高層建筑火災(zāi)中人員疏散策略研究

高層建筑火災(zāi)中人員疏散策略研究匯報(bào)人：王守奇2016200095PPT模板下載：/moban/行業(yè)PPT模板：/hangye/節(jié)日PPT模板：/jieri/PPT素材下載：/sucai/PPT背景圖片：/beijing/PPT圖表下載：/tubiao/優(yōu)秀PPT下載：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/資料下載：/ziliao/PPT課件下載：/kejian/范文下載：/fanwen/試卷下載：/shiti/教案下載：/jiaoan/PPT論壇：

目錄CONTENTS研究背景01研究現(xiàn)狀02參考文獻(xiàn)05研究意義03當(dāng)前困難04PPT模板下載：/moban/行業(yè)PPT模板：/hangye/節(jié)日PPT模板：/jieri/PPT素材下載：/sucai/PPT背景圖片：/beijing/PPT圖表下載：/tubiao/優(yōu)秀PPT下載：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/資料下載：/ziliao/PPT課件下載：/kejian/范文下載：/fanwen/試卷下載：/shiti/教案下載：/jiaoan/PPT論壇：

PARTONE研究背景研究背景4我國(guó)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3－2002）里明確規(guī)定10層及10層以上或建筑高度超過(guò)28m的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)稱(chēng)為高層建筑結(jié)構(gòu)。隨著社會(huì)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有限的空間和密集的人口使得高層建筑和超高層建筑已經(jīng)成為我國(guó)各大城市建筑的主流。根據(jù)我國(guó)公安部消防局統(tǒng)計(jì)，截至2009年年底，我國(guó)內(nèi)地高層建筑數(shù)量多達(dá)19萬(wàn)座，約有12.5萬(wàn)座居住建筑和約7萬(wàn)座的寫(xiě)字樓、酒店以及醫(yī)院等公共建筑，其中1699座的高度都超過(guò)了100米，屬于超高層建筑。觀(guān)察家預(yù)測(cè)在未來(lái)的20年中國(guó)還將新建不少于5萬(wàn)座高層建筑。然而，高層建筑或超高層建筑的出現(xiàn)隨之而來(lái)的是建筑及建筑內(nèi)人員的安全性問(wèn)題。由于，這些高層大型建筑物人群高度密集，一旦發(fā)生諸如火災(zāi)、地震、海嘯，以及恐怖活動(dòng)等自然或人為的突發(fā)性災(zāi)害，外部的救援又異常困難，如果沒(méi)有合理的應(yīng)急機(jī)制，安全有效的人員疏散策略，高層建筑內(nèi)人員生命財(cái)產(chǎn)將遭受巨大的損失。

研究背景5高層建筑由于人員密度大，可燃物多，安全出口較少，最大的安全隱患就是火災(zāi)。高層建筑的防火、滅火一直是一個(gè)世界性的難題。人員的應(yīng)急疏散是各國(guó)處置上述“天災(zāi)人禍”的重要手段?？茖W(xué)合理的安排人員的應(yīng)急疏散工作對(duì)降低人員傷亡減少損失具有重要的社會(huì)意義和現(xiàn)實(shí)意義。高層建筑內(nèi)人員的高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、人員密集、而疏散出口數(shù)量有限，如何減少排隊(duì)、擁堵，以及可能出現(xiàn)的踩踏現(xiàn)象，有效安排疏散出口人員的分布，就涉及到人員疏散的管理策略問(wèn)題。然而，建筑火災(zāi)中的人員疏散是涉及到相互作用相互影響的建筑結(jié)構(gòu)、火災(zāi)場(chǎng)景，疏散人員的復(fù)雜系統(tǒng)，由于復(fù)雜系統(tǒng)研究具有難以解析建模及真實(shí)實(shí)驗(yàn)分析的困難,基于管理層面的高層建筑疏散策略的研究極為困難。正因?yàn)榇?，本研究將從管理層的視角?yīng)用復(fù)雜系統(tǒng)的研究方法探索人員疏散策略以及相關(guān)問(wèn)題，為高層建筑火災(zāi)應(yīng)急疏散管理與決策提供新的研究思路和方法。PARTTWO研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀7

