。綜合考慮人與人之間的摩擦力、社會(huì)力以及疏散過(guò)程中的心理反應(yīng)，刪除通常情況下人員較少的通風(fēng)機(jī)房、排煙機(jī)房、消防水泵房、配電間等，設(shè)定人員運(yùn)動(dòng)速度為1.5 m/s，且對(duì)場(chǎng)所不熟悉。按照GB 50016—2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范第5.5.21條關(guān)于商店疏散人數(shù)的規(guī)定[2]，去除疏散時(shí)無(wú)需進(jìn)入的倉(cāng)儲(chǔ)、設(shè)備房、工具間、辦公室等面積，確定營(yíng)業(yè)廳的建筑面積為9 500 m2，人員密度0.6人/m2，總疏散人數(shù)為5 700人。

由于該商場(chǎng)設(shè)置了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，且疏散通道上的防火卷簾為防火分隔用，火災(zāi)探測(cè)器動(dòng)作后，卷簾將一步下降到底。煙氣在火災(zāi)初期階段的水平運(yùn)行速度為0.3 m/s，轟然前煙氣擴(kuò)散速度為0.5 m/s～0.8 m/s[3]。以火災(zāi)發(fā)生的最不利情況和煙氣擴(kuò)散的最有利情況考慮，假定初期起火位置為防火分區(qū)范圍的7號(hào)出口與8號(hào)出口之間商鋪，距離商場(chǎng)東側(cè)墻體320 m處，煙氣擴(kuò)散速度為發(fā)生轟然前的0.8 m/s，經(jīng)使用感煙探測(cè)器功能試驗(yàn)器現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)試，防火分區(qū)4內(nèi)探測(cè)器從受煙開始至發(fā)出報(bào)警信號(hào)，聯(lián)動(dòng)防火分區(qū)內(nèi)3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)卷簾的下降時(shí)間為30 s。按照煙氣運(yùn)動(dòng)速度結(jié)合卷簾下降聯(lián)動(dòng)情況，各卷簾的下降時(shí)間如表1所示。

表1 防火卷簾下降時(shí)間表

按照卷簾下降情況，分別在Pathfinder中針對(duì)卷簾下降時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，以便更貼近真實(shí)的人員疏散情況，建立如圖3所示的模型圖。

在7號(hào)出口左側(cè)防火卷簾兩側(cè)防火門可正常打開情況下，建立Pathfinder模型進(jìn)行人員疏散模擬，經(jīng)模擬人員運(yùn)動(dòng)疏散時(shí)間T1=228 s，如圖4所示。

但考慮到現(xiàn)實(shí)火災(zāi)過(guò)程中，人員在疏散前需要有確認(rèn)火災(zāi)和疏散準(zhǔn)備時(shí)間(T2)，一般情況該段時(shí)間為60 s。因此，人員總體疏散時(shí)間為T1+T2=288 s。

在7號(hào)出口左側(cè)防火卷簾兩側(cè)防火門被鎖閉情況下，30 s后卷簾放下，人員將無(wú)法從卷簾兩側(cè)防火門進(jìn)行疏散，基于此情況，在Pathfinder模型中設(shè)置將3號(hào)卷簾兩側(cè)防火門始終處于關(guān)閉不可通行狀態(tài)，經(jīng)模擬人員運(yùn)動(dòng)疏散時(shí)間T1=252 s(如圖5所示)，人員總體疏散時(shí)間為T1+T2=312 s。

3 結(jié)論

一般情況下，人員密集的公共場(chǎng)所安全疏散時(shí)間約為300 s，在3號(hào)卷簾兩側(cè)防火門正常情況下，人員疏散時(shí)間為288 s，滿足疏散時(shí)間要求。在3號(hào)卷簾兩側(cè)防火門被鎖閉無(wú)法正常使用情況下，人員疏散時(shí)間為312 s，已經(jīng)超過(guò)安全疏散時(shí)間要求，加之地下場(chǎng)所內(nèi)濃煙、能見度、人員恐懼心理等影響，極易造成人員傷亡。結(jié)合模擬情況和GB 50098—2009人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范第4.4.2條之規(guī)定[4]，該地下場(chǎng)所必須保證防火卷簾兩側(cè)防火門正常使用。

4 展望

如能夠進(jìn)一步運(yùn)用FDS火災(zāi)模擬軟件，綜合模擬煙氣層高度、火場(chǎng)溫度、有毒物質(zhì)濃度和能見度到達(dá)臨界危險(xiǎn)值的時(shí)間，與Pathfinder模擬時(shí)間進(jìn)行對(duì)比分析，將會(huì)對(duì)解決該類場(chǎng)所在消防設(shè)計(jì)審核、驗(yàn)收以及檢查中遇到疏散問(wèn)題起到極大的分析和借鑒作用。同時(shí)也可應(yīng)用于對(duì)屬于地下場(chǎng)所的火災(zāi)高危單位開展消防安全評(píng)估。

[1] 呂 然，楊 凱.火災(zāi)與逃生模擬仿真——Pyrosim+Pathfinder中文教程與工程應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2014:218.

[2] GB 50016—2014,建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[3] 郭樹林，關(guān)大巍.防火設(shè)計(jì)與審核細(xì)節(jié)100[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2009:14-15.

[4] GB 50098—2009,人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[5] 岳海鈴,李樹剛,王成武,等.基于火災(zāi)模擬的地下商業(yè)街安全疏散評(píng)價(jià)[J].建筑防火與設(shè)計(jì),2006(2):210-212.

The fire safety evacuation simulation of underground shopping mall based on Pathfinder

Li Hongyan

(HeiheDetachment,HeilongjiangFireBrigade,Heihe164300,China)

This paper simply introduced the Pathfinder personnel evacuation software, according to the underground mall personnel evacuation problems found in the work, combining with the examples, according to fire door lock and normal two cases of both sides of fire shutter, comprehensively considering the smoke movement and fire shutter declining situation, application of Pathfinder software made simulation analysis to determine the evacuation time. The results showed that under the situation of fire doors were locked, the personnel evacuation likely to cause serious problems.

underground shopping mall, Pathfinder, evacuation simulation, fire shutter

1009-6825(2017)20-0130-03

2017-04-20

李洪巖(1982- )，男，碩士，工程師

TU998.1

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