高层建筑火灾疏散与紧急避难设计.docx

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1、 四川理工学院毕业设计(论文) 高层建筑火灾疏散与紧急避难设计学 生：刘 佳 学 号：12031040112专 业：安全工程班 级：2012级1班指导老师：罗智文 四川理工学院化学与环境工程学院二一六 年 六 月四川理工学院毕业设计（论文） 英文摘要高层建筑火灾疏散与紧急避难设计摘要 高层住宅建筑占到我国高层建筑的一半以上，由于其垂直高度高，发生火灾时火势蔓延快、扑救难度大，往往会造成比较严重的人员伤亡。一方面，近年来高层住宅建筑发展过快，我国针对高层住宅建筑的消防设计与安全管理还不太完善；另一方面，通过对国内外人员安全疏散的现状研究发现对人员密集的公共场所的研究多，而对高层住宅人员安全疏散的

2、研究比较少。而人面临火灾时，在不同的环境下也会有不同的表现；另外，火灾时人员疏散方式的有效性直接影响着人员疏散的效率。 如何在安全疏散允许的时间内，能够让人员和财产快速地疏散转移，避免火灾产生的高温和烟气的危害，这就是高层建筑火灾安全疏散设计的根本目的。在高层建筑发生火灾后，建筑物内疏散人员如何在最短的时间，安全有效地疏散到安全地带，是人员疏散成功的重要步骤。这时如何避免在火灾中受害的避难设计显得尤为重要。关键词：高层建筑 火灾伤害 人员疏散 行为 决策 High-Rise Building Fire Evacuation and Emergency Evacuation DesignAbst

3、ract The number of high-rise building is more than 50% of all high-rise buildings in China. Because high-rise building has high uprightness altitude, once it is on fire, the fire smoke will be spread rapidly and hardly to put it off. Even worse, it may cause serious casualty. On one side, the fire d

4、esign and safety management of high-rise building can not satisfy occupants safety requirement. On the other side, the fire evacuation research of pubic places is very popular, but it is lack of studying at fire evacuation of high-rise building. People will have different action in different surroun

5、dings when they are in fire Therefore, how to let personnel and their property quickly evacuated in a short time and avoid the harm from high temperature and flue gas generated by the fire. Thats the final pupose of design to make a safety evacuation when the high-rise building was fired. Once it ha

6、ppened, a vital step is evacuating to a safe area from the building in the shortest time safe and effective, At this time, a shelter design of how to escape from the fire is particularly important.Key words: high-rise building, fire damage, evacuation, behavior, decisionI四川理工学院毕业设计（论文） 目录目录中文摘要I英文摘要

7、II1 绪论11.1 引言11.2背景及意义11.3 国内外研究现状21.3.1安全疏散理论研究进程21.3.2 国内研究现状21.3.3 国外研究现状21.4 高层建筑火灾的主要危险性因素31.4.1 高层建筑火灾特点31.4.2高层建筑火灾的致害因素41.4.3人流密度对安全疏散的影响61.5灭火救援的难度61.6 电梯疏散71.6.1 电梯疏散特点71.6.2电梯疏散的隐患82高层建筑概况92.1高层建筑平面布置图92.2建筑物的符合性102.3高层建筑周边环境103 火灾疏散与避难设计123.1安全疏散基本要求123.1.1安全疏散设计的基本原则123.1.2传统疏散存在的问题123.

8、2 安全疏散时间133.2.1室内火灾的发展进程133.2.2 实际安全疏散时间153.2.3 安全疏散时间计算173.2.4 安全疏散距离213.3 建筑物内部影响疏散的因素213.3.1建筑内需要疏散人数213.3.2建筑实例建筑节点22 3.3.3高层建筑疏散通道选择223.4 人流速度的影响因素223.4.1单向人流速度223.4.2迈步频率与前向距离的关系243.4.3步幅与前向距离的关系243.5 考虑火灾产物对疏散的影响243.5.1 火灾产物对疏散速度的影响243.5.2 火灾产物对人员身体的影响253.6避难时间284 数据计算294.1传统疏散方式的时间计算294.2烟气的