火災(zāi)應(yīng)急情景下的人員疏散過(guò)程是一個(gè)高度不確定性的、動(dòng)態(tài)的過(guò)程。疏散過(guò)程中，人的心理意識(shí)作用、人與人、人與動(dòng)態(tài)環(huán)境之間存在的頻繁交互，以及其它一些看似很偶然的因素，都對(duì)疏散結(jié)果有著無(wú)法忽視和回避的影響。應(yīng)對(duì)火災(zāi)突發(fā)事件的人員疏散研究早已成為國(guó)外以及近年來(lái)我國(guó)火災(zāi)科學(xué)研究的重要內(nèi)容。8疏散研究的現(xiàn)狀

火災(zāi)中人員疏散的研究主要經(jīng)歷了基于事故的調(diào)查研究、基于統(tǒng)計(jì)知識(shí)的分析研究、基于解析的模型研究，以及基于計(jì)算機(jī)的仿真研究。20世紀(jì)70年代，美國(guó)的Hans等就提出了用于估算疏散時(shí)間的簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)公式，又稱(chēng)為疏散率模型，這也是最早用于疏散分析的模型。此外，早期代表性的研究還有日本的Togawak，英國(guó)的J.Fruin等，他們通過(guò)運(yùn)用統(tǒng)計(jì)計(jì)量學(xué)等技術(shù)，從龐雜的資料中總結(jié)出了可以描述和量化人員流動(dòng)特征的經(jīng)驗(yàn)公式，為制定建筑物防火設(shè)計(jì)規(guī)范，以及進(jìn)一步的深入研究都奠定了基礎(chǔ)。英國(guó)的Sime在研究人員疏散過(guò)程阻塞狀態(tài)下疏散者心理學(xué)基礎(chǔ)上，提出了RSET(OccupantResponseShelterEscapeTimeline)模型的概念，把心理學(xué)、建筑學(xué)、管理學(xué)以及火災(zāi)報(bào)警設(shè)施的分布統(tǒng)一起來(lái),從而計(jì)算最小疏散時(shí)間，用于指導(dǎo)人員的疏散。9疏散模型研究的現(xiàn)狀

