5 性能化设计中的人员疏散评估
5.1 概述
5.1.1 疏散评估的流程
为保证人员生命财产在建筑火灾中的安全，应采取必要的消防安全措施，包括防止火灾发生、阻止火灾快速蔓延、提供消防救援通道与设施、设置探测与报警设施以及提供足够的疏散设施等。消防安全工程的性能化设计中，人员疏散评估就是考察建筑结构及其各消防子系统保证人员疏散的安全性能，其一般流程如图1所示。
消防安全工程的性能化总体设计一般分为一系列既相互关联又相对独立的子系统，应明确每个子系统所采取的措施及其对应结果(参见GB／T 31540.1)。其中，人员疏散评估以时间为基础，疏散过程可用图2所示的示意图来描述。对于任何一个火灾场景，对疏散过程进行评估的主要内容就是计算可用疏散时间(ASET)和必需疏散时间(RSET)，通过比较ASET和RSET对疏散的安全性进行评估。疏散评估中，除性能化方法外，还需要遵循有关规范的要求。
人员安全疏散设计主要包括人员的防火保护措施和疏散方式两方面，这两方面构成了人员疏散性能设计的基础，具体包括：
——提供足够的疏散路径(出口与疏散通道的数量和宽度、到达出口的行走距离)；
——人员数量和密度的估算与控制；
——防火分隔(防火分区间和疏散通道的被动防火措施、防火门与防烟前室)；
——报警措施(手动或自动探测与警报系统、消防安全管理)；
——主动防火措施(自动喷水灭火系统、排烟系统)；
——疏散标志与应急照明等。
5.3 ASET的计算
对每个场景的ASET分析，主要在于计算人员遭受火灾烟气影响且达到不可忍受状态的时间。对于疏散人数很多或疏散时间很长的场景，还需要考虑结构安全和人的心理耐受极限。
ASET的计算需要分析火灾中主要有毒产物浓度、烟气浓度和热量强度等随时间变化的关系(参见GB／T 31540.2、GB／T 31593.3～31593.8)，并且推导和分析得出ASET的临界点(参见ISO 13571：2007)。
5.4 RSET的计算
必需疏散时间(RSET)与火灾探测方式、报警方式、人员疏散行为特性有关。其中，疏散行为特性可分为两大类：
——预动行为特性。涉及到人员开始朝向疏散线路移动之前的反应，有时疏散的预动作时间常常是整个疏散时间中最长的部分。
——运动行为特性。涉及到人员朝向疏散线路移动并通过疏散线路疏散的物理运动，当人疏散过程中看到火、烟以及受到热、烟气的威胁时，需要进一步考虑火灾环境的作用(见第6章)。
5.5 疏散策略
疏散策略包括同时疏散策略和分阶段疏散策略，不同的疏散策略对疏散时间的影响很大。对于多数建筑物，火灾时所有人员可以同时疏散。对于疏散能力有限的建筑，可采用水平或垂直分阶段疏散策略，即人员逐步从建筑物内受到火灾威胁的区域进行疏散。例如，医院等难以进行快速疏散的建筑可采用分阶段的疏散策略，将人员疏散到相邻区域进行临时避难。
5.6 安全裕量
5.6.1 概述
由于建筑类型和建筑内人员类型的差异，以及潜在的火灾场景和某一设定场景中ASET与RSET预测的不确定性，消防安全工程中的人员疏散设计应考虑足够的安全裕量。
5.6.2 性能化设计
性能化设计中，安全裕量的确定以ASET与RSET的计算值为基础。这些计算应反映火灾烟气及其蔓延状况，以及每个阶段的人员疏散情况。每一阶段都应有记录，详细说明所做出的假设，包括参数的范围和不确定性。
关于不确定性的概率处理方法，可参考GB／T 31593.3。
5.6.3 确定性设计
对于确定性设计，所选择的参数应经过验证，并且需要进行一系列计算来说明关键参数变化所产生的影响。对某一组ASET与RSET的计算结果，安全裕量(tmarg)表示为ASET(tASET)与RSET(tRSET)的差，见式(1)：
5.6.4 火灾场景的影响
在确定某一设计的安全裕量时，应考虑设计中设定的火灾场景对相关疏散措施产生的影响，而且应考虑到由于火灾特性、位置以及其他因素的影响，某些参数值可能无法获得。
5.7 RSET量化计算中的参数
5.7.1 探测时间tdet
探测时间与设置的火灾探测系统和火灾场景有关。着火房间内有关火灾增长特性的预测，参见GB／T 31540.1、GB／T 31540.2、GB／T 31593.3～31593.8；有关火灾探测的预测指南，参见GB／T 31540.4。有关人员在火灾探测和报警中的作用参见附录B。
5.7.2 报警时间twarn