9、影响324.3避难时间计算325 结论34参考文献35致谢37附录1高层建筑平面布置图38附录2高层建筑剖面图39III四川理工学院毕业设计（论文） 1 绪论1 绪论1.1 引言 随着我国城市化的快速发展，城市建筑用地越来越少，导致我国主要城市中的高层建筑越来越多。据统计，在现在已有的高层建筑中，超过半数的高层建筑是居民住宅建筑。在我国发展高层建筑已成为不可避免的趋势时，由于高层建筑的内部结构复杂、层数多、垂直高度高、人员密集，一旦发生火灾等紧急情况，将造成十分巨大的损失。1.2背景及意义 据估计，目前我国已有的高层建筑数量超过15万栋，而且近些年来高层建筑火灾更是多不甚数，严重影响到了人民生

10、命安全和财产安全。近年来一些主要城市的高层建筑发生火灾事故的实例，反映了高层建筑火灾的现状不容乐观1。 据统计，自2006年以来，我国每年发生的火灾事故平均数量将近20万起，见表1.1。表1.1 我国近十年火灾事故损失年份年火灾数量(次)死亡人数（人）直接经济损失（万元）2006222,7021,51778,4462007163,5211,418112,5152008136,8351,521182,2022009129,3811,236162,3912010132,4971,205195,9452011125,4171,108205,7432012152,1571,028217,7162013

11、388,0002,113485,0002014395,0001,817439,0002015338,0001,743395,000 由表1.1可见，对于高层建筑的现实状况非常具有威胁性：每年发生数量多，造成的经济损失重，人员伤亡大等，而且近几年还具有增多的趋势，到目前为止高层建筑火灾疏散已经成为了急需解决的重要问题。 对于现在高层建筑火灾所面临的安全疏散的问题，从高层建筑的特点分析其火灾的特点，即火势猛、蔓延快、疏散难、伤亡重、结构耐火性差、灭火救援难等，进而提出需从导致高层建筑火灾的设计、管理、装修等环节处着手，从源头上预防和杜绝火灾，将灾害后果降到最低程度。特别强调，若有人身处高层建筑火灾

12、威胁之中，面对突如其来的灾难应立足自救互救，走出误区，采取明智的安全逃生策略，有效地降低人员的伤亡2。1.3 国内外研究现状1.3.1安全疏散理论研究进程由于火灾的危害性严重的影响人民生命财产安全，所以在火灾中的人员疏散研究已经在国内外持续了很多年。有的学者指出，直至目前为止，可以认为在有关方面的研究分为三个阶段： 1、初期发展阶段 20世纪80年代之前的时间，可以被认为是人员安全疏散研究的初期发展阶段。在此期间，尽管取得不少收获，但是这方面的研究还是不够完善，不够系统。而在其60年代到70年代，随着因火灾事故的原因导致人员伤亡和财产损失越来越大，致使人们对火灾中人员安全疏散问题的重视程度逐渐

13、增加，参加研究的人数也大大增加3。 2、第二阶段20世纪80年代至90年代末，可被认为是研究的第二阶段，即使是逐渐成熟的阶段。在此期间，有关研究工作取得了重大的进展，而且开始发展人员疏散的理论模型。 3、第三阶段 第三阶段的伊始，是由于1998年8月，在沃尔斯特（Ulster）大学召开的大规模的国际研究讨论会，其特点是人员疏散模型研究的更加深入。1.3.2 国内研究现状 在我国最早的火灾研究，开始于20世纪80年代，当时国内的有关机构对进行大量的科学实验研究，取得了非常多的成果。之后，在1997年，陈全博士在陈宝智教授的指导下，就火灾疏散中人员的行为特征，对人员在火灾疏散中的逃生行为进行了计算

14、机模拟实验4；2002年张培红博士对人员疏散行为进行了科学实验研究。2007年，赵道亮博士对人员在建筑物发生火灾等紧急情况下的疏散行动中，疏散人员出现的心理行为进行了模拟实验5。1.3.3 国外研究现状 国外对于火灾的研究较之国内要稍早一点，开始于20世纪70年代初期对火灾情况下的疏散人员的逃生行为的研究。之后在1974以及1978年，先后进行了第一次与第二次的国际研究会，对疏散人员在火灾中的逃生行为进行了探讨6。第四次，关于对疏散人员在火灾中的逃生行为探讨国际研究会，在1998年8月于北爱尔兰进行的，主要进行了关于人员疏散的研究成果的探讨。在911事件之后，全球范围内的研究学者，先后在马来西