基于解析的疏散模型的研究是利用數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系式來(lái)描述疏散特性。代表性的是網(wǎng)絡(luò)流方法，又可細(xì)分為靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)流法和動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)流法?；陟o態(tài)網(wǎng)絡(luò)的模型易于求解，但不能反映實(shí)際疏散過(guò)程中應(yīng)急場(chǎng)景隨時(shí)間變化對(duì)疏散過(guò)程的動(dòng)態(tài)影響?；趧?dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的模型雖然考慮了疏散過(guò)程隨時(shí)間的變化情況。但動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)流模型在描述諸如疏散者擁堵、排隊(duì)、出口重新選擇等細(xì)節(jié)性動(dòng)態(tài)行為方面能力較差，且難于和應(yīng)急場(chǎng)景進(jìn)行融合。近十多年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展大大推進(jìn)了仿真模擬研究，為建筑應(yīng)急疏散仿真模擬提供了條件?；谟?jì)算機(jī)的建筑疏散仿真研究從模擬模型的劃分上，可以分為基于宏觀(guān)模型和基于微觀(guān)模型的仿真研究。基于宏觀(guān)模型的研究方法將人看作連續(xù)流動(dòng)的介質(zhì),可以直接利用流體力學(xué)的相關(guān)研究成果。此類(lèi)模型常將系統(tǒng)作為一個(gè)整體考慮，主要用于模擬預(yù)測(cè)疏散人流的速度、密度、以及行人流的特征，如由美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)開(kāi)發(fā)的軟件EVACNET+是應(yīng)用宏觀(guān)研究方法的代表，被廣泛用于建筑性能化設(shè)計(jì)的分析和評(píng)估。但是，基于宏觀(guān)模型的仿真方法忽略了個(gè)體間作用及個(gè)體的差異,在疏散過(guò)程中也不考慮個(gè)體的心理、社會(huì)性等因素對(duì)行為的影響，使得模擬結(jié)果與實(shí)際有較大的差距。10基于微觀(guān)模型的仿真方法克服了宏觀(guān)研究方法的不足，注重個(gè)體的行為以及決策，是一種通過(guò)微觀(guān)個(gè)體的模擬來(lái)揭示宏觀(guān)疏散現(xiàn)象的研究方法，體現(xiàn)了一種“至底向頂”推演事態(tài)發(fā)展過(guò)程的研究思想?；谖⒂^(guān)個(gè)體模型的模擬代表性的主要有基于元胞自動(dòng)機(jī)和基于Agent智能體的模型研究。元胞自動(dòng)機(jī)是一種離散空間、離散時(shí)間下的模型，模擬的個(gè)體被認(rèn)為遵循“簡(jiǎn)單一致”的原則。該模型被重點(diǎn)用于模擬人的群體疏散行為。例如，Varas采用元胞自動(dòng)機(jī)建模對(duì)有障礙物的人群疏散進(jìn)行了仿真研究，NuriaPelechano采用元胞自動(dòng)機(jī)對(duì)高層建筑中的人員疏散進(jìn)行了模擬研究。結(jié)合平均場(chǎng)理論，東北大學(xué)的宋衛(wèi)國(guó)等人基于元胞自動(dòng)機(jī)模型,研究了疏散人數(shù)與疏散時(shí)間的關(guān)系。ZhengXiaoping等利用元胞自動(dòng)機(jī)模型模擬了廣場(chǎng)的人員疏散過(guò)程，研究了隔墻對(duì)疏散效率的影響。趙姝穎利用元胞自動(dòng)機(jī)模型分析了火災(zāi)中一貫的疏散難點(diǎn)，對(duì)應(yīng)急疏散提供了一定的策略支持。趙道亮則利用二維隨機(jī)元胞自動(dòng)機(jī)模型，研究了應(yīng)急疏散時(shí)的視野范圍，力圖找到變化的視野范圍和疏散效率的關(guān)系。陳濤等則提出了在考慮人員自主能力下，考慮相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度對(duì)心理的影響，提出一種基于元胞自動(dòng)機(jī)建模的社會(huì)力修正模型。清華大學(xué)的翁文國(guó)等人提出了基于對(duì)移動(dòng)機(jī)器人行為模擬的人員疏散元胞自動(dòng)機(jī)模型。盧兆明和方正通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷、疏散演練等方法收集了大量的行為數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助下，基于元胞自動(dòng)機(jī)建模技術(shù)建立了一種人員疏散的網(wǎng)格模型。此外，元胞自動(dòng)機(jī)建模方法還被用于應(yīng)急疏散中的危險(xiǎn)性評(píng)估、分析復(fù)雜建筑的疏散性能以及出口選擇等。元胞自動(dòng)機(jī)模型具有行為規(guī)則明確、疏散仿真過(guò)程簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。但是它對(duì)行為的刻畫(huà)非常粗糙，并且不考慮個(gè)體的生理差異以及心理對(duì)行為的影響，這種模型仍不能很好地模擬真實(shí)的疏散者。疏散模型研究的現(xiàn)狀11疏散模型研究的現(xiàn)狀