报警时间可以从零到几分钟甚至十几分钟不等。如果火灾自动报警系统探测到火情即发出警报信号，则报警时间可认为是零；当采用分阶段报警或没有设置火灾自动报警系统时，报警时间会比较长。附录B提供了不同系统组态时的默认报警时间。
5.7.3 预动作时间tpre
在一些疏散模型中，每个人的预动作时间被分解为火灾确认时间和反应时间两部分。对于某一群人而言，从发出警报到第一个人开始疏散的时间，称为第一预动作时间tpre(first occupants)；疏散人群预动作时间的连续分布，称为分布预动作时间tpre(occupant distribution)。分布预动作时间可以用每个人的时间分布来表示或用一个时间来表示，当用一个时间来表示时可采用所有人员预动作时间的众数或最后一个人的预动作时间。
预动作时间的量化处理与很多参数有关，这些参数在第6章、第7章中详细讨论。关于预动作时间的更多信息，参见附录C。
5.7.4 运动时间ttrav
运动时间ttrav包括两个主要组成部分，在设计中需要分别进行识别和计算：
——行走时间(ttrav(walking))，可以表示为每个人的行走时间的分布，也可以用行走到出口所需的平均时间或最后一个人员到达出口的单一时间来表示。行走时间由建筑的几何尺寸、人员分布、行走速度决定。行走速度与行走时间和人员密度有关，人员密度较大，会出现拥挤，导致行走速度下降；人员密度较低且人员行走不受阻碍时，则行走时间最短。
——通过时间(ttrav(flow)，由疏散人数和出口的通行能力决定，可以单个人员为基础进行计算，也可表示为全体人员通过出口的总时间。通过时间表示所有人员能到达出口处并充分利用这些出口时，通过出口离开房间的时间。
行走时间和通过时间可用来估算全体人员进入受保护疏散走道的时间，也可用于估算通过受保护疏散走道到达建筑最终出口的时间。
行走速度和出口流速的量化与很多变量有关，见第6章、第8章、第9章。
5.7.5 疏散开始时间tstart和疏散时间tevac。
探测时间tdet、报警时间twarn、预动作时间tpre三者的和称为疏散开始时间tstart。预动作时间tpre与运动时间ttrav的和称为疏散时间tevac。
5.7.6 必需疏散时间(RSET)计算
用于确定建筑内人员必需疏散时间(RSET)的基本公式见式(2)：
5.1.1 疏散评估的流程
为保证人员生命财产在建筑火灾中的安全，应采取必要的消防安全措施，包括防止火灾发生、阻止火灾快速蔓延、提供消防救援通道与设施、设置探测与报警设施以及提供足够的疏散设施等。消防安全工程的性能化设计中，人员疏散评估就是考察建筑结构及其各消防子系统保证人员疏散的安全性能，其一般流程如图1所示。
图1疏散评估流程示意图
5.1.2 疏散评估的主要内容消防安全工程的性能化总体设计一般分为一系列既相互关联又相对独立的子系统，应明确每个子系统所采取的措施及其对应结果(参见GB／T 31540.1)。其中，人员疏散评估以时间为基础，疏散过程可用图2所示的示意图来描述。对于任何一个火灾场景，对疏散过程进行评估的主要内容就是计算可用疏散时间(ASET)和必需疏散时间(RSET)，通过比较ASET和RSET对疏散的安全性进行评估。疏散评估中，除性能化方法外，还需要遵循有关规范的要求。
图2 疏散过程示意图
5.2 人员疏散的性能化设计基础人员安全疏散设计主要包括人员的防火保护措施和疏散方式两方面，这两方面构成了人员疏散性能设计的基础，具体包括：
——提供足够的疏散路径(出口与疏散通道的数量和宽度、到达出口的行走距离)；
——人员数量和密度的估算与控制；
——防火分隔(防火分区间和疏散通道的被动防火措施、防火门与防烟前室)；
——报警措施(手动或自动探测与警报系统、消防安全管理)；
——主动防火措施(自动喷水灭火系统、排烟系统)；
——疏散标志与应急照明等。
5.3 ASET的计算
对每个场景的ASET分析，主要在于计算人员遭受火灾烟气影响且达到不可忍受状态的时间。对于疏散人数很多或疏散时间很长的场景，还需要考虑结构安全和人的心理耐受极限。
ASET的计算需要分析火灾中主要有毒产物浓度、烟气浓度和热量强度等随时间变化的关系(参见GB／T 31540.2、GB／T 31593.3～31593.8)，并且推导和分析得出ASET的临界点(参见ISO 13571：2007)。
5.4 RSET的计算
必需疏散时间(RSET)与火灾探测方式、报警方式、人员疏散行为特性有关。其中，疏散行为特性可分为两大类：
——预动行为特性。涉及到人员开始朝向疏散线路移动之前的反应，有时疏散的预动作时间常常是整个疏散时间中最长的部分。
