高層建筑火災(zāi)疏散中人的行為模式分析與致因機(jī)理研究

劉陽陽,蔣亞龍

(安徽新華學(xué)院 城市建設(shè)學(xué)院，安徽 合肥 230031)

0 引言

高層建筑具有樓層多、人員密集、內(nèi)部裝飾材料多等特點，一旦發(fā)生火災(zāi)將給人們的生命安全和財產(chǎn)帶來巨大的威脅和損失，因此火災(zāi)危險性遠(yuǎn)高于普通建筑[1]。如今在城市樓房越建越高的情況下，完全依靠外部消防來減少傷亡和損失是不切實際的，即便是消防設(shè)施完善，在突發(fā)火災(zāi)的情勢下，也不可能完全依賴消防設(shè)施來保證生命和財產(chǎn)安全。在火災(zāi)中，人只有發(fā)揮自己的主觀能動性，采取切實可行的逃生措施，作出正確的自我保護(hù)行為，才最有可能幸免于難。從城市健康發(fā)展和人生命健康安全的角度出發(fā)，加強高層建筑火災(zāi)疏散中人的行為研究是很有必要的。

通過對疏散中人的行為機(jī)理進(jìn)行探討，分析不安全行為，找出導(dǎo)致人不安全行為的主要因素，在此基礎(chǔ)上，研究干預(yù)防控措施，切實提高人的自救逃生能力，課題研究能夠豐富火災(zāi)疏散研究領(lǐng)域的內(nèi)容，為安全疏散提供了一種新的研究視角，DEMATEL方法的應(yīng)用在火災(zāi)疏散研究中屬于新的嘗試，可為其他研究者提供新的方法和模式，具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。

1 高層建筑火災(zāi)和疏散特點

高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，造成的損失巨大，主要與以下幾個特點有關(guān)。

人員密集。高層建筑大多為住宅類建筑或公共類建筑，樓層高，層數(shù)多，人員數(shù)量較多，且在高層建筑內(nèi)較為分散。某一樓層發(fā)生火災(zāi)，其他樓成如果信息發(fā)布不及時很容易造成人員傷亡眾多的后果。

可燃裝修材料較多。現(xiàn)代高層建筑裝修材料多為高聚物或高分子合成拆料，新型的，輕質(zhì)的的材料越來越普通被采用，這些材料本身極具燃燒性能，會形成較大的火災(zāi)隱患，如果發(fā)生燃燒，還會釋放出有毒有害的物質(zhì)，造成更多的人員傷亡。

電氣設(shè)備較多。電器的使用在現(xiàn)代建筑中很普遍，高層建筑中更是如此，特別是大型的寫字樓，線路錯綜復(fù)雜，如果天氣炎熱或者發(fā)生漏電，很容易造成電火花，電弧，靜電等危險源，當(dāng)管理疏忽時，就會引起電氣火災(zāi)。

疏散困難。高層建筑在火災(zāi)疏散時，往往遇到人員疏散困難的局面，原因主要包括人員眾多，較為分散，人員緊張盲從，疏散路線不明確，或者疏散時間過長，煙氣竄通較快等方面。疏散困難往往會造成更加慘烈的后果，使損失進(jìn)一步擴(kuò)大。

受氣壓和風(fēng)速的影響，高層建筑內(nèi)空氣流動快，特別容易造成火災(zāi)蔓延。同時大多數(shù)高層建筑都設(shè)有多而長的豎井如樓梯井、電梯井、管道井、排煙管道等，一旦室內(nèi)起火，這些豎直通道的“煙囪效應(yīng)”就會使煙火迅速由下層蔓延到上層[2]。

2 S-O-R模型與中介變量理論

2.1 S-O-R模型

S-O-R是早期認(rèn)知行為學(xué)理論中影響較大的一種模式，它的具體含義是刺激-判斷-響應(yīng)，當(dāng)外部環(huán)境變化時，人接收到變化信號，通過感官去聽到，看到或觸摸到這種變化，即為人接收到刺激；人在感受到外界變化信號后，開始調(diào)動大腦中所儲存的知識和記憶去判斷信號出現(xiàn)的原因，即將導(dǎo)致的結(jié)果，采取何種解決措施等，在這一階段，思維和心理過程占有很大的比重，體現(xiàn)在認(rèn)知，記憶，思維品質(zhì)等多個方面，人的價值觀，認(rèn)知能力，思維能力等影響著判斷的正確性；在判斷階段之后是人的行為響應(yīng)階段，判斷的正確與否直接影響著行為的后果，在這一階段實施的過程中，除了內(nèi)在的心理因素占據(jù)著重要的指導(dǎo)地位之外，人的生理，情緒和外部環(huán)境等因素同樣會影響行為的正確與否。

