高校圖書館火災人員疏散模擬研究

摘要：以H高校圖書館為研究對象，進行實地調研梳理出其存在的問題，并利用Pathfinder建立疏散模型，對圖書館的火災安全疏散進行模擬分析，得出火災時期圖書館人員的緊急疏散動態過程以及安全疏散完畢所需的時間，在此基礎上進行對策優化可行性分析，并結合圖書館實際情況提出相應對策。

關鍵詞：火災；高校圖書館；人員疏散；Pathfinder

中圖分類號：D631.6" " " 文獻標識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2025）01-0020-03

圖書館中木質、紙質材料居多，使圖書館火災具有易發生及著火面積大且擴散迅速的特征。高校圖書館又是人流量大、人員集中的場所，一旦發生火災，將會造成不可估量的人員傷亡和財產損失。然而，各高校通常情況下是通過疏散演習來進行火災人員疏散模擬。傳統的疏散演習存在參與人員態度不嚴肅、真實性不足、評估體系不完善等問題，導致演習實際效果被弱化，得到的數據存在偏差。通過計算機進行人員疏散模擬能夠減少風險、節約成本和時間，更加直觀準確地模擬出應急疏散的動態過程，有助于消防管理人員進行消防安全管理和人員安全疏散設計。

1 高校圖書館火災特性及疏散問題探究

1.1" 火災特性分析

H高校圖書館為高層圖書館，層數為八層。圖書館工程項目等級為一級，耐火等級為一級。在火災場景下該建筑有兩個特性值得分析：

1.1.1" H高校圖書館為中庭式建筑

中庭式建筑是指建筑物內部至少存在一個連續多層垂直聯通在一起的空間，這種建筑結構在消防上是一個大麻煩，一旦發生火災有火勢發展迅速、煙氣擴散迅速、火災預警困難的特點。

1.1.2" 建筑物內紙質木質材料居多且屬于易燃材料

圖書館中藏書150萬冊，數量極其龐大，且桌椅板凳皆為木質材料，易被附近熱源引燃，其特殊性導致圖書館火災具有結構耐火等級低、火災負荷大、火勢發展迅速、火災救援難度大的特點。

1.2" 圖書館疏散問題分析

經過實地調研，發現圖書館疏散樓梯寬度不夠，若在圖書館人員眾多時發生火災，極易造成人流堵塞，對學生的生命安全造成威脅。除二樓正廳安全出口開放外，其余出口皆用鋼鎖鎖住，若發生火災極有可能因逃離路徑單一導致人員擁堵。部分常閉式防火門長期處于開啟狀態，且存在無法嚴閉的問題。樓梯間等疏散通道擺放書籍和小馬扎，人員通行不暢。在火災發生時，圖書館的硬件設施不完善及學生的消防意識薄弱，都會導致嚴重后果。

2 高校圖書館人員疏散情況調查

針對H高校圖書館，分別從人員數量、學生情況、消防條件三方面進行了實際調查，為進行疏散模擬提供更合理的數據基礎。

2.1nbsp; 人員數量調查

為保證數據的準確性，依據H高校課程排布及圖書館開放時間選取了具有代表意義的不同時間段對圖書館的人數進行統計，得出圖書館中人數的最大值和每層的人員分布情況。調查結果顯示，圖書館中人數最多的情況是一層未開放0人、二層86人、三層134人、四層93人、五層87人、六層77人、七層63人、八層45人。

2.2" 學生情況調查

火災中人員的行為是不可控的也是混亂的，每一個人都有不同的想法，不同的緊張程度，不同的消防知識儲備，也會選擇不同的逃生方法和逃生路線。即使同一個人在不同場景中，也會選擇不同的逃生路線和方法。通過調查問卷得出，大部分同學不熟悉消防安全知識也不會主動了解，基本沒有參加過消防演練，不了解學校圖書館的安全疏散路徑，在火災發生時，容易心情緊張、手足無措，很難選擇正確的方式逃離火災現場。