15、亚以及英国召开两次了关于高层建筑安全疏散的研究会。在现阶段国际上对于建筑火灾时安全疏散的研究，主要的研究方向在一下三个方面：1、 疏散模型的开发以及改进，加入疏散人员的行为因素，考虑行动不便的疏散人员的疏散行为以及对全体疏散人员疏散的阻碍。2、 在火灾情况下，疏散人员的逃生行为以及火灾产生的有毒烟气的影响。3、 疏散模型在防火消防设计及评估中的应用。1.4 高层建筑火灾的主要危险性因素1.4.1 高层建筑火灾特点 1、火势蔓延快，途径多。高层建筑内部结构复杂，楼梯间、电梯井、通风管道等竖向井道都将在火灾时成为火势蔓延的途径。如果这些井道的防火分隔处理不够完善，发生火灾时就会成为火势迅速蔓延的途

16、径，尤其是宾馆、图书馆办公楼等高层建筑，一般室内可燃物较多，一旦发生火灾，蔓延速度更加迅速7。根据测定，在火灾发生的初期阶段，因为空气对流的原因，在水平方向上的烟气传播速度较慢，只有0.3米每秒，而在火灾燃烧的猛烈阶段，在烟气在井道里的扩散速度将会达到34米每秒。假如一座高度为100米的高层建筑发生火灾，在竖向井道空气流动畅通的情况下，只需要30秒左右的时间，烟气就能顺竖向管井扩散到顶，其扩散速度是水平方向的十倍以上8。 2、疏散困难。高层建筑物的特点：一是楼层较高而且层数多，垂直距离长，疏散到地面所需要的时间长；二是人员较为集中，疏散时人员行走速度较慢；三是发生火灾时由于竖向井道的空气流动畅

17、通，加速火势和烟雾向上蔓延9。在我国消防部门配置的登高消防车数量稀少，并不能满足安全疏散和补救火灾的需要。因此一般高层建筑发生火灾时，主要的逃生途径分为楼梯和电梯；普通电梯在发生火灾时因为不妨烟火或者停电等原因将无法使用，消防电梯能够疏散的人员也有限；因此在高层建筑火灾时安全疏散主要是靠楼梯，而楼梯间一旦有烟气扩散，也将严重影响疏散速度。3、扑救难度大。高层建筑一般高度有数十米，有的甚至达到数百米，发生火灾时从外部进行的扑救难度相当大。一般要自足于自救，这主要靠室内的消防设施。但是由于目前我国消防技术条件有限，高层建筑内部的消防设施还不够完善。因此，扑救高层建筑火灾时往往会遇到较大的困难10。

18、1.4.2高层建筑火灾的致害因素 1、火灾烟气的毒害性：火灾烟气的毒害性具体表现在以下四个方面； 第一，火灾时建筑物内部的大部分物质将会被燃烧，导致建筑内发烟量大，烟气中含氧量往往低于人们生理正常所需要的数值。由参考文献知11：表1.2 空气中含氧量与人的反应状况空气中氧气比例人身体的反应状况肌肉能力下降四肢无力、意识混乱昏迷短时致死 由上表可以看出，当着火房间内气体中的含氧浓度低于6%时，在短时间内人们将因缺氧而窒息死亡。而当含氧量在6%到14%之间，疏散人员虽然不会在短时间内死亡，但也会因失去活动能力和智力下降，导致不能逃离火场最后葬身火海。根据实际情况可以得出；在实际的着火房间中氧气的最

19、低浓度可达到3%左右，可见，再发生火灾时，人们要是不及时疏散是非常危险的12。其次，烟气中含有各种有毒、有害气体，如：一氧化碳、氢氰酸、氯化氢等。据统计火灾中死亡人数大约80%是由于大量烟气和有毒气体窒息或者中毒死亡的。表1.3空气中二氧化碳含量与人的反应状况物质占空气比例症状一氧化碳0.5%呼吸半小时死亡一氧化碳1%1-2分钟中毒死亡二氧化碳0.5%短时间内有生命危险二氧化碳10%接触几分钟致死 第三，烟气中的悬浮微粒也是有害的，危害最大的是颗粒直径小于10um的飘尘，它们肉眼看不见，但能长期飘浮在大气中，少则数小时，长则数年，粒径小于5um的飘尘，由于烟体扩散的作用，能进入人体肺部粘附并聚

