學生公寓安全疏散模擬與安全對策研究

李冀 廖文景 游波 劉劍鋒

(1.長沙礦山研究院 長沙 410012； 2．金屬礦山安全技術國家重點實驗室 長沙 410012；3.湖南科技大學資源環境與安全工程學院 湖南湘潭 411201)

0 引言

根據應急管理部消防救援局統計資料顯示，2019年全國接報火災23.3萬起，死亡1 335人、傷837人，直接財產損失36.12億元。其中高層建筑發生火災6 974起，比上一年增長10.6%[1]。與此同時高校的財產損失、人員傷亡和火災次數都位列前茅。從發生火災的場所來看，學生公寓是高校各場所之首，學生公寓的累計火災損失在高校各類場所的直接財產損失中也排名第一,學生公寓的火災事故必須引起重視[2-6]。通過進行安全疏散研究，不僅能夠確保人員安全撤離，而且能減少財產損失。如果能夠針對學生公寓存在的問題，提出改進措施與對策，必定能為今后學生公寓發生危險情況時提供幫助，因此安全疏散研究具有重大意義[7-12]。

本文以湖南省某高校校內一學生公寓為研究對象，該學生公寓位于公寓群的西北角，樓棟共7層，每層高3.5 m，每層南北兩面共分布宿舍48間，每間可入住4人。該學生公寓內部兩端各有1個小樓梯，中間有1個大樓梯，只在一樓中部設有1個安全出口。目前國內很多學生公寓都與該公寓情況相似，故可通過對該學生公寓安全疏散方面的模擬研究，為其他類似學生公寓的火災問題及安全疏散提供借鑒意義。

1 學生公寓安全疏散存在的問題

1.1 安全疏散設施設計方面

(1)樓梯間。學生公寓內部兩端各1個小樓梯，中間1個大樓梯。大樓梯寬度經測量為2 m，小樓梯寬度經測量為1 m，查《住宅設計規范》[13]可知樓梯梯段凈寬不應小于1.1 m，所以左右側樓梯不符合標準，當危險情況出現時，會影響安全疏散。

(2)安全出口。學生公寓只在一樓中部設有1個安全出口，而左右兩端樓梯處缺少可用的安全出口，一旦發生火災，極有可能造成大量學生堵塞在一個安全出口。此外學生公寓在安全出口設置側拉門，在大量擁擠人員待疏散的情況下，容易造成人員堵塞。

(3)走廊。走廊寬度經過測量為1 m，查《住宅設計規范》可知走廊通道的凈寬不應小于1.2 m，所以走廊寬度不符合標準。此外走廊上不按要求設置排煙系統，公寓內部依靠自然通風，一旦發生火災，許多有害氣體無法排出，容易造成二次傷害。

(4)疏散標識、應急燈和緊急廣播。學校沒有實行足夠的日常管理，部分學生惡意破壞，導致一些應急照明無效。同時檢查系統實施不到位，損壞的設施不能及時修理和更換。缺乏疏散指標，學生們在疏散時依靠本能。宿舍內缺乏緊急廣播，不能及時傳達危險。

(5)缺乏安全設施。在學生公寓設計之初，學校沒有考慮全面，導致沒有諸如常閉防火門、太平門、疏散樓梯、逃生孔等消防設施。

1.2 安全疏散設施管理方面

(1)安全出口管理。學生公寓每一棟的建筑面積接近上千平方米，而每一棟可提供上千人住宿，出于防盜和方便管理的初衷，學校采取的是封閉式管理方案，通過在一樓設置門禁的方式，控制學生進出公寓，發生火災時極大地限制了安全疏散。

(2)安全通道管理。走廊與樓梯的交界處劃作他用，有著洗衣機和開水器等生活用品，此外還會放置廣告牌和垃圾桶，安全疏散時由于走廊通往樓梯間中這些障礙物的不利影響，會延長安全疏散時間。

(3)安全標識。學校沒有實施足夠的學生管理，部分學生惡意進行破壞。同時，檢查系統沒有實施到位，損壞的設施無法及時修復和更換，導致缺乏疏散標識。

2 學生公寓人員疏散模擬研究

2.1 疏散模型的建立

本文針對學生公寓進行Pathfinder建模分析，為了建立疏散模型，對學生公寓進行了精準的實地測量。學生公寓為長方體封閉式建筑，僅正中間有一個安全出口且朝南開放，樓棟總長97.2 m,總寬26.2 m,樓棟共7層，每層高3.5 m，每層南北兩面共分布寢室48間。左右兩側分布有對稱的小樓梯，樓棟中心位置分布有一個大樓梯，正對著安全出口，小樓梯寬1 m，大樓梯寬2 m。公寓內部分布有對稱的走廊，走廊寬度1 m。根據以上數據可以初步建立模型如圖1所示。

