基于行為心理學的高校辦公樓應(yīng)急疏散仿真研究

高嘉璐

（遼寧工程技術(shù)大學，遼寧 阜新 123000）

0 引 言

高校辦公樓是學生群體與高校教師群體較為集中的場所，同時，突發(fā)事件也較為頻繁，這將給廣大教職工的人身和財產(chǎn)安全造成極大威脅，高校辦公樓通常聚集大量的教師及高校學生，因此建筑物的多種人員火災(zāi)協(xié)同疏散問題也成了一大難點對此國內(nèi)外的一些學者對此做了一些研究。劉久文通過分析在火災(zāi)中的行為和建筑物的安全疏散條件得出結(jié)論導致人員傷亡的重要因素為能否在建筑物內(nèi)創(chuàng)造安全疏散的“安全環(huán)境”。肖國清等根據(jù)行為心理學的原理，通過系統(tǒng)動力學，研究建筑火災(zāi)疏散過程中，人的行為隨時間動動態(tài)變化的過程，得出了人在火災(zāi)中的基本行為模式。宋譯根據(jù)受災(zāi)人員在火災(zāi)發(fā)生時所表現(xiàn)出來的生理和心理特點以及建筑物的特點，研究建筑物火災(zāi)中人的行為可靠性。徐麗敏通過分析大型交通樞紐的客流集散特點借此分析提高人口疏散效率，規(guī)劃更優(yōu)疏散路線的目的。袁春燕等探究人在火災(zāi)環(huán)境下的行為心理對疏散效率的影響，通過模糊邏輯方法，應(yīng)用模糊集合、模糊規(guī)則和隸屬度函數(shù)量化人的行為心理，研究其對疏散速度的影響;郭惠通過闡述人員疏散的重要性、火災(zāi)情況下人員疏散時遇到的三種相互作用以及影響疏散行為的因素，為火災(zāi)中研究人員安全疏散提供了理論基礎(chǔ)。

1 行為心理量化方法

行為心理學是現(xiàn)代心理學的一個分支，研究方向是外界刺激對人的行為可能產(chǎn)生的無意識干涉，而本文中使用的方向是在固定的外界刺激下，在無意識的情況下人受到恐慌及羊群效應(yīng)的心理作用，對火災(zāi)疏散整體造成的疏散時間的影響。行為心理學量化方式普遍是以結(jié)果為導向 ，即對事物有清晰的了解并建立標準。本文運用模糊理論的量化方法，對客觀事實進行量化歸納總結(jié)，選擇羊群效應(yīng)及互助心理的作用作為模糊輸入量，確定輸入量在各模糊集合中的影響程度，得出在心理行為影響下的初始疏散速度，增加本次疏散模擬的準確性。

2 高校辦公樓火災(zāi)人員疏散軟件和研究對象介紹

2.1 模擬對象簡介

圖1為遼寧工程技術(shù)大學北校區(qū)高校辦公樓現(xiàn)場照片與BIM 模型的對比圖。建筑一共4 層，建筑總高度20.6 m，建筑面積為4 492.14 m。一層為弓字形平面，如圖2所示，二三四層為一字型平面。辦公樓共有三部樓梯，其中疏散樓梯有兩個，都位于建筑北側(cè)；一層配有12 間辦公室，80 人會議室和15 人會議室各兩間，二層配有12 間辦公室，60人會議室兩間，三四層配有16 間辦公室，兩間60 人會客廳，1 間15 人會議室，兩間校長（書記）辦公室。

圖1 遼寧工程技術(shù)大學辦公樓現(xiàn)場照片與BIM 模型對比圖

圖2 遼寧工程技術(shù)大學辦公樓一層平面圖

2.2 模擬軟件及疏散模型簡介

2.2.1 模擬軟件pathfinder

Pathfinder 是一套直觀、易用的新型的智能人員緊急逃生疏散模擬評估軟件。軟件以人物為基礎(chǔ)的模擬器，通過定義每個人員的參數(shù)如：人員數(shù)量，行走速度，疏散路線的選擇以及距離，來規(guī)定整體模擬過程中的不同個體之間各自的逃生路徑，并計算出模擬的時間。Pathfinder 優(yōu)點是軟件允許內(nèi)部建模，并且內(nèi)部建模簡便且可輸出，如果有已建立的模型可以CAD 或FDS 格式導入，不用再次建模。Pathfinder擁有兩種移動模擬模式，分別為Steering 模式和SEPE 模式。Steering 模式用于模擬建筑物的理論疏散極限。在SEPE 模式里，模擬會更加貼近現(xiàn)實，更貼近人的行為規(guī)律。

2.2.2 BIM 安全信息模型及Pathfinder 安全應(yīng)急疏散模型

將BIM 安全信息模型進行簡化，如圖3所示，在Pathfinder 中重新建立模型，如圖4所示，只保留樓地面、樓梯和門等，輸入人員數(shù)量、人員性別比例、人員體征、人員速度的數(shù)據(jù)和設(shè)定好疏散路線進行模擬。

圖3 BIM 模型

圖4 Pathfinder 安全應(yīng)急疏散模型

3 高校辦公樓火災(zāi)人員疏散模擬

3.1 設(shè)置疏散模型參數(shù)

（1）設(shè)定人員分類與數(shù)量：經(jīng)實地調(diào)查后，考慮到建筑物緊急疏散中人員集中度和位置對疏散的影響，設(shè)置本辦公樓常住人口為120 人，同一時間內(nèi)流動人員數(shù)量約為常住人口數(shù)量的20%（約24 人）隨機分布于建筑各處，并假設(shè)二樓西側(cè)會議室正在使用增加60 人。