20、集在肺胞壁上，可随血液送至全身。引起呼吸道病和增大心脏病死亡率。火灾中这类因素危害并不会在短时间内致命，但是会影响身体健康13。第四，在火灾中烟气具有非常高的温度，这对疏散人员是一个非常大的危害。在着火的房间内，烟气温度可高达数百摄氏度甚至上千度。在火灾安全中，人与热物体的接触已不重要，而火场环境与热辐射则是对人员造成烧伤的重要因素。人能忍受的环境温度为14：表1.4 人在高温中的忍耐时间温度（)忍耐时间62一定有限时间120大约15分钟140大约5分钟175小于1分钟人在火灾中能够忍受的热辐射量为15：表1.5 不同时间内能忍受的热辐射量时间辐射量长时间0.12W/cm215秒左右0.40W

21、/cm2几秒钟1.2W/cm2综上所述 火灾造成的烟气的毒害性可归纳为：缺氧、毒害、尘害、高温，其中烟气的毒害性则是发生火灾时引起人员伤亡的最主要因素。2、火灾烟气的减光性：我们知道可见光波长为=0.40.7um，但是火灾中烟气中烟粒子粒径为几微米到几十微米，即，所以这些粒子对可见光是不透明的，即对可见光有完全的遮蔽作用。当烟气弥漫时，可见光因受到烟粒子遮蔽而大大减弱，能见度大大降低，这就是烟气的减光性。同时，再加上烟气中的有些气体对人的肉眼有极大的刺激性，如HCl、NH3、HF、SO2、Cl2等等，使人睁不开眼，从而使人们在疏散过程中的行进速度大大降低。 普通人的视力所能达到的范围称为能见距

22、离或视程。当发生火灾时，疏散通道上的能见距离在整个疏散过程中都应给予保障，这个保证安全疏散的最小能见距离称为极限视程D，根据实际情况来看，疏散时允许的烟浓度或者必要的可见度如下表16：表1.6疏散允许的烟浓度及可见度对建筑物的熟悉程度烟浓度(减光系数)可见度D不熟悉0.15/m13m熟悉0.5/m4m但是严格来说，可见度并非是只有烟的浓度来决定的，在火灾环境中，可见度还受目标的亮度、颜色、环境和周围亮度等因素影响。所以烟浓度和可见光的对应关系不是绝对的。 3、火灾烟气的恐怖性：发生火灾时，特别是发生爆燃时，火焰和烟气冲出门窗孔洞，浓烟滚滚，烈火熊熊，使人们产生了恐怖感，常常给疏散过程所造成混乱

23、局面人员密度的增高会使有的人失去活动能力，有的甚至失去理智，感情单纯化，更增强了不安感。疏散通道被烟和火隔断，疏散门上琐，或有障碍物时，疏散人员左右乱窜，互相撞倒，使人更加惊慌失措，最终陷入恐慌状态。所以烟气恐怖性的危害也是很大17。1.4.3人流密度对疏散的影响 根据高层建筑中不同的房间构造以及功能用处不同，其中的人员密度必定不相同，所以在房间人员密度的不同，影响到了房间中的人员能够安全撤离到安全疏散通道的时间长短，也影响了安全疏散的时间长短18。表1.7 不同类型建筑的人数密度类型密度（人每平方）住宅0.1-0.2食堂0.5-0.8商业楼0.2-0.5学校教室0.7-1.0在一般情况下，在

24、疏散通道中的人均占有面积是m2/人时，那么这个疏散通道中就非常有可能会出现人员踩踏的危险事故；而在人均占有面积是m2/人时，就会发生疏散人员相互挤推或者身体紧贴的情况。所以，在发生火灾等紧急情况下，疏散通道中非常容易发生疏散人员因踩踏、推挤而产生伤亡的事故19。因此，在安全疏散设计之中，需要考虑到，在疏散通道中，为确保疏散人员在疏散过程中的安全性，有必要将人均占有小面积的最小值控制在m2/人，所以对应的可以得知，疏散通道内的最大人流密度为 人/m2。1.5灭火救援的难度 对于高层建筑，一旦发生火灾，因为它的建筑特点和普通建筑有非常大的差别，会导致消防扑救行动异常困难。 1、攀登困难，不易接近着

