第七章 火灾环境下的人员安全疏散评估 27.1 疏散研究在火灾风险评估中的重要地位 27.2 人员安全疏散准则 37.2.1 必需安全疏散时间RSET 37.2.2 可用安全疏散时间ASET 37.2.3 安全疏散标准 47.3 火灾环境下的人员特征与疏散管理 57.3.1 人员特性对疏散的影响 57.3.2 建筑疏散结构与安全疏散 147.3.3 安全疏散指挥与管理 227.4 人员安全疏散必需时间（RSET）的计算 237.4.1 经验公式 237.4.2 人员疏散模型 24参考文献 38第七章 火灾环境下的人员安全疏散评估7.1 疏散研究在火灾风险评估中的重要地位随着经济的蓬勃发展和科技的日新月异，国内外大型和超大型建筑物不断涌现，所产生的安全隐患也不断增加对于这些大型建筑物，其中存在的大量流动人群和处于变动中的可燃物使得火灾危险性分析更加困难、火灾危险的不确定性因素更多、人员疏散更加困难现有的《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》等国家规范已经不能完全解决它的火灾安全问题在这些场所中，最大的特点就是人员多、密集、人员流动性大，一旦发生紧急情况，就可能造成大量人员伤亡。
国际上，WTC/911时间（事件）造成超过3000人死亡；加纳的阿克拉足球场发生骚乱，造成100多人死亡、50多人受伤而在我国，近年来发生了多起造成群死群伤严重后果的公共场所火灾，如：1993年2月14日河北唐山林西百货大楼火灾死亡81人，1994年12月8日克拉玛依友谊馆火灾死亡323人，1994年2月27日阜新艺苑歌舞厅火灾死亡233人，2000年12月25日洛阳市东都特大火灾，死亡309人，2004年2月15日吉林中百商厦特大火灾死亡54人如何有效预防和减少火灾人员伤亡，尤其是防止群死群伤火灾（事故的）发生，已成为当前国内外公共安全工作的重中之重以上这些重大人员伤亡案例都与人员疏散密切相关，为了充分保证人员的安全，人员疏散策略必须综合考虑紧急状况下外界环境因素和人员自身的心理变化，以获得最佳的疏散效率为了保护人员的生命财产安全，国内外安全技术学术界对于人员安全疏散的研究不断增加1998年8月第一届“火灾中人员行为”国际学术讨论会在北爱尔兰召开，来自23个国家和地区的200多位学者参加了本次会议，会上交流了人员疏散、性能化设计和危险性评估等方面的科技成果例如：英国SERT中心的Sime等人在研究了阻塞状态下人员心理学的基础上，提出了ORSET模型10的概念，即把心理学、建筑学、管理学以及设施的分布统一起来，从而计算最小疏散时间，指导紧急情况下人员的及时疏散；美国方面以NIST为代表围绕人员疏散安全展开了研究，包括最短疏散时间的计算、最优化疏散模型的建立、火灾中人员的决策以及对环境的反应、发展用于评估火灾对人影响的方法等，其中有不少文献较详细地讨论了火灾期间人员的心理反应；日本方面较注重把火灾中人员行为统计、人员疏散安全评估方法、火灾危险性评估和性能化设计结合起来进行研究，为2000年6月性能化设计规范在日本的全面执行服务；匈牙利交通流专家Helbing把人员的心理反应作为人与人之间的一种作用力应用到人员疏散模型中，取得了重大的进展，成功地再现了群体效应、快即慢效应等典型的人员疏散特征，并与真实的人员疏散数据得到了符合。