人類(lèi)是具有自主意識(shí)的個(gè)體，應(yīng)急情景下人類(lèi)的運(yùn)動(dòng)行為十分復(fù)雜且具有不確定性。如何描述人的智能、自主性和社會(huì)性是模擬真實(shí)疏散者的關(guān)鍵。興起于二十世紀(jì)九十年代末的Agent技術(shù)，起源于復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)（CAS）理論，是一種分布式人工智能技術(shù)，也是復(fù)雜系統(tǒng)研究的一種方法。由于，Agent可以被看作擁有知識(shí)、具有處理信息、分析問(wèn)題、控制自我行為能力的自治體，并具有社會(huì)性、反應(yīng)性、主動(dòng)性、和自治性的四大特點(diǎn)，近年來(lái)，Agent技術(shù)被認(rèn)為特別適合于模擬人的認(rèn)知過(guò)程和行為，被研究者用于了疏散行為的建模。國(guó)外，代表性的研究成果有英國(guó)格林威治大學(xué)推出的buildingEXODUS商業(yè)化疏散仿真平臺(tái)，該平臺(tái)應(yīng)用Agent技術(shù)來(lái)描述人的疏散運(yùn)動(dòng)和行為。由于，“決策”體現(xiàn)的就是Agent個(gè)體的智慧，所以，如何進(jìn)行行為的“決策”被國(guó)內(nèi)外研究者作為了研究的重點(diǎn)。XiaoshanPan應(yīng)用Agent技術(shù)模擬了人的社會(huì)性行為，揭示了更真實(shí)的疏散逃生過(guò)程。在Agent模型中采用基于函數(shù)關(guān)系的行為決策，模擬了大空間建筑內(nèi)人員疏散過(guò)程，并研究了多種不同建筑結(jié)構(gòu)對(duì)疏散效率的影響?；贏gent的人員疏散模型中同樣采用了基于函數(shù)關(guān)系的行為決策模型，針對(duì)大型公共建筑通過(guò)模擬仿真觀(guān)察到了諸如擁堵、排隊(duì)等現(xiàn)象。SharadSharma采用Agent技術(shù)采用基于規(guī)則的行為決策模型，研究了人群和組的疏散行為。基于函數(shù)關(guān)系和規(guī)則的Agent行為決策模型與災(zāi)難情景進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，研究了基于火災(zāi)情景的疏散行為。然而，上述的研究雖然重點(diǎn)考慮了個(gè)體的行為決策，但是，在行為模擬中都沒(méi)有考慮到管理者的角色。12疏散策略研究的現(xiàn)狀基于應(yīng)急管理以及應(yīng)急機(jī)制的需要，以疏散行為模型研究為基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)外都進(jìn)行了一定的疏散預(yù)案與策略的研究。然而，由于復(fù)雜疏散系統(tǒng)研究的本質(zhì)性困難，以及動(dòng)態(tài)災(zāi)難情景及包括人的不確定行為在內(nèi)的多種因素帶來(lái)的不確定性對(duì)疏散過(guò)程影響嚴(yán)重，該方面的研究在國(guó)內(nèi)外都非常有限。目前，主要是一些智能算法被引入來(lái)研究解決疏散路徑的優(yōu)化問(wèn)題，如RahmanA以及東北大學(xué)的祁寧都采用了蟻群算法來(lái)對(duì)疏散策略進(jìn)行優(yōu)化；楊波提出了基于粒子群算法的路徑優(yōu)化方法；何明利用改進(jìn)的Dijkstra算法，以網(wǎng)絡(luò)路由的思路，將整個(gè)動(dòng)態(tài)疏散過(guò)程的通道堵塞、通道狹窄等因素考慮在內(nèi)，用選路協(xié)議中的DV算法研究了最佳疏散路徑的搜尋；B.Pizzile提出了基于實(shí)時(shí)的信息反饋來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整人群疏散的思想，進(jìn)行了疏散策略自適應(yīng)方面的研究。然而，上述的優(yōu)化算法很少也很難和動(dòng)態(tài)的災(zāi)難情景相結(jié)合，這就使得獲得的優(yōu)化疏散路徑在實(shí)際應(yīng)用上的合理性受到質(zhì)疑。根據(jù)受災(zāi)人員在火災(zāi)發(fā)生時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的生理和心理特征及建筑物的特點(diǎn),研究個(gè)體行為和群體行為的規(guī)律,建立火災(zāi)疏散中人的行為模型,有助于建筑物的設(shè)計(jì)者、擁有者、疏散計(jì)劃者和其他人理解掌握火災(zāi)中人的行為,對(duì)建筑物消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和疏散指揮體系的建立以及火災(zāi)應(yīng)急機(jī)制都具有重要的理論價(jià)值和參考價(jià)值?；谟?jì)算機(jī)技術(shù)的仿真研究是火災(zāi)人員疏散研究的重要方法，為模擬人的心理、社會(huì)性行為而采用的Agent行為建?？梢泽w現(xiàn)出人的認(rèn)知能力和智能，所以，基于Agent技術(shù)的計(jì)算機(jī)仿真研究目前和將來(lái)都將是重要而有效的疏散行為研究手段。13現(xiàn)有問(wèn)題