S-O-R認(rèn)知行為模型對人的行為過程進(jìn)行了基本表述，揭示了行為過程的心理歷程。此模型把人的行為分為三個階段，每一階段的完成都有具體的生理要求和心理要求，完整的表述了行為產(chǎn)生的機(jī)制和產(chǎn)生的要素，為安全工程領(lǐng)域研究不安全行為提供了方法指導(dǎo)，為預(yù)防和控制不安全行為提供了管理角度。

2.2 中介變量理論

愛德華·C·托爾曼(1886-1995年)是美國著名的行為主義心理學(xué)家[3]，是認(rèn)知心理學(xué)的先驅(qū)，他提出了兩大理論，分別是中介變量理論和整體行為學(xué)說。中介變量是指介于刺激與反應(yīng)之間因外在刺激而引起的內(nèi)在變化過程。他為了把行為的最初原因和行為本身加以規(guī)定,提出自變量(或?qū)嶒炞冺?和因變量(或依變項)的概念[4]?？捎孟旅娴墓?1)表述二者之間的函數(shù)(或變量)關(guān)系。

B=fx(S、P、H、T、A)

(1)

其中B代表因變量(行為)；S代表環(huán)境刺激(或情境)；P代表生理內(nèi)驅(qū)力；H代表遺傳；T代表過去經(jīng)驗或訓(xùn)練；A代表年齡。

整個公式的意思是:行為是環(huán)境刺激、生理內(nèi)驅(qū)力、遺傳、過去經(jīng)驗或訓(xùn)練以及年齡等的函數(shù)。也就是說,有機(jī)體的行為隨著這些自變量的變化而變化。但是,更重要的是要知道自變量的變化為何會引起行為的變化[4]。

其中環(huán)境刺激指外界環(huán)境的變化，例如聲光變化，溫度變化，空氣成分變化等，生理內(nèi)驅(qū)力指人的生理機(jī)制的健康程度，能調(diào)動大腦，神經(jīng)，和肌肉完成連貫性動作的能力，遺傳和生理內(nèi)驅(qū)力在一定程度上有一定的相似性，但是遺傳也涉及了心理，性格，氣質(zhì)和精神等方面的因素，過去經(jīng)驗或訓(xùn)練指人的記憶中儲存的解決問題的知識或技能，年齡在一定程度上決定了行為者的認(rèn)知能力和行為能力，間接的影響著行為的正確與否。這五大因素影響著行為的導(dǎo)向和結(jié)果，可為行為致因因素分析提供分析的角度。

3 高層建筑疏散行為分析

3.1 疏散路線

高層建筑疏散對于保證火災(zāi)中人員的生命健康安全至關(guān)重要，一般來說，為了盡量以最短的時間把人員疏散到安全地帶，疏散路線需要結(jié)合人平時習(xí)慣與行走路線，發(fā)揮人在疏散中的本能，讓人以最快的反應(yīng)與速度到達(dá)室外安全空間。

通過以上分析，疏散路線可根據(jù)人的平時習(xí)慣和行走路線分為三個階段，分別是室內(nèi)疏散，走道疏散和樓梯疏散。室內(nèi)疏散指人起身到房門口的過程，走道疏散是指人從房門口到樓梯口的過程，樓梯疏散是指樓梯口到室外房門口的過程。

3.2 疏散行為模式

結(jié)合S-O-R認(rèn)知行為模式，三階段疏散過程可表述為人在室內(nèi)受到外界刺激，接收到火災(zāi)發(fā)生或疏散廣播信號，調(diào)動認(rèn)知和記憶思維判別目前的形勢、處境，決定采取何種行動，然后調(diào)動大腦和肌肉，完成疏散過程的行為響應(yīng)。在這一過程中，人在室內(nèi)疏散階段明顯接收到刺激信號的變化，開始進(jìn)行復(fù)雜的心理和思維活動，然后采取行動，是完整的刺激-判斷-響應(yīng)認(rèn)知行為模式。在走道疏散階段，人繼續(xù)疏散，這一階段行為依然是對室內(nèi)刺激信號的響應(yīng)，雖然有一些其他的外界刺激，但不明顯，對行為的決定作用不強，因此，這一階段的行為模式中，判斷和行為響應(yīng)的比重較大，刺激可忽略。同理，樓梯疏散階段的行為模式主要體現(xiàn)在判斷和行為響應(yīng)階段。

根據(jù)中間變量理論，行為是年齡、生理內(nèi)驅(qū)力、環(huán)境刺激、遺傳、過去經(jīng)驗或訓(xùn)練的函數(shù)，這五個方面通過影響人的感知覺能力，判斷能力和行動能力，進(jìn)而影響人的行為結(jié)果，這五個因素貫穿到整個疏散行為模式中，包括刺激階段，判斷啊階段和行為響應(yīng)階段。

