孫 婧，李黎麗

（1.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)火災(zāi)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，合肥，230026；2.江蘇省鎮(zhèn)江市消防支隊(duì)，鎮(zhèn)江，212000）

0 引言

高層建筑內(nèi)緊急情況下的疏散問題有其自身的特點(diǎn)：既有水平疏散（某一樓層從起點(diǎn)到樓梯口的疏散），又有豎直疏散（樓梯上的疏散），而且樓層較多，存在疏散距離長(zhǎng)、待疏散人數(shù)多等問題。電梯在高層建筑人員疏散中有三個(gè)主要方面的優(yōu)點(diǎn)［1］：（1）電梯的運(yùn)輸量大、運(yùn)送時(shí)間短；（2）疏散速度快；（3）有利于人們疏散路線的辨認(rèn)。在我國(guó)，由于考慮到電梯火災(zāi)時(shí)的安全性，相關(guān)規(guī)范中，電梯不能作為疏散用，做出如此規(guī)定，主要是考慮以下三個(gè)方面的原因［2］：（1）火災(zāi)及滅火系統(tǒng)對(duì)電梯安全使用的影響；（2）煙氣侵害；（3）火災(zāi)時(shí)電梯的緊急供電。而2006年頒 布 的 《國(guó) 際 建 筑 法 則》（IBC：International Building Code）已經(jīng)不再限制火災(zāi)時(shí)人員疏散的方式或者說不再限制火災(zāi)時(shí)使用電梯疏散［3］。而現(xiàn)在，基于嚴(yán)格的規(guī)范約束所設(shè)計(jì)的智能建筑系統(tǒng)，擁有高可靠性的電梯維護(hù)保養(yǎng)系統(tǒng)和嵌入式的軟件設(shè)計(jì)冗余度［4］，電梯的可靠性和安全性能都有了大幅提高?？梢酝ㄟ^以下四方面提高火災(zāi)條件下電梯運(yùn)行的可行性：（1）提高電梯及電梯井的防火安全性［5，6］；（2）對(duì)電梯豎井及前室正壓送風(fēng)；（3）對(duì)電梯進(jìn)行合理的分區(qū)；（4）加強(qiáng)火災(zāi)下電梯的供電保障。電梯疏散在國(guó)內(nèi)外都有成功案例，它將成為今后豎向疏散的重要途徑。早在20世紀(jì)50年代，美國(guó)學(xué)者Bryan就對(duì)馬里蘭州布魯克林Arundel Park Hall火災(zāi)中人員行為進(jìn)行了調(diào)查并在事后撰寫了調(diào)查報(bào)告［7］。Wood等人針對(duì)火災(zāi)發(fā)生的時(shí)間、樓層、蔓延區(qū)域，及火災(zāi)發(fā)生初期人員的反應(yīng)進(jìn)行了問卷調(diào)查并隨后發(fā)表研究報(bào)告［8］。2010年 McConnell、Shields對(duì)美國(guó)911事件幸存者進(jìn)行了災(zāi)后調(diào)查，內(nèi)容包括信息的獲得、第一反應(yīng)、預(yù)動(dòng)時(shí)間［9］。國(guó)內(nèi) 研 究 主 要 包 括 張 樹 平［10］、馬 莉 莉［11］、田 榮娟［12］、閻衛(wèi)東［13］、李曉萌［14］等人的研究。國(guó)內(nèi)基本沒有針對(duì)高層建筑豎向途徑選擇的問卷調(diào)查研究，有必要根據(jù)我國(guó)疏散人員特征制定合理的調(diào)查問卷，為合理化計(jì)算機(jī)模擬、優(yōu)化高層建筑疏散策略提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 問卷設(shè)計(jì)

