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1、 四川理工学院毕业设计（论文） 高校教学楼安全疏散的计算机模拟学 生：学 号：12031042345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O一六年六月四川理工学院毕业设计（论文） 中文摘要高校教学楼安全疏散的计算机模拟摘 要随着科学与经济的发展，时常发生各种人为的，自然的灾害，人们对人员在建筑物中的安全疏散也越来越关注,而学校教学楼作为一个人员密集的场所,教室具有桌椅分布密集、走廊通道较窄等特点,当紧急情况发生时,人们更为关心怎样有效地引导教室内人员从障碍物间疏散,如何充分利用各个安全通道进行逃生。因此对教学楼人员安全疏散的研究已经成为人们关注
2、的焦点。计算机疏散模拟能经济可行的模拟人员疏散情况。本文采用EVACNET4作为计算机模拟的基础，通过对教学楼内部结构的模型建立，研究分析在教学楼进行疏散时的情况和问题。关键词：疏散；计算机模拟；计算机软件60四川理工学院毕业设计（论文） 英文摘要Computer Simulation of Safe Evacuation in University Academic BuildingAbstractWith the development of science and economy, many kinds of man-made and natural disasters frequent
3、ly occur, people pay more attention on peoples safe evacuation in the building, the academic building is a crowded place, and the classroom in academic building have characteristics of densely distributed desks and chairs narrow corridors etc. when an emergency occurs, people are more concerned abou
4、t how to effectively guide the classroom personnel evacuation from obstructions, and how to make full use of each secure channel to escape. Therefore, the research on safe evacuation in academic building has become the focus of peoples attention. Computer simulations of safe evacuation can economica
5、l and feasible simulate the situation of people evacuation from buildings. In this paper computer simulation is based on EVACNET4. Research and analysis the time of situations and problems in the school building evacuation. Through model of teaching building the internal structure of the establishme
6、nt. Key words: evacuation, computer simulation, software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.II1绪论11.1 引言11.2 国内外研究现状11.2.1 国外研究现状11.2.2 国内研究现状21.3 本文研究目的及内容31.3.1 研究目的31.3.2 研究内容32教学楼及软件介绍42.1 EVACNET4简介42.2 教学楼简介52.2.1教学楼相关参数52.2.2 教学楼人员疏散特点73疏散路径及疏散模拟结果83.1 节点及路径相关参数定义83.1.1节点定义及容量水平83.1.2 路径容量水平定义93.1
7、.3楼道容量水平定义93.1.4确定节点所需要的参数103.2 路径示例113.2.1 教学楼相关参数及节点定义113.2.2 疏散路径的选择123.3 节点及路径计算133.3.1满容量状况下的计算133.3.2 中等容量状况下的计算153.3.3低容量状况下的计算163.3.4 疏散模型的建立173.4 软件设定与疏散模拟183.4.1软件参数设定183.4.2 模型的运行193.5 结果输出213.5.1满容量状况下输出结果213.5.2中等容量状况下输出结果353.5.3低容量状况下输出结果354疏散模拟结果分析及建议374.1疏散结果总计分析374.2路径通过人员数量分析374.3路
