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随着城市化建设进程的加快,高层建筑如雨后春笋般涌现,而伴随着的火灾环境下建筑内人员安全疏散问题也愈来愈严重。本文在已有的研究基础上,从缩短人员必需安全疏散时间(RSET)的角度出发,构建了高层建筑火灾条件下人员垂直疏散模型,优化人员安全疏散策略。 本文首先讨论了高层建筑火灾的特点、人员疏散的影响因素以及火灾环境疏散时人员的心理行为;同时分析了高层建筑火灾条件下人员疏散的方式,论证了高层建筑火灾环境下人员利用电梯疏散的可行性,阐述了人员安全疏散的目标和准则,分析了电梯疏散时间点的选择,得出利用电梯疏散的最佳时期是发生火灾的初期。 其次,总结分析了高层建筑火灾条件下的人员疏散模型,在Melinek、Booth等经验公式的基础上,对高层建筑人员的疏散模型进行简化,构建了垂直疏散模型,确定该模型的疏散模式及模型计算方法。该模型功能函数综合考虑了疏散楼层,楼、电梯疏散人员比例,电梯停靠层等因素的影响,采用Jackson串联开排队网络服务模式对楼层疏散流进行了确定。 然后,选取南京某高层商务建筑为实例分析对象,采用火灾动力学模拟软件FDS模拟了着火房间的烟气流动与温度变化过程,得到从起火到感温探测器的报警时间为12s。根据预动作疏散和水平疏散经验模型计算得到该建筑物的整个预动作时间约为274.1s,人员水平疏散时间约为34.81s。 最后,将所构建的垂直疏散模型应用于实例中,优化了该建筑火灾情况下的垂直疏散策略,分析了疏散人数、停靠层等因素对人员疏散效果的影响。其结果显示:楼层人数不多且分布相同时,楼梯、电梯疏散能力相当,随着楼层数的增加,人通过楼梯疏散更加困难,电梯疏散优势更加明显;楼层疏散人数过多时,需要合理地确定楼梯、电梯的疏散比例,提高疏散效率。火灾发生时,垂直方向人员疏散时间为869.2s,其中选择第6层和22层为电梯停靠层,6层以下全部采用楼梯疏散,22层及以上楼层的人全部用电梯疏散,6~21层人员文中的分配比例选择电梯疏散。同时,计算得到RSET为1190.11s,建筑楼梯及电梯前室均采用乙级防火门,其耐火极限为0.9h(3240s),人员只要严格按照应急预案动作,是可以及时疏散至安全区域的。 此外,通过研究也可以发现高层建筑在火灾环境下使用电梯辅助楼梯对人员进行疏散具有一定的优越性,并会发挥越来越大的作用。