25、火点根据资料显示，一位年轻的消防人员，假如携带两盘水带和一支水枪徒步登楼进行消防灭火行动，在徒步攀登的高度比超过20m时，该消防人员还能将体力保持在正常水平，但是一旦超过这个高度，那么消防人员的体力将会大打折扣，以至于不能正常的完成灭火行动。所以当高层建筑发生火灾时、因为消防人员需要徒步攀登，这样不仅仅会非常的损耗体力，而且还会和从上面楼层疏散下来的疏散人员进行反向运动，使疏散行动以及扑救行动都会被减缓，而且在发生火灾的情况下，因为火灾产物的形成以及蔓延都非常地迅速，会使周围环境的热辐射在短时间内变的很强强、烟雾变浓等，耽误疏散行动和救援行动。 2、供水困难，缺乏登高消防手段目前在我国的一般的

26、消防车的工作高度大概是24m左右，而有消防云梯的登高消防车一般可以达到3048m。普通消防车在为建筑物内的消防系统输水时的供水高度最多也就是50m的高度；所以，在高层建筑发生火灾时，建筑物超过50m的高层部分，将无法依靠消防车提供的室外消防手段进行灭火行动。 3、烟雾毒气大、排烟困难 对于某一些高层建筑，因为没有遵循国家的规范规定来安装排烟系统以及正压送风系统，导致这类高层建筑在发生火灾时，由于排烟系统的不完善使火灾产生的烟雾以及毒气快速地聚集在一起，浓度快速增加威胁疏散人员的生命安全。对于这种情况，只能够及时让消防人员佩戴空气呼吸装置，在最短的时间打开楼梯间、走廊内等处的外窗，方便于烟气的排

27、放，使疏散人员能够安全疏散。而且发生火灾时，高层建筑的电梯井、楼梯间等各种竖井都会起到烟气在垂直方向上快速扩散的作用。那么在外部救援的如此艰难的情况下，会使得疏散人员更加需要依靠自救，使用建筑物内的疏散设施，进行快速有效的疏散运动，以便于在最短的时间内到达安全区域。1.6 电梯疏散1.6.1 电梯疏散特点1、电梯疏散的特点体现于电梯的运输量大以及人员运输时间短，疏散人员体力消耗小。而高层建筑在设计时对电梯的运输能力具有一些规格的要求，见下表。表1.8 高层建筑电梯上行高峰时5分钟的运输能力要求建筑类型要求达到的人数比重（%）运输需要时间（min）高层住宅5-767-100高层办公楼13-182

28、9-40 2、电梯的疏散速度快。因为电梯在运行时是垂直方向运动的，所以电梯在竖直方向的运动时间比疏散人员在竖直方向上运动的时间少几倍或十几倍。 3、方便疏散人员在疏散时对疏散路线的辩认。梯是疏散人员平时在高层建筑中非常受欢迎的垂直交通工具，所以疏散人员也非常熟悉到电梯的路线。在发生火灾等紧急情况时，疏散人员会习惯性的选择电梯作为逃生路线。1.6.2电梯疏散的隐患1、电梯本身的安全隐患。由于电梯本身不具备防水功能，灭火系统喷洒的水会导致电梯的某些电器部件、电气线路等出现故障或损坏，电梯因此会停止运行。2、烟气侵害。在高层建筑中，由于电梯厢与烟气有一定的“活塞效应”，很容易把楼道中的烟气吸入电梯井

29、道，使烟气扩散到电梯厢内和其他未起火的楼层。3、电梯供电。因为火势的蔓延或者人为的原因，而不能保证电梯的正常供电，会使电梯失去电力而停止。32四川理工学院毕业设计（论文） 2 高层建筑概况2高层建筑概况2.1高层建筑平面布置图某高层住宅式建筑，占地1023.62m2，建筑高度为38.45m，共计12层。1至11层为4户大户型，12层为24户小户型。设有4部楼梯和4部电梯，具体平面布置图如下：图2.1 该高层建筑底层平面布置图图2.2 该高层建筑剖面图2.2建筑物的符合性 1、安全出口根据建筑设计防火规范GB500162014第5.3.1条得知一类高层建筑的每个防火分区的最大允许面积为1500m