針對(duì)火災(zāi)情況下，分析了我國(guó)高層建筑人員安全疏散特點(diǎn)，以及高層建筑電梯疏散的可行性。問卷從五個(gè)方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)：個(gè)體特征（包括生理與心理特征），豎向疏散的距離，排隊(duì)影響，小群體效應(yīng)以及調(diào)查對(duì)象對(duì)相關(guān)規(guī)范的認(rèn)識(shí)理解，分別分析了這五個(gè)方面對(duì)日常條件和緊急條件下高層建筑中人員疏散途徑選擇的影響。設(shè)計(jì)路線如圖1，問卷涉及的30道題目全部圍繞這五個(gè)方面。個(gè)體特征主要包括，年齡、性別、文化程度、身體機(jī)能與對(duì)密閉空間心理反應(yīng)等；排隊(duì)影響是指存在多人等待電梯時(shí)會(huì)不會(huì)影響人員選擇電梯疏散；小群體效應(yīng)指的是當(dāng)與朋友或者親人一起時(shí)，會(huì)不會(huì)影響人員選擇電梯疏散。

在上海、南京各選取了兩棟高層商業(yè)辦公樓中的人員，在鎮(zhèn)江選取一棟高層商業(yè)辦公樓和一個(gè)住宅小區(qū)人員作為調(diào)查對(duì)象。在這次調(diào)查中，發(fā)放了問卷300份，回收256份，剔除不合格問卷42份，有效問卷數(shù)量214份。

圖1 高層建筑人員豎向疏散途徑選擇特性問卷設(shè)計(jì)路線Fig.1 The questionnaire design of the pedestrian evacuation choice in high－rising buildings

2 結(jié)果及分析

2.1 人員特性

調(diào)查對(duì)象的人員特征包括：性別，年齡，體型狀況，文化程度，是否經(jīng)歷過火災(zāi)或者疏散演習(xí)，工作性質(zhì)，每周運(yùn)動(dòng)量狀況，是否有對(duì)運(yùn)動(dòng)（使用樓梯）或者使用電梯起阻礙作用的不良身體狀況，日常工作＼學(xué)習(xí)使用電梯＼樓梯情況，調(diào)查對(duì)象，男性為54.7%，女性占45.3%，部分統(tǒng)計(jì)結(jié)果分布見表1。

表1 調(diào)查對(duì)象是否存在阻礙運(yùn)動(dòng)（使用樓梯）和阻礙電梯使用的不良身體和心理狀況Table 1 The bad physical status and psychological status of objects influencing the use of stairs or elevator

從調(diào)查對(duì)象人員特征統(tǒng)計(jì)分析可知，調(diào)查對(duì)象的性別比例比較協(xié)調(diào)，年齡、體型狀況、文化程度、職業(yè)、每周運(yùn)動(dòng)次數(shù)、電梯使用頻率等分布廣泛，調(diào)查對(duì)象具有一定的社會(huì)代表性。7.1%的調(diào)查對(duì)象存在阻礙運(yùn)動(dòng)（阻礙樓梯使用）如：懷孕、哮喘等的不良身體狀況，5.2%的調(diào)查對(duì)象存在阻礙電梯使用如：眩暈、使用輪椅、寂閉空間恐懼癥等的不良身體或心理狀況。2.4%的人經(jīng)歷過火災(zāi)，25.5%的人參加過消防演習(xí)或培訓(xùn)。

2.2 高層建筑人員豎向選擇特性

人員在高層建筑中日常每天使用電梯上下樓層的次數(shù)，不同條件下考慮疏散距離影響、排隊(duì)因素以及群體因素人員使用電梯上下樓層的最小樓層調(diào)查結(jié)果見圖2。由于上樓比下樓人員感覺更吃力，在非緊急條件下，在上下樓層數(shù)不高時(shí)，人員常常會(huì)選擇電梯上樓，樓梯下樓。表2也體現(xiàn)了這一點(diǎn)，在調(diào)查對(duì)象中，每天沒有使用電梯上樓的人占17.1%，而沒有使用電梯下樓的人占21.3%。對(duì)于其它上＼下樓次數(shù)的人員比例相差不大。