在刺激階段，人員能否正確接收到刺激與人員本身的感覺、知覺能力有關(guān)，還與外界刺激信號的強弱，吸引性有很大關(guān)系，當(dāng)然，也存在干擾因素的影響。人的感知覺能力與年齡，生理內(nèi)驅(qū)力有關(guān)，外界干擾因素主要包括照明、噪聲、振動、輻射等因素，從高層建筑場所來看，主要是照明和噪聲兩大因素。

在判斷階段，人員通過調(diào)動記憶、認(rèn)知、邏輯能思維去識別危險信號并決定采取何種行動。這一階段主要與人內(nèi)在因素有關(guān)，包括人的知識與技能、認(rèn)知能力、記憶力、經(jīng)驗、邏輯推理能力、注意力、快速反應(yīng)能力等方面，也包括情緒穩(wěn)定性的內(nèi)在品質(zhì)，比如冷靜。如果存在較大的干擾因素，也會造成判斷失誤。

在行為響應(yīng)階段，人員根據(jù)判斷階段的邏輯推斷，采取行動，消除危險狀態(tài)。在判斷無誤的情況下，這一階段行為正確與否，是否能盡快疏散，主要與人員的知識、技能、行動能力、快速反應(yīng)能力、冷靜從容有關(guān)。除此之外，建筑的疏散設(shè)計對行為也會有一定的影響，如疏散指示標(biāo)志，照明等，外界噪聲和人員群體性行為則會造成盲從，驚慌失措，判斷失誤等情況。

根據(jù)以上分析，可得高層建筑人員疏散認(rèn)知行為模型，如圖1所示。

圖1 高層建筑人員疏散認(rèn)知行為模型

4 不安全疏散行為致因因素分析

通過以上對人員疏散認(rèn)知行為模式的構(gòu)建和分析，可知，人員要做到安全疏散，必須保證此認(rèn)知模式的每一階段都能成功完成，行為中的每一個流程都準(zhǔn)確無誤。刺激階段，人員要在既定的情境下接收到信號，判斷階段，人員要準(zhǔn)確無誤的識別危險狀況并做出決策，行為響應(yīng)階段，人員要快速行動。每一環(huán)節(jié)缺一不可，如果有一個階段功能沒有完成，那么，最終導(dǎo)致疏散行為的不正確或者不能采取疏散行動，無論哪一種結(jié)果，對于火場中自身生命安全都是非常危險的。

通過以上對疏散認(rèn)知行為模式每一階段影響因素的分析，可得出每一階段失誤的致因因素。 如表1所示。

表1 階段失誤致因因素

表1中，感知覺能力、認(rèn)知能力、記憶力不好、邏輯推理能力、注意力、快速反應(yīng)能力、冷靜思考能力與人的心理特征和個性特征有很大關(guān)系，因此，這些能力可以用人員個性心理特征加以表述，感知覺能力、行動能力等方面與人的生理特點有關(guān)，那么人員不安全疏散行為影響因素包括：人員個性心理特征、刺激信號強弱、照明、噪聲、群體性為、疏散指示標(biāo)志、知識和技能、經(jīng)驗、生理特征。

5 基于DEMATEL方法的人員不安全疏散行為影響因素分析

DEMATEL(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory)法，它的中文含義是決策試行與評價實驗室，是美國學(xué)者1971年提出來的。它是進(jìn)行因素分析與識別的一種有效的方法，這種方法是充分利用專家的經(jīng)驗和知識來處理復(fù)雜的社會問題，尤其對那些要素關(guān)系不確定的系統(tǒng)更為有效。DEMATEL方法主要使用圖論理論，以構(gòu)造圖的矩陣演算為中心進(jìn)行。 這種方法往往用于指標(biāo)體系中要素的重要性分析[5-7]，可為后期采取針對性的措施提供指導(dǎo)。有些研究者將DEMATEL方法與其他方法結(jié)合起來[8-11]，用于指標(biāo)體系的影響因素分析。

5.1 DEMATEL方法計算步驟

5.1.1 影響程度分析

選擇生長120 d時記錄生長指標(biāo)。從表1可以看出，黃石葉開展度最高，艷紫次之，三紅五寸參第三；艷紫地上部株高最高，莫迪次之，三紅五寸參第三。玫瑰紅葉開展度和株高均為最低。

這一階段內(nèi)容主要是分析系統(tǒng)各要素之間直接關(guān)系的有無以及關(guān)系的強弱度。假定系統(tǒng)S={a，b，c，d}，用數(shù)字表示要素之間影響關(guān)系，如果有直接影響關(guān)系，則數(shù)值取1，如果無直接影響關(guān)系，則數(shù)值取0。