在国内，对于人员安全疏散也展开了系列研究，如东北大学的陈宝智、中国建筑科学研究院的刘文利、天津消防研究所的王志刚等以及中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室的研究人员对不同类型建筑物发生火灾时的人员疏散行为进行了初步的模拟研究火灾风险评估中的主要项目之一是评估建筑物内的人员在发生火灾情况下的人身安全通常情况下，在出现火灾等紧急情况时，建筑物中的人员都希望尽可能早地离开着火区，疏散到安全区，从而保证人员的安全疏散而实际上，由于火灾环境和建筑结构的复杂性，在开始阶段，人员往往不能迅速地察觉火灾并作出反应，只有等到火焰和烟气由起火区向非起火区蔓延，火势扩大时人员才能发现火灾并开始疏散，但由于火灾烟气的迅速蔓延将严重妨碍建筑物内人员的逃生行动，火场中的人员总是不能理智地选择最佳疏散路径加以疏散，从而使人员生命和财产遭受重大损失火灾调查表明，在火灾中的确有一些人是死在起火房间内的，他们大多数是由于正在睡觉或自己丧失行动能力而死在房间内的，例如病人、老人、残疾人和儿童但相当多的人是死在离起火点较远的地方，显然他们是在疏散过程中收（受）到烟气的窒息和毒害致死的因此，围绕火灾等紧急情况下人员的心理和行为特点，人员对于疏散路线的选择等问题进行疏散研究，从而得到行之有效的安全疏散应急预案，配备切实可行的安全疏散指挥和管理方法是相当必要的。
7.2 人员安全疏散准则人员疏散和火灾发展可认为同时沿着一条时间线不可逆进行，火灾过程大体分为起火、火灾增大、充分发展、火势减弱、熄灭等阶段，从人员安全的角度出发主要关心前两个阶段人员疏散一般要经历察觉到火灾、行动准备、疏散行动、疏散到安全场所等阶段在此过程中，探测到室内发生火灾并给出报警的时刻和火灾状态对人构成危险的时刻具有重要意义保证建筑物内人员安全疏散的关键是必需安全疏散时间（RSET）必须小于可用安全疏散时间（ASET，也就是火灾发展到危险状态的时间）7.2.1 必需安全疏散时间RSET必需安全疏散时间RSET是指从起火时刻起到人员疏散到安全区域的时间紧急情况下的RSET包括火灾探测时间（talarm）、预动作时间(tpre)和人员疏散运动时间(tmove)，其中预动作时间又包括认识时间(treg)和反应时间(tresp)两部分 （7.2.1）火灾探测时间采用火灾蔓延模型以及探测系统的特性可以进行计算和预测，人员疏散运动时间主要取决于人员密度、人员疏散速度、安全出口宽度等，也可以利用简单的经验公式或者计算模型进行预测而预动作时间则很难被准确估计，这是因为预动作时间与人员的心理行为特征，人员的年龄、对建筑物的熟悉程度、人员反应的灵敏性、甚至与人员的集群特征密切相关。
7.2.2 可用安全疏散时间ASET可用安全疏散时间ASET是指从起火时刻到火灾对人员安全构成危险极限状态的时间，主要取决于建筑结构及其材料、火灾探测与报警系统、控火或灭火设备等方面，与火灾的蔓延以及烟气的流动密切相关火灾中的危险极限状态是指火灾环境对建筑物内人员造成严重伤害的状态一般情况下，可根据热辐射通量、烟气温度以及烟气中有毒气体的浓度来表示危险极限状态热辐射通量：热通量表示辐射到表面（如人体皮肤）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烟气温度：当上部烟气层的温度高于180℃时，它对人体的辐射危险将对人员造成严重伤害；当烟气层下降到与人体直接接触的高度时，对人的危害将是直接烧伤，这种临界值约为100℃以上在评估温度对人员皮肤的烧伤时，需要综合考虑皮肤表面温度和在该温度上的暴露时间，有资料显示，造成皮肤2级烧伤时，71℃的皮肤暴露时间是60秒，82℃为30秒，100℃则为15秒有毒气体的浓度：在烟气层下降到人员呼吸高度时（一般认为是1.5m左右），可根据某种有害燃烧产物的临界浓度判断是否达到临界危险状态如CO浓度达到0.25%就可以对人构成严重伤害。
