无动力疏散装置安全问题研究

张 鑫

(上海现代建筑设计集团 华东建筑设计研究院有限公司，上海 200041)

无动力疏散装置安全问题研究

张 鑫

(上海现代建筑设计集团 华东建筑设计研究院有限公司，上海 200041)

采用快速疏散滑梯能够解决超高层建筑人员疏散问题，但人员滑至首层存在相互挤压或踩踏危险。为此，针对这种无动力疏散装置首层安全问题，采取降低下滑速度、增加首层滑道数量和设置分流阀等技术措施，以确保人员从超高层建筑各个楼层快速、安全地疏散到首层室外地坪。

超高层建筑；无动力疏散装置；快速疏散；分流阀

0 引言

笔者曾撰文提出一种无动力疏散装置——新型疏散装置用于超高层建筑快速疏散[1]。这种新型疏散装置是利用地球引力，使人体在双螺旋滑道上自动地下滑，无需任何动力和体力。采用双螺旋无动力疏散滑道，使人们以顺时针和逆时针交替方式做特殊的螺旋运动，快速地从超高层建筑的各个楼层疏散到首层室外地坪[2-3]。无动力疏散装置的基本形式有8-2型、8-3型和8-4型三种，如图1所示。采用这种形式虽然能做到快速疏散，但在首层仍然存在相互挤压或踩踏的危险。采取有效技术措施缓冲高速下滑的人员，确保每个人快速安全地疏散到首层室外地坪，是本文研究的主要任务。

1 分流阀的设计构思

人们在滑道上约以6.0 m·s-1速度向下滑行，快到达首层时，必须降低下滑速度。降低下滑速度可采取减小滑道的坡度和增加滑道表面与人体之间的摩擦力等方式，使得下滑人员在滑道上作匀减速运动。在众多下滑者做匀减速运动时，其相互之间的间距会逐渐缩小，如不采取措施，紧随其后的下滑者就会撞到前者而形成挤压或踩踏。为了解决这一

图1 新型疏散装置基本形式

难题，采取在首层滑道设置多道分流阀，对下滑人员进行分流，经过几次分流之后，可加大下滑者前后之间的距离，分流阀及其布置图如图2和图3所示。

从图3左图“首层滑道示意图”中可以看出，在A点之上是一条滑道，经过3次分流，到达D点时滑道的条数变为8条。在图3右图“首层分流示意图”中用了7个分流阀，进行3次分流设计。这种分流设计类似于水在管道中流动，当流量不变时，管道越粗流速越慢。我们将1条滑道变为8条滑道，类似于将水管的截面积放大了8倍。通过分流阀，均匀地将下滑人员分配到每条支滑道上。设人在经过分流阀之前，前后两人之间的时间差为T，经过第一次分流之后，前后两人之间的时间差为2T。下滑者做匀减速运动时前后两人的间距虽然在逐渐减小，但在经过分流阀时又加大了其时间差和间距。由此，这种缓冲可使大量人员下滑到首层时不会相互挤压和踩踏，确保疏散人员在首层的安全。

图2 分流阀示意图

图3 分流阀布置图

2 下滑者安全间距的计算

图4所示为首层滑道纵剖面示意图。为了便于说明问题，我们在首层滑道的A点开始布置分流阀，下滑者在AC之间作匀速运动，自C点开始作匀减速运动。

设下滑者在AC段的速度为V0=6.0m·s-1，在A点之前下滑者之间的间距为D0=2.0m，时间差为1/3s，经过A、B、C点分流之后，下滑者之间的时间差为2/3s、4/3s和8/3s。在CD段下滑者做匀减速运动，其加速度a=-2.0m·s-2，并设VD=0.0m·s-1，CD段距离为9m。我们在滑道的A、B、C处设置分流阀，经过A点之前的各位下滑者分别以N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7……表示。经过A点第一次分流后，在AB段支道上分别有N1和N3……(另一支道上有N2和N4……)。经过B点第二次分流时，在BC段各支道上分别有N1和N5……(另一支道上有N3和N7……)等。经过C点第三次分流时，在CD段各支道上分别有N1和N7……(另一支道上有N5和N11……)等。如此，我们根据物理学中运动学原理，设下滑者经过AB段和BC段的距离均为5.0m和10.0m，分别计算出AB、BC、CD处下滑者的最大间距和N1到达终点时与N7的间距。

图4 首层滑道剖面示意图

VA=VB=V0=6.0m·s-1(自A点到C点，下滑者仍然是在做作匀速下滑，自C点起开始做减速运动)。TE=(VE-V0)/a=(0-6)/(-2)=3.0s(表示下滑者自C点到达D点时所需时间)。

(1)在AB之间，N1与N3的时间差为T1=0.666 7s，匀速下滑，其最大距离为4.0m；

(2)在BC之间，N1与N5的时间差为T2=1.333 3s，匀速下滑，其最大距离8.0m；

(3)在CD之间，N1与N7的时间差为T3=2.666 7s，减速下滑，其最大距离为：

=6.0×2.6667+0.5×(-2.0)×2.66672

≌8.89m

(4)当N1到达D点,此时VD=0，N1与N7之间的时间差为T3，其距离S4应为：

=0×2.6667-0.5×(-2.0)×2.66672

≌7.11m

计算结果如表1所示。当第一位下滑者到达D点时，经过3次分流后，紧随其后的N7与N1的之间的距离为7.11 m，两者到达D点的时间差为2.666 7 s。由此可见，经过3次分流设计,下滑者到达终点D不会产生相互挤压和踩踏现象。关于分流阀的设计需要进一步试验研究，方可应用于实际工程之中。

表1 首层滑道缓冲间距计算表

3 结论

综上所述，首层滑道安全问题是涉及新型疏散装置——无动力疏散装置，能否应用于超高层建筑中的重要问题。通过在首层滑道设置分流阀和增加滑道的数量等技术措施，可以加大下滑者之间的间距，起到一定的缓冲作用，进而确保下滑人员自各楼层安全地疏散到首层室外地坪。

[1] 张鑫.超高层建筑新型疏散设备探讨[J].消防科学与技术，2015,34(S0):96-98.

[2] 张鑫.谈快速疏散滑梯在超高层建筑中的应用[J].武警学院学报，2015,31(2):12-17.

[3] 张鑫.超高层建筑快速疏散问题初探[J].武警学院学报，2014,30(4):39-41.

(责任编辑 马 龙)

A Study on the Safety Problem of a Non-powered Evacuation Device

ZHANG Xin

(EastChinaArchitecturalDesign&ResearchInstituteco.,Ltd,ShanghaiXiandaiArchitecturalDesignGroup,Shanghai200041,China)

This paper has done a research on the safety problem with a non-powered evacuation device, which results in the trump of the people at the ground level. The paper offers some suggestions to deal with these problems in terms of slowing the speed, adding more slide slots and setting up the ground shunt valves to ensure the safety of the people from each floor of a high-rise building to the ground outdoor floor.

a super high-rise building; non-powered evacuation device; rapid evacuation; shunt valve

2015-09-29

张鑫(1955— )，男，安徽六安人，高级工程师，国家一级注册建筑师。

TU892

A

1008-2077(2015)12-0014-03