基于Pathfinder的地下商場消防安全疏散模擬

李 洪 巖

(黑龍江省公安消防總隊黑河支隊，黑龍江 黑河 164300)

基于Pathfinder的地下商場消防安全疏散模擬

李 洪 巖

(黑龍江省公安消防總隊黑河支隊，黑龍江 黑河 164300)

對Pathfinder人員疏散軟件進行了簡單介紹，根據工作中發現的地下商場人員疏散問題，結合實例針對防火卷簾兩側防火門正常和鎖閉兩種情況，綜合考慮煙氣運動和防火卷簾下降情況，運用Pathfinder軟件進行模擬分析確定人員疏散時間。結果表明在防火門被鎖閉情況下，人員疏散將可能導致發生嚴重問題。

地下商場,Pathfinder,疏散模擬,防火卷簾

0 引言

由于受建設用地限制，城市建筑正在不斷向天空、向地下發展。其中，為滿足購物、商業經營等需要，地下商場越來越多的出現，以筆者所在的城市為例，全市共有地下空間建筑16處，其中15處為商場。從筆者調研情況來看，部分地下商場單位消防安全主體責任不落實，隨意占用、堵塞疏散通道、安全出口的現象還十分普遍。加之地下商場具有火災荷載大、火場溫升快、溫度高、排煙及人員疏散困難等特點，一旦發生火災事故極易造成人員傷亡。因此，有必要對地下商場人員疏散問題進行研究。

1 人員疏散計算機模擬

受火災發展過程、人員素質、自動消防設施啟動、初期火災撲救、安全出口和疏散通道設置等諸多因素影響，進行全尺寸的實地人員疏散實驗來確定人員疏散時間是不切合實際的，針對上萬平方米的大型地下商場而言更是無法實現的。目前，通行的方法是采用火災軟件計算機模擬的方式來對人員疏散情況進行分析，找到最佳的解決方式。

Pathfinder軟件介紹。Pathfinder是由美國Thunderhead Engineering公司開發的基于人員進出和運動的模擬器，提供了圖形用戶界面的模擬設計和執行，以及三維可視化工具的分析結果，可以計算每個人員的獨立運行環境并給予了一套獨特的參數(如最高速度、出口選擇、人員性別、年齡等)[1]。可以導入FDS火災模擬軟件，實現火災模擬的同時，模擬人員疏散。可以用三維動畫效果展示災難發生時的情景；能夠分解相關區域，展示各區域的人員逃生路徑；準確確定每個人員在火災發生的最佳逃生路徑和逃生時間。

2 實例研究

本文以某地下商場為例進行研究，該商場為平戰結合的地下人防工程，呈倒T字形結構，面積為10 000 m2，內部高度4.0 m，主要經營服裝用品，防火卷簾設置在內部疏散通道上，將商場劃分為7個防火分區，在防火卷簾兩側設有寬3.8 m的用于疏散的甲級防火門，內部疏散走道4 m。共14個通向室外地面的樓梯間，按照規定設置了相關消防設施，平面圖如圖1所示。2016年該場所在申報局部驗收過程中，處于管理方便角度，請公安機關消防部門提出是否可以將3號防火卷簾兩側用于疏散的防火門鎖閉，如圖2所示。

按照規定防火卷簾兩側用于疏散的防火門嚴禁鎖閉，但為了給社會單位更加直觀的顯示可能造成的火災事故后果。筆者從防火門被鎖閉和完好兩種情況下建立Pathfinder人員疏散模擬。綜合考慮人與人之間的摩擦力、社會力以及疏散過程中的心理反應，刪除通常情況下人員較少的通風機房、排煙機房、消防水泵房、配電間等，設定人員運動速度為1.5 m/s，且對場所不熟悉。按照GB 50016—2014建筑設計防火規范第5.5.21條關于商店疏散人數的規定[2]，去除疏散時無需進入的倉儲、設備房、工具間、辦公室等面積，確定營業廳的建筑面積為9 500 m2，人員密度0.6人/m2，總疏散人數為5 700人。