7.2.3 安全疏散标准必需安全疏散时间（RSET）人员运动准备时间可用安全疏散时间（ASET）运动时间探测报警疏散完毕 承受极限图 7.2.1 通用的人员安全疏散时间判据ASET火灾发生危险极限避难时间逃生时间反应时间其它部位着火楼层安全容许极限OR动作时间OR动作前时间提示/警告传播集体反应最小ORT安全因子（SF1）就地最短避难时间影响地带安全因子赴外避难时间（SF3）往返避难时间（SF2）人员位置和警告系统不同造成疏散时间分布变化图 7.2.2 居民疏散避难反应时间线（ORSET概念模型）常用的人员安全疏散准则如图7.2.1所示，火灾风险的工程评估中一般认为：当建筑物的可用安全疏散时间大于必需安全疏散时间时（公式7.2.2），则认为建筑物中人员能够安全疏散 （7.2.2）以此为基础，综合考虑人员居住特征、火灾的发展、以及人员对火灾发生的心理反应和行为特点，Sime提出了ORSET（Occupant Response Shelter Escape Timeline）概念模型[[] Sime J.D., An occupant response shelter escape time(ORSET) model. Safety Science, Vol. 38, 2001]，如图7.2.2所示。
在ORSET模型中，进一步考虑了人员在建筑物中所处的位置、避难层的选择、逃生线路的选择、警告系统等因素对人员安全疏散的影响7.3 火灾环境下的人员特征与疏散管理处于火灾等紧急情况下的人员的心理和行为特征相当复杂，既与建筑物中人员的占用特性、反应特性等密切相关，也要受到火灾发展和火灾产物的影响，还与建筑结构、安全疏散通道和设施有关这就需要在火灾风险评估中针对不同的人员，不同的建筑结构设计切实可行的安全疏散应急预案，并通过定期的人员安全疏散演习及培训加强对建筑物中的人员安全疏散的管理7.3.1 人员特性对疏散的影响人员特性包括一般人员特性和反应特性，其中一般人员特性主要是人员的性别、年龄、亲属关系、占用特点等，反应特性则主要体现人员对火灾等紧急情况的敏感性、反应力等一、影响人员疏散的一般人员特性影响人员疏散的一般人员特性既包括人员的年龄、性别、身体健康状况等个人因素，也涵盖了人员的占用特点等社会关系人员的年龄差异是影响安全疏散时的步行速度和火灾的灵敏性等的主要因素一般意义上，青壮年人员的步行速度比老年人和儿童快，其对于火灾线索反应的灵敏性相对要强，因此，各类统计数据表明，火灾中死亡的大部分是不能对火灾做出及时反应，也不能迅速撤离火场的老年人和儿童。
关于年龄差异对于安全疏散的影响防火工程师和火灾风险评估学者都有定性上的认识，但如何在数量上给予确认则少见发表有研究数据表明，不同性别的人在安全疏散过程中同样表现出不同的行为差异表7.3.1列出了Bryan研究得到的美国人在火灾时的第一行为的性别差异[[] Bryan J.L., Behavioral response of fire and smoke, SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 2nd edition, Society of Fire Protection Engineers, 1995]在这些列出的第一行为反应中，可以看到在“找寻火源”、“帮助家人逃生”、“撤离建筑”、“立即报警”、“穿上衣服”和“搜寻灭火器”这六类的性别统计差异最显著一般人员特性既影响对火灾的判别、安全疏散速度，其本身也相互联系和影响，要把它们对火灾安全疏散的影响说明清楚需要有大量的统计数据，这就需要火灾安全专家和防火工程师开展大量的问卷调查等工作，建立相应的数据库才能最终解决这个问题美国的Fahy和加拿大的Proulx已经针对安全疏散演习和真实的火灾安全疏散案例进行了相关统计和调查，并且尝试建立不同人员特性下疏散延时和步行速度等数据的数据库。
但是，随着国家的区别和文化的差异，一般人员特性对火灾安全疏散的影响程度也不尽相同，因此，Proulx就在马来西亚吉隆坡召开的第二届高层建筑的CIB全球峰会暨第一届CIB-CTBUH高层建筑国际会议上呼吁全球各个国家针对本国的文化特点和自身特点建立相应的数据库，使这个。