30、2，而这座高层建筑物的底层拥有最大建筑面积为1023.62m2，所以可以将每一楼层划分为一个防火分区。由图2.1可以看出： 建筑设计防火规范5.5.2条以及5.5.9条，建筑物内建筑面积大于1000m2的每一个防火分区，至少需要两个安全出口，且相邻的安全出口距离不能小于5m。条件符合。 建筑设计防火规范5.5.3条，楼梯间要直通室外，而且通向室外的疏散门向外开启。条件符合。 2、疏散通道 建筑设计防火规范5.5.17条，对于一级耐火等级的高层建筑物内，直接通向疏散通道的房间，到最近的安全出口的直线距离不超过40m。 而根据图4.1中的数据可以算出最远距离为10.77m,所以该建筑物条件符合。根

31、据表3.4，可以得知高层建筑物首层疏散通道的宽度不能够小于1.4m。图示宽度为2.4m符合条件；疏散门宽度不能小于1.2m。图示宽度为1.4m符合条件。 3、电梯 根据建筑设计防火规范5.5.4条规定，自动扶梯以及电梯是不能安全疏散措施的。所以在本次设计计算中将不考虑电梯的疏散能力。 4、疏散楼梯间 根据有关规定： 楼梯间内不能设置垃圾道以及可燃物贮藏室； 楼梯间内不能有影响疏散的障碍物； 楼梯间不能设置运输液体的管道。2.3高层建筑周边环境可以从图中看出该建筑周围的建筑物较多，建筑密度比较紧密。在紧急情况下一般选用离该建筑物200m左右的学校操场作为避难点。根据当地气象局网站公布的数据显示：

32、当地气候常年最多风向是静风；次多风向：6、7、8月为北风，其余各月为东北偏北风。因为在建筑发生火灾时，疏散人员应该选取上风口或者两侧进行避难。从图中可以看出两个避难场所分别位于建筑物两侧，符合要求。图2.3该高层建筑周围环境四川理工学院毕业设计（论文） 3 火灾疏散与避难设计3 火灾疏散与避难设计 3.1安全疏散基本要求3.1.1安全疏散设计的基本原则 当高层建筑物内发生火灾时，为了避免高层建筑内部人员因为受到高温、烟气中毒以及建筑构件被破坏倒塌而造成人员伤亡，因此应该根据建筑物的结构、性质、人数、建筑面积及人们在发生火灾时的生理状态和心理状态，有效合理地设计安全疏散路线，使人员的安全疏散更加

33、快速有效合理。 安全疏散在设计时应该遵循以下五点基本原则: 1、在高层建筑物内的任意一个地方，需要同时有两个或两个以上的疏散方向可以提供给疏散人员疏散。 2、对于疏散路线应该争取做到：路程短捷、通道通畅、安全可靠，避免在疏散时出现人流相互交叉阻碍疏散进程，而且坚决不能出现逆流的情况。 3、在高层建筑物的屋顶及外墙上应该设置可以提供疏散人员作为临时避难所的屋顶平台、室外疏散楼梯等。在这些避难处，因为与大气连通的关系，火灾时产生的高温和有毒烟气不容易在这里停留，在这些避难处可以为疏散人员争取一些疏散时间。 4、疏散通道，过道，楼梯上的防火门，在发生火灾时必须能保持着自动关闭状态，以避免高温烟气通过

34、被打开的防火门向相邻防火区域蔓延，这样很容易影响到相邻防火区域人员的安全疏散。 5、在进行安全疏散设计时，应该要在充分考虑到疏散人员，在发生火灾时的心理状态以及行为特点的情况下，设计相对应的安全疏散设计方案。3.1.2传统疏散存在的问题 高层住宅建筑发生火灾时，目前传统的疏散方式是:房间一走廊一疏散楼梯。所以说当发生火灾时，疏散人员最先进行的运动是走出房间，通过疏散通道，完成了这一水平方向上的运动，再随着疏散楼梯进行垂直方向上的运动，然后到达底层通往室外脱险。此种疏散方式虽然是目前认为最安全的疏散方式，但通过许多的火灾案例也发现了一些问题。1、疏散时间长。由于建筑物的垂直高度和每一层楼层上的人