由于該商場設置了火災自動報警系統，且疏散通道上的防火卷簾為防火分隔用，火災探測器動作后，卷簾將一步下降到底。煙氣在火災初期階段的水平運行速度為0.3 m/s，轟然前煙氣擴散速度為0.5 m/s～0.8 m/s[3]。以火災發生的最不利情況和煙氣擴散的最有利情況考慮，假定初期起火位置為防火分區范圍的7號出口與8號出口之間商鋪，距離商場東側墻體320 m處，煙氣擴散速度為發生轟然前的0.8 m/s，經使用感煙探測器功能試驗器現場實地測試，防火分區4內探測器從受煙開始至發出報警信號，聯動防火分區內3號、4號、5號卷簾的下降時間為30 s。按照煙氣運動速度結合卷簾下降聯動情況，各卷簾的下降時間如表1所示。

表1 防火卷簾下降時間表

按照卷簾下降情況，分別在Pathfinder中針對卷簾下降時間進行設置，以便更貼近真實的人員疏散情況，建立如圖3所示的模型圖。

在7號出口左側防火卷簾兩側防火門可正常打開情況下，建立Pathfinder模型進行人員疏散模擬，經模擬人員運動疏散時間T1=228 s，如圖4所示。

但考慮到現實火災過程中，人員在疏散前需要有確認火災和疏散準備時間(T2)，一般情況該段時間為60 s。因此，人員總體疏散時間為T1+T2=288 s。

在7號出口左側防火卷簾兩側防火門被鎖閉情況下，30 s后卷簾放下，人員將無法從卷簾兩側防火門進行疏散，基于此情況，在Pathfinder模型中設置將3號卷簾兩側防火門始終處于關閉不可通行狀態，經模擬人員運動疏散時間T1=252 s(如圖5所示)，人員總體疏散時間為T1+T2=312 s。

3 結論

一般情況下，人員密集的公共場所安全疏散時間約為300 s，在3號卷簾兩側防火門正常情況下，人員疏散時間為288 s，滿足疏散時間要求。在3號卷簾兩側防火門被鎖閉無法正常使用情況下，人員疏散時間為312 s，已經超過安全疏散時間要求，加之地下場所內濃煙、能見度、人員恐懼心理等影響，極易造成人員傷亡。結合模擬情況和GB 50098—2009人民防空工程設計防火規范第4.4.2條之規定[4]，該地下場所必須保證防火卷簾兩側防火門正常使用。

4 展望

如能夠進一步運用FDS火災模擬軟件，綜合模擬煙氣層高度、火場溫度、有毒物質濃度和能見度到達臨界危險值的時間，與Pathfinder模擬時間進行對比分析，將會對解決該類場所在消防設計審核、驗收以及檢查中遇到疏散問題起到極大的分析和借鑒作用。同時也可應用于對屬于地下場所的火災高危單位開展消防安全評估。

[1] 呂 然，楊 凱.火災與逃生模擬仿真——Pyrosim+Pathfinder中文教程與工程應用[M].北京：化學工業出版社,2014:218.

[2] GB 50016—2014,建筑設計防火規范[S].

[3] 郭樹林，關大巍.防火設計與審核細節100[M].北京：化學工業出版社,2009:14-15.

[4] GB 50098—2009,人民防空工程設計防火規范[S].

[5] 岳海鈴,李樹剛,王成武,等.基于火災模擬的地下商業街安全疏散評價[J].建筑防火與設計,2006(2):210-212.

The fire safety evacuation simulation of underground shopping mall based on Pathfinder

Li Hongyan

(HeiheDetachment,HeilongjiangFireBrigade,Heihe164300,China)

This paper simply introduced the Pathfinder personnel evacuation software, according to the underground mall personnel evacuation problems found in the work, combining with the examples, according to fire door lock and normal two cases of both sides of fire shutter, comprehensively considering the smoke movement and fire shutter declining situation, application of Pathfinder software made simulation analysis to determine the evacuation time. The results showed that under the situation of fire doors were locked, the personnel evacuation likely to cause serious problems.

underground shopping mall, Pathfinder, evacuation simulation, fire shutter

1009-6825(2017)20-0130-03

2017-04-20

李洪巖(1982- )，男，碩士，工程師

TU998.1

A