2.3" 消防條件調查

圖書館建筑結構類型為框架剪力墻結構，其中墻、柱、梁、樓板、屋頂承重構件皆為不可燃燒材料，建筑耐火等級為一級。圖書館為中庭式設計，使用特級防火卷簾來實現防火分區，設有自動噴水滅火系統及自動掃描高空水炮滅火系統，一、二層疏散樓梯為7部，疏散寬度為22.1m；三至八層疏散樓梯為6部，疏散寬度為19.3m。1、4、5號電梯為消防電梯，其中5號電梯為停用狀態。設有消火栓27個，滅火器54個，報警裝置32個，且均為分散設置，疏散路線圖、緊急疏散標識均按標準設置。

3 高校圖書館火災人員疏散模擬

3.1" 確定疏散參數

對疏散模擬進行如下假設：①人員均為青少年，具有良好的身體素質；②人員均處于清醒狀態，在火災發生時同時進行疏散，不會發生中途更換逃生路徑的情況；③人員均選擇最近的路徑進行逃生；④考慮火災最不利的情況；⑤同一疏散路徑上的人員均為同一速度進行逃生；⑥對模型進行適當簡化，簡化不影響模擬結果。

模型的人員數量依據調研結果設置，人員疏散速度采用現在國際上比較認可的SFPE《消防工程手冊》來設定，選用手冊中人在學校、辦公樓、住宅行走的速度：上樓35m/min、下樓47m/min、其他78m/min[1]。

3.2" 建立疏散模型

圖書館整體是一個連通的大空間，只有廁所、熱水房、樓梯間可以進入，其他房間處于關閉狀態。模型中電梯參數根據圖書館施工圖紙規定設置為：1、4號電梯運行速度為2m/s，載重為1050kg，站數為9；2、3號電梯非消防電梯停止運行。發生火災時，館內人員會選擇最優的路線逃離圖書館[2]。疏散模型見圖1。

3.3" 模擬分析疏散過程和時間

Pathfinder能夠根據圖書館3D模型模擬人員的動態疏散過程。從整體模擬結果可以看出，各層人員集中到樓梯間及電梯間的時間較短且基本一致。但是，不難發現在樓梯口及電梯口出現了等候現象，疏散速度放慢。在整體疏散模擬過程中，館內人員均能順利離開圖書館，疏散過程的行走時間為299.5s。模擬分析示意圖見圖2。

3.4" 計算疏散時間

發生火災時，只有火源地點的人員能夠迅速開始疏散，遠離火源的人員一般不會立即進行疏散。人員的疏散時間包括三個時間段：報警時間、響應時間、疏散行走時間[3]，可表示為：

Ts=TB+TY+TX （1）

式中：Ts——疏散時間，s；

TB——報警時間，s；

TY——響應時間，s；

TX——疏散行走時間，s。

人員應急疏散的行走時間通過上文的模擬分析已經得出，但是由于在實際情況下存在很多不確定因素，均會對人員在火災場景下的逃生速度產生影響。因此，在進行疏散時間計算時，對Pathfinder模擬出的疏散行走時間加權安全補償系數1.5，使疏散行走時間更加貼近實際，疏散過程所需時間公式改寫為：

Ts=TB+TY+TX×1.5 （2）

報警時間是指從火災發生到火災報警系統報警的時間。考慮到圖書館內火災報警裝置較多，學生也處于清醒狀態，能夠及時發現火災并觸發報警裝置，本文將火災報警時間設定為60s。

疏散響應時間是指從火災報警系統報警到館內人員開始疏散的時間。根據相關文獻可知，學校采用聲音廣播系統的響應時間小于1min，結合圖書館的具體情況，將疏散響應時間設定為60s。