5.1.2 直接影響矩陣

將系統(tǒng)S={a，b，c，d}的各因素影響值表示成矩陣形式，稱為直接影響矩陣，記為Xd，其中xij表示因素i對因素j有無直接影響。如a、b、c、d四個元素之間的影響程度用矩陣(2)表示。

(2)

5.1.3 綜合影響矩陣T

對直接影響矩陣Xd各行元素之和進(jìn)行計算并取最大值，將直接影響矩陣Xd各元素除以最大值，可以得到正規(guī)化影響矩陣X，然后根據(jù)公式(3)進(jìn)行綜合影響矩陣T的計算。

T=X(1-X)-1=(tij)

(3)

5.1.4 影響因素分析

影響度指T的每行元素之和稱為該行對應(yīng)元素對所有其它元素的綜合影響值。被影響度指T的每列元素之和為該列對應(yīng)元素受其它各元素的綜合影響值。中心度指每個元素的影響度與被影響度之和，它表示了該元素在系統(tǒng)中的位置，所起作用大小。原因度指影響度與被影響度之差，當(dāng)原因度>0表明該元素對其它要素影響大，稱為原因要素。當(dāng)原因度<0表明該元素受其它要素影響大，稱為結(jié)果要素。

6 人員不安全疏散行為影響因素分析

由以上分析可知，人員不安全疏散行為影響因素包括人員個性心理特征、刺激信號強弱、照明、噪聲、群體行為、疏散指示標(biāo)志、知識和技能、經(jīng)驗、生理特征九個方面，分別用序號n(n=1,2,3...9)來表示。

通過對這9個因素進(jìn)行兩兩評判，如果有直接影響關(guān)系，那么取值為1，如果沒有關(guān)系，取值為0 ，最終得到直接影響矩陣，如表2所示。

表2 直接影響矩陣

對上述矩陣每行元素相加，得到最大值為6，然后影響矩陣每一元素除以最大值，可得正規(guī)化影響矩陣。正規(guī)化影響矩陣如表3所示。

表3 正規(guī)化影響矩陣

根據(jù)公式(3)，得到綜合影響矩陣，將矩陣中每行元素相加得到影響度，將每列元素相加得到被影響度，將影響度與被影響度相加得到中心度，將影響度與被影響度相減得到原因度，具體計算結(jié)果如表4所示。

表4 綜合影響矩陣及原因度、中心度

根據(jù)表4中數(shù)值可知，個性心理特征、外界信號強弱、知識和技能、生理特征的中心度較大，標(biāo)明這四種元素在人員疏散行為安全中所起的作用較大，同時，這四個因素原因度小于0，表明這四個因素容易受到其他因素的影響，是結(jié)果要素，照明、噪聲、群體行為、疏散指示標(biāo)志、經(jīng)驗這五個因素原因度大于0，表明這五個因素對其他因素影響大。

因此，要保證高層建筑火場中疏散安全，就要充分調(diào)動人的積極主動性，注重人員的火災(zāi)逃生安全知識教育和培訓(xùn)，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行火災(zāi)疏散演練，提高人員應(yīng)對火災(zāi)的知識和技能，促使人員根據(jù)自身的心理特征和生理特征作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，同時，建筑設(shè)計過程中，注意疏散中干擾因素的處理，充分發(fā)揮照明和噪聲等干擾因素的積極作用，提高人們應(yīng)急疏散的能力。

7 結(jié)論

(1) 分析了高層建筑火災(zāi)特點，高層建筑樓層高，人員密集，電氣設(shè)備較多，可燃裝修材料較多，疏散困難，一旦發(fā)生火災(zāi)，將導(dǎo)致巨大的損失和人員傷亡。

(2) 結(jié)合S-O-R認(rèn)知行為模式和中介變量理論，將高層建筑人員疏散過程分為三個階段，分別是室內(nèi)疏散階段，走道疏散階段和樓梯疏散階段，根據(jù)每階段特點，分析了認(rèn)知行為過程，并對刺激，判斷和行為響應(yīng)階段的影響因素進(jìn)行了分析。通過不影響因素進(jìn)行歸納總結(jié)，得出疏散行為的影響因素，包括人員個性心理特征，外界信號強弱，照明，噪聲，群體性為，疏散指示標(biāo)志，知識和技能，經(jīng)驗，生理特征九個方面。

(3) 基于DEMATEL方法，對影響安全疏散行為的因素進(jìn)行了分析，重點分析了中心度和原因度，結(jié)果表明，個性心理特征、外界信號強弱、知識和技能、生理特征這四種元素在人員疏散行為安全中所起的作用較大，容易受到其他因素的影響，是結(jié)果要素，照明、噪聲、群體行為、疏散指示標(biāo)志、經(jīng)驗這五個因素對其他因素影響較大。