表2 調(diào)查對(duì)象日常每天使用電梯上下樓的次數(shù)Table 2 The frequency of the daily use of the elevator of the objects

圖2 不同條件下考慮各因素影響的使用電梯最小樓層期望Fig.2 The minimum expectation of the use of elevator under different conditions

圖2反映人員在不同條件下，分別考慮獨(dú)自一人等待電梯（只考慮距離的影響）、考慮有一定數(shù)量的人在等電梯（考慮排隊(duì)等待因素的影響）、考慮與2－4熟人在一起時(shí)，電梯等待口沒有其他人（考慮群體小組因素的影響）時(shí)，選擇電梯上下樓層的最小層數(shù)期望值。圖中A－H 分別表示：

A.表示休閑時(shí)期并且無時(shí)間壓力的條件下，使用電梯上樓的最小樓層；

B.表示休閑時(shí)期并且有時(shí)間壓力的條件下，使用電梯上樓的最小樓層；

C.表示商務(wù)活動(dòng)并且無時(shí)間壓力的條件下，使用電梯上樓的最小樓層；

D.表示商務(wù)活動(dòng)并且有時(shí)間壓力的條件下，使用電梯上樓的最小樓層；

E.表示休閑時(shí)期并且無時(shí)間壓力的條件下，使用電梯下樓的最小樓層；

F.表示休閑時(shí)期并且有時(shí)間壓力的條件下，使用電梯下樓的最小樓層；

G.表示商務(wù)活動(dòng)并且無時(shí)間壓力的條件下，使用電梯下樓的最小樓層；

H.表示商務(wù)活動(dòng)并且有時(shí)間壓力的條件下，使用電梯下樓的最小樓層；

從圖2可以看出，1）考慮排隊(duì)，也就是，當(dāng)有一定數(shù)量的人在等待電梯時(shí)，使用電梯上下樓層的最小期望層數(shù)比獨(dú)自一人等待電梯和考慮群體，也就是與2－4個(gè)熟人一起等待電梯上下樓層的最小期望層數(shù)要高。當(dāng)需要排隊(duì)等待時(shí)，與其它兩種情況相比，人員更加傾向于使用樓梯等其它疏散途徑；2）考慮群體，使用電梯上下樓層的最小期望層數(shù)比考慮距離和排隊(duì)因素要低。人員在疏散過程中，一個(gè)群體往往趨向于一起移動(dòng)和使用同一種疏散途徑。考慮群體效應(yīng)時(shí)，因?yàn)槿藛T往往會(huì)考慮到其它成員的舒適程度，所以與其它兩種情況相比，在進(jìn)行較低樓層運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常會(huì)選擇電梯進(jìn)行上下樓層；3）相同條件下，休閑時(shí)期比商務(wù)活動(dòng)使用電梯上下樓層的最小期望層數(shù)要高；4）相同條件下，無時(shí)間壓力（正常條件下）比有時(shí)間壓力（緊急條件下）使用電梯上下樓層的最小期望層數(shù)要高；5）因?yàn)槿藗兤毡檎J(rèn)為通過樓梯進(jìn)行上樓比下樓更費(fèi)體力，相同條件下，人員使用電梯下樓的最小期望層數(shù)比人員使用電梯上樓的最小期望層數(shù)要大。

2.3 人員特征與高層建筑人員豎向疏散途徑選擇特性之間的關(guān)系

將問卷中各人員特征與人員疏散行為反應(yīng)兩兩進(jìn)行皮爾遜檢驗(yàn)［15］，計(jì)算兩兩變量間的p值，得到p值小于0.05的34組具有相關(guān)性的變量：1）變量人員年齡段與變量是否考慮電梯逃生和變量是否會(huì)優(yōu)先選擇電梯進(jìn)行逃生；2）變量文化程度與變量是否考慮電梯逃生和變量是否會(huì)優(yōu)先選擇電梯進(jìn)行逃生；3）變量每周運(yùn)動(dòng)量與變量建筑高度是否對(duì)疏散途徑產(chǎn)生影響和變量所在樓層是否對(duì)疏散途徑選擇存在影響；4）變量人員阻礙使用電梯的不良心理＼身體狀況與變量是否考慮電梯逃生和變量是否會(huì)優(yōu)先選擇電梯進(jìn)行逃生；5）變量電梯使用頻率與變量建筑高度是否對(duì)疏散途徑產(chǎn)生影響和變量所在樓層是否對(duì)疏散途徑選擇存在影響。

