门口等候时间。最后一个离开东教学楼的学生所有用的时间就是人员疏散所需的必需疏散时间。 3.2 疏散时间模型的求解
假设第三层的特2班教室是起火房间,其中特2班学生直接获得火灾迹象,马上进行疏散,设其反应的滞后时间为60秒,即TWT +TYS +TFY = 60秒。东楼人员大部分是学生和老师,火灾信息通过应急广播系统很快传播,因而同楼的其他教室的人员会得到特2班学生及教师的警告,开始决定疏散行动。设危险信息传播的时间为120秒,即TXC = 120秒。开始疏散之前,危险探测时间、危险信息传播时间、接受信息学生的认识时间和反应时间等总的滞后时间为180秒。
由于火灾发生在三楼,其对一、二层人员构成的危险相对较小,故下面重点讨论第三层、的人员疏散问题。
必需安全疏散时间TBX除了第一部分TWT +TYS +TFY +TXC之外,就是学生疏散运动时间TYSY,它又分成6个时间段:1)教室内部;2)教室门口;3)楼道;4)楼梯;5)大厅;6)楼门口。
其中第1时间段:教室内部,L1为第k个人在教室内运动距离,Max(L1)=12米,此时教室里有很多桌椅,因此学生运动速度应该乘以系数0.5,即教室平均运动速度为3米/秒×0.5=1.5 米/秒,则Max(t1)= 12/1.5 = 8秒。
第2时间段:教室门口,由于每班50名学生,同时涌向教室门口,所以教室门口是疏散过程中的第一个拥挤瓶颈现象发生的地方。此时教师有责任组织学生有秩序地从两个门口疏散:座位为1-4排的从前门疏
散,座位为5-6排的从后门疏散,依次快速地离开班级门口。在有秩序地正常疏散情况下,按1.5米宽的门口算,门口人流量= 1人/秒,则教室门口滞后时间Max(t2)= 50÷1÷2 = 25秒。
第3时间段:楼道,南北楼道长各为54米。由于有三个楼梯,因此各班应就近选择下楼楼梯,特1班、特2班、少儿1班等三个班级应选择北楼梯下楼,常1班、常2班、常5班应选择南楼梯下楼,其余班级选择中间楼梯下楼。
这样特1班、特2班、少儿1班在楼道运动的距离为Max(L2)=27米,此段时间花费max(t3)= 27÷3= 9秒。
常1班、常2班、常5班在楼道运动的距离为Max(L2)=54+27=81米,因为南楼梯没有出口,他们需通过中间大门,因此在一楼有一段楼道运动,此段时间花费max(t3)= 81÷3=27秒。
其余班级在楼道运动的距离为Max(L2)=27米,此段时间花费max(t3)= 27÷3=9秒。
第4时间段:楼梯,楼梯级数为L楼梯=48级,下楼梯的平均速度V
下楼梯
= 3级/秒,则max(t4)= 48÷3 =16秒。
第五时间段:楼门口,由于全部学生都涌向楼门口,所以楼门口是
疏散过程中的第二个拥挤瓶颈现象发生的地方。此时学校领导应提前派人在北、西楼门口组织师生有序疏散。在有秩序地正常疏散情况下,按3米宽的门口算,门口人流量= 5人/秒,则教室门口滞后时间Max(t2)= 550÷5÷2 =55秒。
学生疏散运动时间Max(TYSY)= 8+25+27+16+55 =131秒。
学生必需安全疏散时间TBX = 180 + 131 =311秒=5分11秒 3.3 可用安全疏散时间
一般情况下,可用安全疏散时间TKY与火灾危险状态有关。 火灾的危险状态[1] 可用1)热辐射通量;2)烟气温度;3)烟气中有毒气体浓度来表示。
1)热辐射通量是指热辐射到人体皮肤表面的有效热值的数量。实验表明,当人体接受的热辐射通量超过0.25W/cm2并持续3分钟以上时将造成严重灼伤。
2)烟气温度:当上部烟气层温度高于180oC时,将对人体皮肤造成严重伤害;当烟气层下降到与人体直接接触时,烟气层温度高于100oC时,会使人直接烧伤。资料显示,在71oC的烟气中待60秒或在82oC的烟气中待30秒、在100oC的烟气中待15秒就可以造成皮肤的二级烧伤。
3)有毒气体浓度:在烟气层下降到人员呼吸高度1.5米左右时,CO浓度达到0.25% 就可以对人构成严重伤害。
此外,缺氧窒息和辐射热也是致人死亡的主要因素,研究表明:空气中氧气的正常值为21%,当氧气含量降低到12%~15%时,便会造成呼吸急促、头痛、眩晕和困乏,当氧气含量低到6%~8%时,便会使人虚脱甚至死亡;人体在短时间可承受的最大辐射热为2.5kW/m2 (烟气层温度约为200℃)。
可用安全疏散时间是一个不确定值,与火灾程度等级、教学楼建筑材料及教室桌椅门窗材料耐火性能等因素有关。它与火灾程度等级成反
比,越严重的火灾,可用安全疏散时间越短。如果教学楼建筑材料及教室桌椅门窗材料耐火性能不好,易燃且含有害成分,则可用安全疏散时间越短。
3.4 模型补充说明:
以上的分析是按一种很理想的条件进行的,并没有进行任何修正。实际上人在火灾中的行为是很复杂的,尤其是没有经过火灾安全训练的人,可能会出现盲目乱跑、逆向行走等现象,而这也会延长总的疏散时间。
该模型是一个人员疏散分析模型的基础,目前属于理论上的模型,以上的计算结果都是通过手算计算得到的。模型中的人员运动速度是作者本人通过多次在不同人员密度条件下,试验而得到的。而预测的疏散时间是根据建筑物的结构特点和人员运动速度计算而得到的。在该例中起火教室的反应滞后时间为60 秒 ,这是从开始着火时刻算起的。预移动时间与不同类型的建筑物、建筑物中人员的自身特点和建筑物中的报警系统有着很大的关系,它是一个很不确定的数值。教室门口和楼门显然是制约人员疏散的一个瓶颈。
另一方面,学校还应多增加一些消防设施,每个教室都该配备灭火器;学校还应加强学生消防意识的培养和教育,形式可以多样化、新颖化,比如做报告,上实践课,做消防演习等等。让他们了解一些消防逃生的常识,学会一些消防器材的使用,并让他们对自己所使用的教学楼有充分发认识和了解,一旦发生火灾好知道采取何种疏散方法才能在最短的时间内到达安全区域。
附件:火灾自救口诀 熟悉环境,暗记出口。 通道出口,畅通无阻。 扑灭小火,惠及他人。 明辨方向,迅速撤离。 不入险地,不贪财物。 简易防护,蒙鼻匍匐。 避难场所,固守待援。 缓晃轻抛,寻求援助。 跳楼有术,虽损求生。
参考文献:
[1] 公安部消防局编,中国火灾统计年鉴,群众出版社,1997年09月 [2] 韩占先等编著,火灾科学与消防工程,山东科学技术出版社,2001年04月
[3] Shields, T. J. Human Behavior in Fire [A]. Proceedings of the First International Symposium on Human Behavior in Fire, Fire SERT[C]. University of Ulster, September 2nd, 1998, 820.
[4] 杨希伟,学校疏散时发生踩踏, 2005年11月28日02:20 合肥报业网-江淮晨报http://www.sina.com.cn