蘇州奧體中心體育館疏散模擬研究

潘鈞俊 陳 華 陳新喜 余少樂 金國棟 武念鐸

1. 中國建筑第八工程局有限公司 上海 201204;2. 華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 上海 200002

1 工程概況

體育館作為室內(nèi)建筑，在火災(zāi)條件下，不利于煙氣擴(kuò)散，存在著疏散人員眾多、疏散距離長、疏散寬度有限及疏散路徑受限等特點(diǎn)。不僅在火災(zāi)等緊急情況下，甚至在正常情況下，體育館人員疏散問題都是不容忽視的[1-3]。蘇州奧林匹克體育中心包含一場（體育場）、二館（體育館、游泳館）等體育建筑及蘇體廣場和室外體育公園等配套商業(yè)和設(shè)施（圖1）。其中，體育館建筑面積58 000 m2，設(shè)計(jì)容量約13 000座，承擔(dān)特殊重大體育比賽、各類常規(guī)賽事及非競賽項(xiàng)目，并將成為市民廣泛參與體育活動及享受體育娛樂的大型專業(yè)場所。在設(shè)計(jì)階段對體育場館進(jìn)行疏散模擬分析[4-5]，可評估疏散所需時(shí)間、發(fā)現(xiàn)潛在的疏散擁堵節(jié)點(diǎn)，為建筑疏散路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。本文以蘇州奧體中心體育館為例，通過疏散模擬分析，分析疏散安全性及存在的問題，并提出優(yōu)化建議。

2 疏散設(shè)計(jì)

體育館設(shè)上層看臺、下層看臺、下層臨時(shí)看臺及貴賓層等觀演區(qū)，并在18、12 m標(biāo)高處設(shè)有主要疏散平臺。

2.1 上層看臺疏散設(shè)計(jì)參數(shù)

上層觀眾席共計(jì)4 500席，27個(gè)安全出口布置如圖1所示，各安全出口均位于觀眾席中部，縱走道與安全出口聯(lián)系順暢。安全出口（象眼）的設(shè)計(jì)寬度均為1.8 m。通向各個(gè)安全出口的上縱走道和下縱走道寬度均為1.2 m，安全出口兩邊的次要縱走道寬度也為1.2 m。

圖1 上層觀眾席27個(gè)安全出口布置

上層18 m標(biāo)高觀眾室外休息平臺與15m標(biāo)高貴賓包廂層、12 m標(biāo)高觀眾室外休息平臺之間設(shè)12個(gè)樓梯，如圖2所示。東西兩側(cè)共6個(gè)樓梯，12個(gè)樓梯凈寬均為2.5 m。

圖2 18 m標(biāo)高平臺樓梯布置

2.2 貴賓包廂層疏散設(shè)計(jì)參數(shù)

貴賓包廂層共544席，設(shè)包廂及內(nèi)圈座席。包廂通向內(nèi)圈座席及其15 m標(biāo)高疏散平臺的開門寬度均為1 m。共設(shè)8個(gè)凈寬2.5 m的疏散樓梯通往12 m標(biāo)高平臺，如圖3所示。

圖3 貴賓包廂層15 m標(biāo)高平臺樓梯布置

2.3 下層看臺（臨時(shí)看臺）疏散設(shè)計(jì)參數(shù)

特別貴賓、會員貴賓、媒體等人員均按保守處理，與下層看臺及臨時(shí)看臺人員共用疏散通道，殘障人員須在協(xié)助下撤離，在本次計(jì)算中簡單設(shè)置為普通觀眾，共計(jì)7 515席。下層看臺28個(gè)觀眾席區(qū)、臨時(shí)看臺13個(gè)觀眾席區(qū)。共設(shè)28個(gè)縱走道，直通12 m標(biāo)高觀眾室外休息平臺，如圖4所示。通道設(shè)計(jì)寬度為1.8 m。

圖4 下層看臺通道布置

2.4 12 m平臺疏散設(shè)計(jì)參數(shù)

從室內(nèi)通往12 m標(biāo)高外平臺方向共設(shè)12個(gè)大門，門框?qū)? m。12 m標(biāo)高外平臺共設(shè)5個(gè)疏散樓梯通往0 m標(biāo)高地面。從出口1至出口5，疏散寬度分別為16、16、16、5、5 m，如圖5所示。

圖5 12 m標(biāo)高平臺樓梯分布

2.5 場芯人員

本次按籃球比賽設(shè)置觀眾席人員。按委托方要求，在場芯另設(shè)1 000人。場芯人員疏散與觀眾席人員疏散通道不重疊，無干擾。

3 疏散策略

為防止疏散過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的擁擠混亂局面和人群恐慌，本項(xiàng)目要求全體人員從看臺座位處開始疏散到12 m標(biāo)高大平臺的時(shí)間應(yīng)小于7 min。