建筑物共四層，一樓辦公室共有12 間，每間辦公室兩人，大會議室兩間0 人，一層共24 人。二層辦公室共12 間，每間兩人，大會議室一間0 人一間60 人，二層共84 人。三層16 間辦公室，每間辦公室兩人，并有兩間校長室，兩間秘書室共四人，三層共36 人。四層共16 間辦公室，每間辦公室兩人，并有兩間校長室，兩間秘書室共四人，四層共36 人。

（2）設(shè)定人員性別比例：本次模擬的高校辦公樓性別比例設(shè)定為1：1。

（3）設(shè)定人員體征：模擬人員疏散計算中，需考慮現(xiàn)實場景因素結(jié)合，確定人員身體參數(shù)如表1所示。

表1 人員體征數(shù)值

（4）根據(jù)模糊理論設(shè)定人員速度：緊急疏散模擬疏散速度的取值為（1.27 ～1.31）：

1）對照組人員速度設(shè)定。為觀察更準確心理學影響的情況，本文采用設(shè)置對照組的方法，設(shè)定對照組人員速度為（1.27 ～1.31）中隨機取值，人的行為模式設(shè)定為到任意出口 。

2）在心理影響下的人員速度設(shè)定。模糊理論是對客觀規(guī)律的總結(jié)，需要大量前期工作，本文采用調(diào)研問卷的形式及參考文獻來制定模糊判定規(guī)則。其中模糊集合建立為{極快 快速 中速 慢速}，再為其賦予對應(yīng)具體數(shù)值Z={極快 快速 中速 慢速}={1.31 1.29 1.28 1.27}。根據(jù)問卷調(diào)查分析，常住人口均為25 ～60 歲的中、老年群體，平均速度將低于流動人口18 ～24 歲青年，因此常住人口速度小于流動人口。在心理影響下的人員速度設(shè)定如表2所示。

表2 人員速度值

（5）人員心理各自形成的不同疏散路線設(shè)計：

1）極度恐慌人員疏散路線設(shè)定。人在極度恐慌的心理作用下，往往表現(xiàn)為“應(yīng)該去做而不去做”，人們雖然意識到火災(zāi)發(fā)生，卻因為極度恐慌而產(chǎn)生躲在房間里和跳樓等不理智的行為。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查，極度恐慌的人員占6%，即有14 人極度恐慌，在軟件模擬中，在每一層隨機抽取人員，設(shè)置他們的行為為原地停留30 s。

2）羊群效應(yīng)。人們受羊群效應(yīng)的影響，會產(chǎn)生從眾心理，導致某一個疏散口擁堵，也會因為“領(lǐng)頭羊”的失誤，使一群人錯過最佳逃生疏散時間。在本次問卷調(diào)查中，辦公樓的常駐人員產(chǎn)生羊群效應(yīng)的心理為27%而流動人員產(chǎn)生羊群效應(yīng)的心理為67%。在Pathfinder 軟件中設(shè)置88 名常駐人員會朝著幾個最常用的出口撤離，32人會朝著另外的出口撤離；設(shè)置流動人員56 人會朝著幾個最常用的出口撤離，28 人會朝著另外的出口撤離。

（6）其他設(shè)置。設(shè)定辦公人員和流動人員在模型中的位置，由于辦公人員位置較為固定，設(shè)定其都在辦公室中辦公，而流動人員大多是學生，只會短暫停留在辦公室內(nèi)，所以設(shè)定流動人員隨機分布在辦公樓各層的走廊中。

3.2 正常疏散模擬與在心理影響下的疏散模擬及其結(jié)果分析

在本次模擬中共疏散204 人，其中正常疏散模擬用時97.5 s，在心理影響下的疏散時間為120.3 s。通過對比圖5和圖6發(fā)現(xiàn)，在疏散的前中期二者曲線趨勢近似相同，而在疏散末尾，受羊群效應(yīng)和極度恐慌的影響下的個別人會拉長自身疏散時間，導致模擬結(jié)果的總時間變長。

圖5 正常疏散模擬時間-人數(shù)曲線

圖6 在心理影響下的疏散模擬時間-人數(shù)曲線

4 優(yōu)化

在心理影響下疏散時間比正常模擬的疏散時間延長了22.8 s，本次模擬中，位于辦公樓西側(cè)的60 人會議室內(nèi)，較為容易發(fā)生羊群效應(yīng)且再次處也極易發(fā)生疏散口的擁堵而導致的極度恐慌現(xiàn)象，所以高校辦公樓需要合理安排空間使用，盡量減少流動人口的聚集，采取流動人員分散在二層西側(cè)和東側(cè)的會議室的措施，可以緩解西側(cè)的疏散樓梯口，增加東側(cè)疏散口的利用率，進而減少疏散時間。其次，針對本辦公樓流動人員要進行疏散演練，以提高對辦公樓疏散出口的熟悉程度，也能降低極度恐慌的人數(shù)，減少流動人員因心理因素影響的疏散時間。

5 結(jié) 論

高校辦公樓由于人員流動性大，人員年齡導致身體素質(zhì)和行為心理情況各不相同，所以除了高校寢室外，高校辦公樓也是目前高?；馂?zāi)疏散研究一大重點。本文通過對遼寧工程技術(shù)大學北校區(qū)辦公樓實地調(diào)研，繪制1：1 的bim 模型，通過模糊理論的方法，將人們的行為心理量化到火災(zāi)疏散速度中，得出更貼近實際的火災(zāi)疏散時間，并進行優(yōu)化分析，以期為各大高校辦公樓制定火災(zāi)疏散措施提供理論指導。