依據報警時間、疏散響應時間、疏散行走時間，即可得出圖書館在火災場景下所需的疏散完畢時間為569.25s。

3.5" 圖書館安全性判定

安全疏散的判定標準為安全疏散的可利用時間大于疏散完畢時間。根據《建筑設計防火規范》可知，一、二級耐火等級的公共建筑與高層民用建筑允許的疏散時間為5～7min。H高校圖書館屬于一級耐火等級的公共建筑，采取最保守的方式來對圖書館的安全性進行判定，將館內人員安全疏散的可利用時間設定為420s。569.25s＞420s，圖書館的人員未能在安全時間內完全撤離圖書館。

4 高校圖書館安全疏散對策研究

根據圖書館特性及存在的問題設定出不同的疏散情景，并依據疏散模擬軟件進行模擬。

情景1：圖書館中人員可任意選擇逃生路徑，逃生電梯設置為4部，人員在平面和樓梯的逃生速度設置為平均1.3m/s，安全出口僅為二樓大廳東側正門，此時人員疏散行走時間為246.8s。

情景2：禁止三層以上人員從中庭樓梯處通過，一方面是為了防止碰撞以及人員擁堵的情況發生；另一方面，中庭建筑的煙氣集中于中庭位置，從此位置逃生會受到煙氣的影響。逃生電梯設置為4部，人員在平面和樓梯的逃生速度設置為平均1.3m/s，安全出口僅為二樓大廳東側正門，此時人員疏散行走時間為279.5s。

通過計算，在報警時間和響應時間均為60s的情況下，人員疏散行走時間低于200s，圖書館中所有人員方能在安全時間內逃離圖書館。情景1、情景2均未達標，但是可以發現隨著圖書館疏散條件的優化及人員疏散速度的提高，人員疏散行走時間大幅下降。這說明如果學校優化消防安全管理措施，學生逃生能力也保持優秀水平，在發生火災時學生就能在安全時間內離開圖書館。

4.1" 消防安全管理優化

學校要加強防火檢查，專門檢查必須嚴格按照標準執行，日常檢查必須認真落實，在防火檢查過程中要重點檢查以下內容：疏散通道上有無影響疏散的雜物；防火門能否正常使用；消防安全指示標志的位置及功能是否正常；應急照明燈是否正常、位置是否正確；消火栓能否正常使用。對于防火檢查記錄，工作人員必須認真記錄并及時糾正發現的問題。

4.2" 人員管理優化

學校要利用校報、校園廣播等進行消防知識以及疏散逃生知識的普及，并開展消防活動培養學生的消防安全意識，提高學生的疏散逃生能力。同時，加強對圖書館管理人員的培訓，使其熟悉圖書館的緊急疏散流程，掌握火災逃生的知識，一旦發生火災，能夠沉著、冷靜地面對，并有效地組織學生離開火災區域。還要將圖書館的消防安全責任嚴格落實到各工作人員和領導身上，使其認真對待圖書館的消防安全工作[4]。

5 結束語

高校圖書館作為人員密集場所，其安全應當被放在首要位置。通過實地調研及火災疏散模擬研究進行一系列分析，提出了有針對性的建議。將圖書館火災安全疏散模擬結果和實際疏散問題結合起來進行分析是一種有效的火災風險評估方法，采用這種方法不僅可以找出圖書館火災安全疏散存在的問題，還能為圖書館改進消防措施和制定應急疏散預案提供科學依據。

參考文獻

[1]曹凱.基于BIM技術的建筑火災與人員安全疏散模擬[J].磚瓦，2024（7）：107-110.

[2]謝欣，呂輝，滕黛潔，等.基于Pathfinder和虛擬現實的民用機庫應急疏散仿真[J].科學技術與工程，2024，24（22）：9664-9671.

[3]戰乃巖，尹海燕，姜澤旭，等.基于Pyrosim和Pathfinder大型工廠車間火災及疏散模擬[J].吉林師范大學學報（自然科學版），2024，45（3）：110-117.

[4]葛衍非.高校教學樓火災與人員疏散模擬及應急管理研究[J].消防界（電子版），2024，10（13）：7-9.