下面，對(duì)具有明顯相關(guān)性的各組變量進(jìn)行多重對(duì)應(yīng)分析：

圖3（a）所示為不同年齡區(qū)間人員、火災(zāi)條件下是否會(huì)考慮使用電梯進(jìn)行逃生以及火災(zāi)條件下是否會(huì)優(yōu)先考慮使用電梯進(jìn)行逃生的類別聯(lián)合圖?？梢钥闯觯徽撃膫€(gè)年齡階段，尤其是（16，24］，（46，56］年齡段的調(diào)查對(duì)象基本上不會(huì)考慮在火災(zāi)條件下使用電梯進(jìn)行逃生疏散。僅在年齡＞56歲和年齡段（24，32］的調(diào)查對(duì)象中，很少一部分人會(huì)選擇電梯進(jìn)行逃生疏散?？赡艿慕忉?，在我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范中明確規(guī)定，普通電梯不能用于火災(zāi)條件下的人員疏散，所以在現(xiàn)行的宣傳與教育下，火災(zāi)條件下大眾普遍傾向于使用樓梯等傳統(tǒng)疏散方式。而年齡大，部分調(diào)查對(duì)象由于身體機(jī)能的衰退，使用樓梯進(jìn)行疏散時(shí)，可能存在阻礙樓梯使用的不良身體狀況，這部分人往往會(huì)選擇火災(zāi)條件下使用電梯進(jìn)行逃生。

圖3 （a）人員年齡段（b）文化程度與是否考慮電梯逃生、是否會(huì)優(yōu)先選擇電梯進(jìn)行逃生之間的關(guān)系Fig.3 The relations between（a）the age and the way choice，（b）the evacuation and the way choice

圖3（b）所示為不同文化程度的人員在火災(zāi)條件下是否會(huì)考慮使用電梯進(jìn)行逃生以及火災(zāi)條件下是否會(huì)優(yōu)先考慮使用電梯進(jìn)行逃生的類別聯(lián)合圖?？梢钥闯龀顺踔幸韵聦W(xué)歷以及研究生以上學(xué)歷的調(diào)查對(duì)象會(huì)考慮在火災(zāi)條件下使用電梯進(jìn)行逃生疏散外，其它文化程度人員很少會(huì)考慮使用電梯進(jìn)行火災(zāi)條件下的疏散。從前面對(duì)人員特性的統(tǒng)計(jì)，可以發(fā)現(xiàn)，初中以下學(xué)歷以及研究生以上學(xué)歷的調(diào)查對(duì)象所占比例分別只有2.5%和6.0%，這可能對(duì)我們多重對(duì)應(yīng)分析所得到的結(jié)果有所影響。

圖4（a）所示為人員每周運(yùn)動(dòng)次數(shù)、所在樓層高度是否會(huì)對(duì)疏散途徑選擇產(chǎn)生影響以及建筑高度是否會(huì)對(duì)疏散途徑選擇產(chǎn)生影響的類別聯(lián)合圖。可以看出，一般所在建筑高度會(huì)影響高層建筑豎向疏散途徑選擇的人員，其所在樓層高度也同樣會(huì)影響到高層建筑中人員豎向疏散途徑的選擇。建筑高度和所在樓層高度都在一定程度上影響了人員疏散時(shí)對(duì)電梯的選擇。35.1%的調(diào)查對(duì)象表示所處建筑的高度會(huì)對(duì)建筑內(nèi)人員疏散途徑的選擇產(chǎn)生影響；所在樓層高度相對(duì)建筑高度，對(duì)人員疏散途徑選擇的影響更大，為52.5%。