1）對于體育場內(nèi)人員，緊急疏散時(shí)假定在場內(nèi)人員引導(dǎo)下有序進(jìn)行。上層普通觀眾通過30個(gè)安全出口疏散到18 m標(biāo)高觀眾室外休息平臺，并通過24個(gè)室外樓梯疏散至12 m標(biāo)高觀眾室外休息平臺；底層普通觀眾通過37個(gè)疏散通道疏散到12 m標(biāo)高觀眾室外休息平臺。

2）主席臺觀眾通過主席臺前廳2部樓梯疏散至建筑首層室外場地。

3）場芯觀眾通過1層西北、西南2個(gè)場芯出入口直接疏散至西側(cè)室外場地。

4 疏散計(jì)算參數(shù)

疏散人數(shù)考慮了體育館中可能出現(xiàn)的最多的人數(shù)，場景設(shè)定為籃球比賽滿座狀態(tài)，同時(shí)以演藝狀態(tài)的場芯人員布置狀態(tài)設(shè)置場芯人員，即：上層座位4 500人，下層座位4 286人，貴賓座位544人，特殊貴賓座位68人，會員貴賓座位204人，媒體座位50人，下層臨時(shí)座位2 879人，場芯人員1 000人，設(shè)計(jì)殘障人員座位28人，由于殘障人員無法自主疏散，且人員較少，本次把該人員按設(shè)計(jì)布置歸入下層座位中。所有疏散人員共13 559人。男女比例為4∶6，男性成人的樓層平面行走速度取1.7 m/s，女性成人取1.5 m/s。

在基于Pathfinder軟件的疏散模擬模型中，人員分布按照觀眾席位的布置方案進(jìn)行，如圖6所示。

圖6 疏散分析模型人員分布

5 模擬結(jié)果

模型中所模擬的時(shí)間，因人員所處位置、人員特性的不同以及人員選擇出口/人員疏散方向的隨機(jī)性等，所模擬出的人員疏散時(shí)間也會有所不同。因此，最終的時(shí)間為所有模擬時(shí)間的平均值。

上層看臺觀眾全部疏散出象眼（進(jìn)入18 m標(biāo)高平臺）的時(shí)間如圖7所示。

圖7 上層觀眾疏散出象眼的時(shí)間

從圖7可以看出，各象眼的疏散總?cè)藬?shù)分布不均，最大疏散人數(shù)達(dá)到225人，最少疏散人數(shù)僅111人。這是由上層看臺觀眾的分布不均引起的。疏散人流最多的象眼編號為6#～8#、20#～22#，處于東西看臺中間部位。象眼23#的疏散時(shí)間最長，為142.7 s，合2 min 22.7 s。各象眼疏散時(shí)間與疏散人數(shù)大致成比例，表明在疏散過程中各象眼的有限疏散寬度得到了充分的應(yīng)用。各象眼疏散時(shí)間差異較大，在疏散后期，大部分象眼處于閑置狀態(tài)，各疏散路徑有較大的優(yōu)化空間。

上層看臺觀眾借助24個(gè)樓梯全部由18 m標(biāo)高平臺進(jìn)入12 m標(biāo)高平臺的時(shí)間如圖8所示。從圖8可以看出，上層觀眾全部疏散至12 m標(biāo)高平臺的最大疏散時(shí)間為11#樓梯的3 min 22 s，滿足限制在4 min內(nèi)的規(guī)定。而疏散人員在12 m標(biāo)高平臺下行樓梯口的聚集，減緩了部分疏散樓梯通道的疏散速度。

圖8 上層、VIP看臺觀眾疏散到12 m標(biāo)高平臺的時(shí)間

下層看臺觀眾借助37個(gè)通道全部疏散到12 m標(biāo)高平臺的時(shí)間如圖9所示。

圖9 下層觀眾全部疏散到12 m標(biāo)高平臺的時(shí)間

從圖9可看出，除10#通道疏散速度較慢之外，其余通道均滿足規(guī)定。10#通道疏散速度較慢的原因是該出口處人流受到東北方向其他疏散口疏散人流的沖突，如圖10所示，建議在該部位采取適當(dāng)?shù)墓芾泶胧：笃趦?yōu)化設(shè)計(jì)中，在該擁堵區(qū)域設(shè)置必要的機(jī)動隔離與導(dǎo)向措施，可使鄰近該疏散出口的有效疏散寬度得到充分利用，有效降低總疏散時(shí)間，并滿足設(shè)計(jì)的疏散時(shí)間要求。

圖10 下層看臺10#通道出口處擁堵狀況

6 結(jié)語

本文通過模擬分析得到了蘇州奧林匹克體育中心體育館的疏散結(jié)果，針對館內(nèi)觀眾7 min內(nèi)疏散完成的困難點(diǎn)，給出了優(yōu)化建議，使疏散時(shí)間得到有效降低并能滿足設(shè)計(jì)要求。分析研究的結(jié)果可為后期設(shè)計(jì)安全的疏散路線并實(shí)施有效管理提供參考，從而實(shí)現(xiàn)觀眾的順暢、安全疏散。