8、径瓶颈分析384.4节点疏散时间分析384.5节点拥堵时间分析394.6建议405结论与展望415.1结论415.2展望41参考文献43致谢45附录I46附录II54四川理工学院毕业设计（论文） 1 绪论1 绪论1.1 引言高校是安全重点单位,一旦发生突发事件,极易造成人员伤亡和重大经济损失，尤其是人员相对集中的教学楼、学生宿舍楼、实验楼等。教学楼是高校进行教育活动的主要场所，具有人员密集、单位面积大等特点，一旦发生紧急情况，易产生踩踏，跌撞，坠落，挤压等危险，会对人员安全及公共财产造成惨重损失。因此，对教学楼的疏散研究是非常有必要的。对于教学楼的应急疏散，采取的措施主要有：对人员的安全教育，
9、安全通道安全门的管理制度，制定应急疏散方案，定期进行应急疏散演练，建筑疏散安全性设计等。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状随着计算机科学的进步，80年代开始借助计算机模拟技术来对紧急情况下的人员疏散行为进行模拟和预测。计算机模拟主要构思是：通过软件模拟出建筑中人员的运动过程，并记录下人员在疏散过程中的位置情况，根据这些数据计算人员的疏散时间，根据时间情况，模拟出人员的疏散过程。截止目前，国外学者已研发出30多种疏散模型及相关的计算机软件1。如由Alvord开发的疏散与救援模型、由Stahl开发的火灾行为模型BFIRES-II、由美国Francis开发的计算最小理论疏散时间的疏散模型
10、EVACNET+ 2-4，还有TAKAHASHIS MODEL VEGAS EVACNET（Kisko,1985）、SENTROPY MODEL、EGRESS、E-SCAPE、EXITT、pathfinder、MAGNETMODEL、PAXPORT SIMULEX、BGRAF、CRISP DONEGAN,WAYOUT(Firecalc,1993),EVACSIM(Drageretal,1992),EXIT8(Fahy,1993)等网络模型及 EXODUS、ASER(VolkerSchneider)、AEAEGRESS、SGEM等可以模拟楼房内每一人员的移动，并提供虚拟显示的模型5,6。2003
11、年8月20-22日，在英国格林威治大学举行第二届国际步行和疏散动力学大会(International Conference on Pedestrian and Evacuation Dynamics)，有来自英国、德国、美国、意大利、澳大利亚、日本、韩国、奥地利、荷兰、西班牙、加拿大、瑞典、瑞士、俄罗斯等国家的代表参加,大会共宣读34篇论文,主要涉及三大主题:步行动力学及其应用、舰船疏散模型及其应用、建筑疏散模型及其应用7。1999年GwynneS.对22个疏散模型进行了分析对比8，2003年Erica D. Kuligowski将对比分析范围扩大到28个9。有些已经发展成具有经济价值的软件（
12、如爱丁堡大学的SIMULEX和格林威治大学的Building EXODUS)，有些是大型国际咨询机构自己开发的只供自己使用的成型软件（如美国RJA公司的Pathfinder和英国AAE公司的EGRESS)10。目前从事人员疏散计算机模拟研究的机构主要分布在德国、英国、日本、美国、瑞典、挪威、澳大利亚、加拿大等地11。1.2.2 国内研究现状由于多方面因素的限制,我国在人员疏散计算机模拟技术方面的研究起步于上世纪90年代中期。东北大学从1995年左右开始人员疏散群体行为规律的模拟研究，已经发表了一系列文章12-14。中国建筑科学研究院建筑防火研究所在1998年左右开发了一个地下商场人员疏散模型,
13、该模型属于粗网格群体描述的最优化模型15,16。公安部天津消防所在2000年左右同样开发了一个地下商场人员疏散模型，也属于粗网格群体描述的最优化模型17。香港城市大学与武汉大学合作,在2000年左右开发了一个基于个体描述和局部细网格的过程模拟模型-SGEM。中国科技大学火灾科学国家重点实验室在2000年左右,也建立了一个基于个体描述和格子气自动机的细网格的模拟模型，目前该模型仍在不断完善18。在2002年左右该实验室建立了另外一个基于元胞自动机的细网格模型19。其他一些研究机构如西南交通大学和北方交通大学也在进行相关方面的研究20-22。 北京市劳动保护学研究所从2002年下半年开始，结合所承
14、担的科研项目，对应用人员疏散计算机模拟技术定量评价人员密集的城市典型公共场所的方法进行应用研究，已经将该技术用于北京王府井步行街、春节庙会、地铁车站和大型场馆及大型活动的人流组织和疏散安全分析23。在纯粹工程应用方面，公安部天津消防所、中国建筑科学研究院建筑防火研究所、中国科技大学火灾科学国家重点实验室等单位已经将该技术引用到现代复杂建筑的性能化消防设计24。同济大学的徐磊青对在复杂空间中非常态下人群的行为和认知进行了系列的研究25。清华大学的张辉运用人员模拟疏散计算的结果验证建筑设施和设备的有效性，唐方勤、任爱珠运用GIS技术模拟了火灾场景下的人员疏散过程26。魏文君等对服装类商业综合体建筑的火灾荷载及营业期间人流量进行了调查分析，并对该类建筑火灾条件下的人员安全疏散进行了研究27。西安建筑科技大学张树平从建筑中人的行为反应的角度对建筑防火疏散问题进行了研究28。哈尔滨工业大学的邹志翀对大型公共建筑的火灾时环境和逃生路线进行了数学建模分析，用以逃生时即时策略的优