圖4 （a）每周運(yùn)動(dòng)次數(shù)與建筑高度、所在樓層高度是否對(duì)疏散途徑選擇有影響之間的關(guān)系（b）是否存在阻礙使用電梯不良狀況與是否考慮電梯逃生、是否會(huì)優(yōu)先選擇電梯進(jìn)行逃生之間的關(guān)系Fig.4 The relations between（a）the frequency of physical exercise and the way choice，the height of the building and the way choice（b）the bad physical and psychological condition and the way choice

圖4（b）所示為調(diào)查人員是否存在阻礙使用電梯的不良身體或心理狀況、火災(zāi)條件下是否考慮電梯進(jìn)行疏散逃生以及是否會(huì)優(yōu)先選擇電梯進(jìn)行疏散逃生的類別聯(lián)合圖?？梢钥闯?，調(diào)查對(duì)象不存在阻礙使用電梯不良身體或心理狀況時(shí)，在火災(zāi)條件下一般不會(huì)考慮通過電梯進(jìn)行疏散逃離。

圖5所示為日常條件下人員使用電梯的頻率、所在樓層高度是否會(huì)對(duì)疏散途徑選擇產(chǎn)生影響以及建筑高度是否會(huì)對(duì)疏散途徑選擇產(chǎn)生影響的類別聯(lián)合圖?？梢钥闯?，日常生活或者工作中，很少使用電梯進(jìn)行上下樓層的調(diào)查對(duì)象受到建筑高度和所在樓層高度的豎向疏散途徑選擇的影響更為明顯。

圖5 人員電梯使用頻率與是否考慮電梯逃生、是否會(huì)優(yōu)先選擇電梯進(jìn)行逃生之間的關(guān)系Fig.5 The relations between the frequency of the daily use of the elevator and the way choice

3 結(jié)論

基于電梯疏散具備安全可靠性基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并開展了高層建筑豎向疏散途徑選擇的問卷調(diào)查。在保障電梯疏散可行的基礎(chǔ)上，研究了人員特征因素對(duì)豎向疏散途徑選擇特性的影響。對(duì)調(diào)查對(duì)象的人員特征進(jìn)行頻率統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)調(diào)查對(duì)象的性別比例比較協(xié)調(diào)，年齡、體型狀況、文化程度、工作性質(zhì)等分布廣泛，具有一定的社會(huì)代表性。

1.相同條件下，排隊(duì)等待、商務(wù)活動(dòng)、小群體效應(yīng)以及時(shí)間壓力會(huì)減小人員使用電梯上下樓層的層數(shù)期望值。

2.無論哪個(gè)年齡階段，尤其是16－24，46－56年齡段的調(diào)查對(duì)象基本上不會(huì)考慮在火災(zāi)條件下使用電梯進(jìn)行逃生疏散；初中以上到本科學(xué)歷的調(diào)查對(duì)象一般不會(huì)選擇電梯進(jìn)行疏散；所在建筑高度及所在樓層高度都會(huì)影響到豎向疏散途徑的選擇；當(dāng)調(diào)查對(duì)象存在阻礙使用電梯不良身體或心理狀況時(shí)，在火災(zāi)條件下會(huì)考慮通過電梯進(jìn)行疏散逃離。

3.火災(zāi)發(fā)生時(shí)，在電梯能夠安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，應(yīng)該針對(duì)以下人群加強(qiáng)電梯使用的宣傳教育：

1）年齡在16－24歲，45－56歲的人員；

2）文化程度是中專和本科的人員；

3）日常較少或很少使用電梯的人員。

4.在疏散策略優(yōu)化中，可以通過設(shè)置疏散指示標(biāo)志、利用消防廣播、人工疏導(dǎo)等方法適當(dāng)引導(dǎo)人員選擇電梯進(jìn)行疏散，能夠獲得更高的疏散效率。

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