——运动行为特性。涉及到人员朝向疏散线路移动并通过疏散线路疏散的物理运动，当人疏散过程中看到火、烟以及受到热、烟气的威胁时，需要进一步考虑火灾环境的作用(见第6章)。
5.5 疏散策略
疏散策略包括同时疏散策略和分阶段疏散策略，不同的疏散策略对疏散时间的影响很大。对于多数建筑物，火灾时所有人员可以同时疏散。对于疏散能力有限的建筑，可采用水平或垂直分阶段疏散策略，即人员逐步从建筑物内受到火灾威胁的区域进行疏散。例如，医院等难以进行快速疏散的建筑可采用分阶段的疏散策略，将人员疏散到相邻区域进行临时避难。
5.6 安全裕量
5.6.1 概述
由于建筑类型和建筑内人员类型的差异，以及潜在的火灾场景和某一设定场景中ASET与RSET预测的不确定性，消防安全工程中的人员疏散设计应考虑足够的安全裕量。
5.6.2 性能化设计
性能化设计中，安全裕量的确定以ASET与RSET的计算值为基础。这些计算应反映火灾烟气及其蔓延状况，以及每个阶段的人员疏散情况。每一阶段都应有记录，详细说明所做出的假设，包括参数的范围和不确定性。
关于不确定性的概率处理方法，可参考GB／T 31593.3。
5.6.3 确定性设计
对于确定性设计，所选择的参数应经过验证，并且需要进行一系列计算来说明关键参数变化所产生的影响。对某一组ASET与RSET的计算结果，安全裕量(tmarg)表示为ASET(tASET)与RSET(tRSET)的差，见式(1)：
在确定某一设计的安全裕量时，应考虑设计中设定的火灾场景对相关疏散措施产生的影响，而且应考虑到由于火灾特性、位置以及其他因素的影响，某些参数值可能无法获得。
5.7 RSET量化计算中的参数
5.7.1 探测时间tdet
探测时间与设置的火灾探测系统和火灾场景有关。着火房间内有关火灾增长特性的预测，参见GB／T 31540.1、GB／T 31540.2、GB／T 31593.3～31593.8；有关火灾探测的预测指南，参见GB／T 31540.4。有关人员在火灾探测和报警中的作用参见附录B。
5.7.2 报警时间twarn
报警时间可以从零到几分钟甚至十几分钟不等。如果火灾自动报警系统探测到火情即发出警报信号，则报警时间可认为是零；当采用分阶段报警或没有设置火灾自动报警系统时，报警时间会比较长。附录B提供了不同系统组态时的默认报警时间。
5.7.3 预动作时间tpre
在一些疏散模型中，每个人的预动作时间被分解为火灾确认时间和反应时间两部分。对于某一群人而言，从发出警报到第一个人开始疏散的时间，称为第一预动作时间tpre(first occupants)；疏散人群预动作时间的连续分布，称为分布预动作时间tpre(occupant distribution)。分布预动作时间可以用每个人的时间分布来表示或用一个时间来表示，当用一个时间来表示时可采用所有人员预动作时间的众数或最后一个人的预动作时间。
预动作时间的量化处理与很多参数有关，这些参数在第6章、第7章中详细讨论。关于预动作时间的更多信息，参见附录C。
5.7.4 运动时间ttrav
运动时间ttrav包括两个主要组成部分，在设计中需要分别进行识别和计算：
——行走时间(ttrav(walking))，可以表示为每个人的行走时间的分布，也可以用行走到出口所需的平均时间或最后一个人员到达出口的单一时间来表示。行走时间由建筑的几何尺寸、人员分布、行走速度决定。行走速度与行走时间和人员密度有关，人员密度较大，会出现拥挤，导致行走速度下降；人员密度较低且人员行走不受阻碍时，则行走时间最短。
——通过时间(ttrav(flow)，由疏散人数和出口的通行能力决定，可以单个人员为基础进行计算，也可表示为全体人员通过出口的总时间。通过时间表示所有人员能到达出口处并充分利用这些出口时，通过出口离开房间的时间。
行走时间和通过时间可用来估算全体人员进入受保护疏散走道的时间，也可用于估算通过受保护疏散走道到达建筑最终出口的时间。
行走速度和出口流速的量化与很多变量有关，见第6章、第8章、第9章。
5.7.5 疏散开始时间tstart和疏散时间tevac。
探测时间tdet、报警时间twarn、预动作时间tpre三者的和称为疏散开始时间tstart。预动作时间tpre与运动时间ttrav的和称为疏散时间tevac。
5.7.6 必需疏散时间(RSET)计算
用于确定建筑内人员必需疏散时间(RSET)的基本公式见式(2)：