35、数的增加，所需要的安全疏散时间就越长。根据有关资料显示：在高度为100m以上的建筑物内，使用一座宽1.10m的楼梯，将高层建筑的人员疏散到室外，所需要使用的疏散时间见下表。而高层建筑火灾的火势蔓延非常的迅速，从起火到猛烈燃烧只需要20到30分钟，根据表3.1可知，大部分人员疏散时间超过30分钟，此时大部分疏散人员会因为疏散时间不足而被困在建筑物内。所以说，当高层建筑发生火灾时，要将人员完全疏散到安全区域是非常艰难的。表3.1不同层数、人数的高层建筑使用楼梯疏散时间（单位：min）建筑层数每层240人疏散时间每层120人疏散时间每层60人疏散时间1038199205125133078392040

36、1055226501316633 2、不适合于残疾人和行动不便的老人。对于行动不便或身有残疾的人员，他们本身的行动能力有限，平时还需要别人的帮助，在火灾这种紧急情况下通过楼梯来疏散就更加困难。 3、容易出现拥挤、踩踏现象。面对火灾危险，人们一般都比较恐慌，会争先恐后的逃生，从而导致阻塞、踩踏事件的发生。3.2 安全疏散时间在建筑内发生火灾等紧急情况时，安全疏散时间是从发生火灾人员开始疏散到火灾产生的毒害因素威胁到疏散人员之前，这段时间被称为安全疏散时间。如何在安全疏散时间内，将建筑物内的人员全部疏散，以及如何加快疏散速度都是在安全疏散设计中占有非常重要的地位。3.2.1室内火灾的发展进程室内火

37、灾的发展进程是一个从物质开始着火到最后火灾被扑灭的一个过程，在没有进行扑救火灾的条件下，即在没有阻碍火灾发展的情况下，室内火灾的发展进程可以被大致分为三个阶段：初期增长阶段、中期全面发展阶段以及末期减弱阶段。火灾产生的热烟温度是室内物质燃烧强度的重要参数，也是反映火灾状况的重要指标。在进行科学研究时，经常会使用如图示的温度根据火灾的发展进程的变化情况，描述室内火灾变化过程。 1、初期增长阶段 建筑物室内发生的火灾在该阶段有可能会出现三种情况： 最先开始燃烧的可燃物在完全燃烧之后，也不能蔓延开来将其它的可燃物点燃，火源不能得到蔓延，最终自行熄灭，火灾将不会发生。一般会出现这种情况的条件是最初燃烧

38、的可燃物数量少，而且与其它可燃物的距离相对较远，从而导致火源不能蔓延。 图3.1 火灾发展进程与稳定关系 当火灾增大到一定的程度时，因为空气不够流通或者是室内通风系统的不够完善，造成室内氧气不能满足所有物质燃烧的条件。物质的燃烧条件受到了限制，那么火灾就不会继续蔓延，将会以比较小的燃烧程度继续燃烧，或者火灾会因此熄灭。 着火的可燃物处于空气流通良好的区域，而且数量很多（至少达到了火灾蔓延的条件）的情况下，那么着火的可燃将会迅速的引燃周围的其他可燃物，从而造成室内火灾的发生。2、中期发展阶段当室内火灾增长到一定程度的时候，因为物质燃烧产生的热辐射影响，其他可燃物被气化或者热分解形成可燃气体，使室

39、内火灾更加容易蔓延，加快物质燃烧导致火灾快速蔓延至整个建筑物内，威胁建筑物内人员的生命安全。由于这个过程会将所有的可燃物燃烧，导致温度以很快的速度升高，这种现象被称为轰然。轰然是室内火灾有初期的增长阶段到中期的发展阶段必定会经过的过程，轰然也是室内火灾发展进程中比较显著的特征之一。它的出现也意味着疏散人员基本上是不能够在进行完全安全的疏散行动。室内火灾的中期发展阶段，因为受到建筑物内结构性能、灭火系统以及通风条件的影响室内的温度只能够达到一个最大值，此时燃烧物的热释放速率将会接近一个确定的值，那么火灾进程就到了可燃物稳定燃烧的阶段。一般的室内火灾中期发展阶段的燃烧时间是由室内的可燃物的数量，性