圖1 學生公寓疏散模型

本文在進行人員疏散模擬時，選擇人員荷載最大的場景進行計算模擬，每一層學生宿舍共計48個，皆可入住4人，學生公寓共7層，所以最終擬定模擬疏散人數1 344人。同時為了更貼合真實的疏散過程，設置了2個疏散行為，一是疏散響應時間設置為15 s；二是設置疏散時向就近任何出口進行撤離。

2.2 疏散過程分析

截取疏散中隨機某個時刻的疏散密度圖，從圖2可以看出70.2 s時左右側小樓梯疏散密度較小，中間大樓梯與安全出口處疏散人員十分集中，從側面反映了限制安全疏散效率的大部分原因是缺乏安全出口，安全出口的設置不合理，所以有必要針對這方面原因提出改進措施，以期能提高安全疏散的效率。

圖2 某時刻人員疏散密度

2.3 疏散安全性判定

能否進行安全疏散取決于安全疏散的可利用時間是否大于安全疏散的完畢時間。根據《建筑防火設計》[14]可得到高校學生公寓安全疏散的可利用時間為360 s，而圖3中顯示學生公寓最終的疏散完畢時間為444.3 s，對比分析可知，學生公寓部分學生無法在可利用時間內進行安全疏散，學生公寓在安全疏散方面還存在著不足，所以有必要提出改進方法和對策，通過合理的對策措施來達到降低疏散完畢所需的總時間，實現安全疏散。

圖3 疏散時間曲線

3 學生公寓安全疏散對策研究

3.1 安全疏散設施設計方面

(1)樓梯間。樓梯的設計應該符合國家規定，在滿足距離要求的同時要避免袋型設計，盡量布置在外墻，方便采光和逃生同時也方便救援。針對學生公寓樓梯寬度不足的問題，考慮在學生公寓外墻兩側增設疏散樓梯，為安全疏散提供更好的幫助。

(2)安全出口。安全出口的布局應該是分散的、易于查找且需清楚標記，每個防火隔間的安全出口一般應不小于2個，并應確保安全出口不得堵塞。針對學生公寓安全出口不足的問題，考慮在左右兩側小樓梯處增設安全出口，為安全疏散提供更好的幫助。

(3)走廊。走廊是人們在發生火災時從房間向其他部分撤離的唯一途徑，走廊可以采用不燃或阻燃的結構和裝飾，并符合國家技術標準的要求。同時考慮在公寓內部增設排煙系統，發生火災時能盡快排出有毒有害氣體，減少不必要的傷亡。

(4)消防應急照明和事故應急廣播。應急照明燈應該按照規定安裝在墻面或者頭頂的天花板上，使得整個疏散通道的亮度足夠支持逃生。給應急照明燈配置蓄電池作為備用電源，防止意外情況的出現。同時學生公寓應設立事故應急廣播，外國學生的公寓樓緊急廣播應當超過2種語言，火災發生后，整棟大樓應按照規定開放相關層的消防廣播，并通知人員撤離，有效減小人員疏散響應時間。

(5)增加消防設施和疏散通道。在經濟允許的情況下，學校考慮購買一些現代化的消防設施，如額外的防火門、自動滅火裝置等。同時可以考慮建設天橋，以學生公寓內小廣場為疏散保護區域展開鋪設，為安全疏散提供更大的幫助。

3.2 安全疏散設施管理方面

(1)加大消防排查的力度。重點排查是否有障礙物在安全出口或者消防通道上，安全出口是否處于開放狀態，應急照明燈、疏散指示器、應急廣播等有利于疏散的設施設備是否完好無缺，能否正常運行等情況。

(2)建立健全疏散設施的安全管理系統。針對學生公寓，制定相應的安全條例。同時要想方法來處理防火和防盜的問題，學生公寓的門禁對疏散造成了很大的影響，為了有效解決上述矛盾，學生公寓應采用先進的疏散門，門禁系統應確保在沒有鑰匙的情況下可以從內部輕松打開，以免發生火災無法撤離。

3.3 人員安全管理方面

加大宣傳教育的力度，利用學校的報刊亭、展示欄開展防火逃生知識的學習。根據學生公寓的特點，制定適合公寓的緊急疏散計劃，每年進行不少于2次的疏散演習。加強消防領導，落實安全責任制定期進行抽查和檢查，及早發現解決問題，消除火災隱患。

4 結論

(1)針對學生公寓，從安全疏散設施、人員安全管理兩個方面分析了學生公寓在安全疏散方面存在的問題。

(2)針對學生公寓建立了Pathfinder模型進行疏散過程分析，可以發現主要限制疏散過程的是安全出口的缺乏，文中學生公寓疏散完畢所需的時間為444.3 s，與國家標準相比可知部分學生無法在可用的疏散時間內安全撤離，因此有必要提出對策進

行改善。

(3)針對學生公寓應急安全設施提出了建設性的對策，如增設疏散樓梯、增設安全出口等安全疏散設施，提高安全管理水平以及對人員的教育培訓。