總結(jié)現(xiàn)有的研究和文獻(xiàn)資料，目前對(duì)于建筑（包括高層建筑）火災(zāi)中人員疏散的研究存在著以下的問(wèn)題：建筑火災(zāi)人員疏散系統(tǒng)本質(zhì)上是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，存在著難以還原分析以及進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)研究的困難。其中，人與人、人與建筑、人與災(zāi)難環(huán)境之間的相互作用非常復(fù)雜，疏散過(guò)程涉及到心理學(xué)、社會(huì)學(xué)、管理學(xué)、控制科學(xué)等多個(gè)學(xué)科，并收到多種主客觀(guān)因素的影響，存在著高度的不確定性。由于，以往的研究缺乏從復(fù)雜系統(tǒng)的研究角度看問(wèn)題，目前，已有的文獻(xiàn)對(duì)于疏散行為等的研究是分散的、局部的，沒(méi)有形成整體而系統(tǒng)性的研究。同時(shí)，由于研究的手段受限，使得疏散研究缺乏量化的研究數(shù)據(jù)。針對(duì)上述問(wèn)題和不足，建筑火災(zāi)人員疏散研究迫切需要新的具有整體性和全局觀(guān)的系統(tǒng)性研究方法或理論。PARTTHREE研究意義研究意義15

高層建筑火災(zāi)中人員的有效疏散是減少損失的重要要手段。探索有效和優(yōu)化的高層建筑人員疏散策略，一方面可以指導(dǎo)人員進(jìn)行有序疏散，盡可能地避免排隊(duì)、擁堵、以及可能出現(xiàn)的踩踏現(xiàn)象，以期用最短時(shí)間使盡可能多的人逃離危險(xiǎn)建筑，降低損失。另一方面，基于場(chǎng)景的優(yōu)化的疏散策略可以用于管理人員的培訓(xùn)及指導(dǎo)建筑內(nèi)人員的模擬演練。應(yīng)急疏散策略與疏散預(yù)案的研究成為了高層建筑火災(zāi)應(yīng)急管理的重要內(nèi)容，其研究具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。PARTFOUR研究困難17研究存在的困難以人為核心的疏散系統(tǒng)是典型的復(fù)雜系統(tǒng),具有復(fù)雜系統(tǒng)難以數(shù)學(xué)解析建模、難以進(jìn)行分解還原分析，以及無(wú)法進(jìn)行常規(guī)的實(shí)驗(yàn)研究等特點(diǎn)。再加上建筑結(jié)構(gòu)、火災(zāi)環(huán)境，以及人在內(nèi)的多種不確定因素的影響，使得基于應(yīng)急管理層面的高層建筑火災(zāi)應(yīng)急疏散策略研究問(wèn)題異常復(fù)雜和困難。高層建筑火災(zāi)疏散系統(tǒng)同樣是以人為核心的典型復(fù)雜系統(tǒng)，人員疏散的研究存在著三個(gè)本質(zhì)性的困難：1）由于經(jīng)濟(jì)、法律、以及道德的原因難以進(jìn)行真實(shí)的實(shí)驗(yàn)研究，更不用說(shuō)多次重復(fù)的實(shí)驗(yàn)；2）以人為核心的疏散系統(tǒng)是典型的復(fù)雜系統(tǒng)，由于存在著個(gè)體差異，對(duì)疏散個(gè)體或疏散人群運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)建模十分困難；3）疏散過(guò)程中伴隨著各種各樣需要執(zhí)行的疏散策略，而不是單純的疏散，因此會(huì)產(chǎn)生很多交叉運(yùn)動(dòng)。PARTFIVE參考文獻(xiàn)實(shí)際應(yīng)用19[1]馬小英,馬曉茜,陶平.高層建筑火災(zāi)時(shí)的人員安全疏散性能[J].華南理工學(xué)院學(xué)報(bào),2008.36(6):124-127.[2]HadzicT,BrownKN,SreenanCJ.Real-timepedestrianevacuationplanningduringemergency[C].In:Proceedingsofthe23rdInternationalConferenceonIEEEToolswithArtificialIntelligenceComputation.BocaRaton,US:IEEE,2011:p.597-604.[3]LuhPB,WilkieCT,ChangS