40、质以及建筑内的空气流通条件。在安全疏散设计中，多数情况是默认为灭火系统能够有效的抑制火灾的条件下，热释放速率再增加至最大值后，会保持不变。如图3.2。根据有关实验的数据统计：自动喷水灭火装置的控火失败率不到5%，几乎可以忽略。所以在可以认为室内火灾时，喷水灭火装置一旦启动，热释放速率将保持不变，从而进入可燃物燃烧的稳定阶段。图3.2 热释放速率与时间t的关系3、 末期熄灭阶段随着室内火灾的进行，可燃物逐渐消耗变少，燃烧物的燃烧强度慢慢的减小，导致热释放速率降低，室内温度也会慢慢降低。当室内温度缓慢降低，其平均温度降低到最高温度的80%时，可以认为室内火灾进行到了末期的熄灭阶段。不过由于燃烧物燃

41、烧过后的碳化物质还可以继续燃烧，会导致室内温度会保持在比较高的温度。随后碳化物质燃烧殆尽，温度以非常明显的速度下降，这时火灾结束。 以上三点是室内火灾发生时的自然发展进程，但是实际上在发生室内火灾时，总是会有人员进行扑救火灾或者使用各种各样的有效合理的消防措施来抑制火灾的发生，一直以来对于火灾的扑灭或者是抑制火灾的发生，都是在初期增长阶段采取消防措施是最有效直接的，也是减少人员伤亡和财产损失最有效的途径，所以认识室内火灾的早期增长阶段的特征，对于疏散人员进行安全疏散具有非常重大的意义。3.2.2 实际安全疏散时间疏散开始时间是由火灾发现方法、报警方法、发现火警人员的心理和生理状态、起火场所与发

42、现人员位置、疏散人员状况、建筑物形态及管理状态、疏散诱导手段等条件来决定的20。疏散行所需时间受建筑中疏散人员的行动能力、疏散通道的形状和布局、疏散指示、疏散诱导以及应急照明系统的设置等因素的影响。 1、火灾情况确认阶段：即从火灾发生到人员发现火情这段时间内，一般是通过人员或火灾探测器发现火情并报警。 2、决策反应阶段：发现发生火灾之后，建筑物内停留的疏散人员在疏散行动开始之前的决策反应时间21。这对于整个人员疏散行为过程的影响非常重要。人员接到火誉之后会有不同的反应，如有的人开始疏散并到达安全区域、有的人则想证实火警、有的人会采取灭火措施等，具有不确定和随机的特性，因此难以量化。可借助疏散行

43、动开始时间参数对其评价22。3、 人员疏散阶段：即人员从开始疏散到达安全地点的时间。一旦决定开始疏散行动后，不考虑人员心理特征等因素的影响，疏散行动所需时间的影响因素主要有人员步行速度、疏散通道的流动能力、疏散空间的几何特征等。 建筑物起火时，人员疏散时间组成如：图3.4 疏散时间组成图 由图可见，人员疏散过程可分为三个阶段：察觉火灾、决策反应和疏散运动。实际需要的疏散时间取决于火灾探测报警时间，察觉火灾后人员的决策反应，以及决定开始疏散行动后的人员疏散时间23。即有：(3.1) 注：可利用的安全疏散时间； 实际需要的疏散时间； 火灾探测报警所需时间； 发现火灾所需时间； 决策反应时间； 疏散

44、运动时间。 一旦发生火灾，需要保证建筑物内所有人员在可利用的安全疏散时间内，均能到达安全的避难场所，即有：（3.2） 一旦决定开始疏散行动后，疏散人员将不断调整自己的行为决策，以至于让自己受到的约束和障碍程度最小，争取在最短时间内到达安全疏散区域。在高层建筑物中，人流速度是约束人员疏散行为心理疏散流动能力的一个至关重要的因素。 人的步行速度随环境变化而变化。据资料统计表明：性别和年龄、烟气浓度、疏散通道照明度对步行速度都有一定的影响。如下表：表3.2 不同环境中人的步行速度状态速度(m/s)状态速度（m/s)腿慢的人1.00没腰水中0.30腿快的人2.00暗中（已知环境）0.70标准小跑2.33暗中（未知环境）0.30中跑3.00烟中（淡）0.70快跑6.00烟中（浓）0.30赛跑8.00用肘和膝爬0.30百米记录10.00用手和膝爬0.40游泳记录1.70用手和脚爬0.50没膝水中0.70弯腰走0.60