学生公寓安全疏散模拟与安全对策研究

李冀 廖文景 游波 刘剑锋

(1.长沙矿山研究院 长沙 410012； 2．金属矿山安全技术国家重点实验室 长沙 410012；3.湖南科技大学资源环境与安全工程学院 湖南湘潭 411201)

0 引言

根据应急管理部消防救援局统计资料显示，2019年全国接报火灾23.3万起，死亡1 335人、伤837人，直接财产损失36.12亿元。其中高层建筑发生火灾6 974起，比上一年增长10.6%[1]。与此同时高校的财产损失、人员伤亡和火灾次数都位列前茅。从发生火灾的场所来看，学生公寓是高校各场所之首，学生公寓的累计火灾损失在高校各类场所的直接财产损失中也排名第一,学生公寓的火灾事故必须引起重视[2-6]。通过进行安全疏散研究，不仅能够确保人员安全撤离，而且能减少财产损失。如果能够针对学生公寓存在的问题，提出改进措施与对策，必定能为今后学生公寓发生危险情况时提供帮助，因此安全疏散研究具有重大意义[7-12]。

本文以湖南省某高校校内一学生公寓为研究对象，该学生公寓位于公寓群的西北角，楼栋共7层，每层高3.5 m，每层南北两面共分布宿舍48间，每间可入住4人。该学生公寓内部两端各有1个小楼梯，中间有1个大楼梯，只在一楼中部设有1个安全出口。目前国内很多学生公寓都与该公寓情况相似，故可通过对该学生公寓安全疏散方面的模拟研究，为其他类似学生公寓的火灾问题及安全疏散提供借鉴意义。

1 学生公寓安全疏散存在的问题

1.1 安全疏散设施设计方面

(1)楼梯间。学生公寓内部两端各1个小楼梯，中间1个大楼梯。大楼梯宽度经测量为2 m，小楼梯宽度经测量为1 m，查《住宅设计规范》[13]可知楼梯梯段净宽不应小于1.1 m，所以左右侧楼梯不符合标准，当危险情况出现时，会影响安全疏散。

(2)安全出口。学生公寓只在一楼中部设有1个安全出口，而左右两端楼梯处缺少可用的安全出口，一旦发生火灾，极有可能造成大量学生堵塞在一个安全出口。此外学生公寓在安全出口设置侧拉门，在大量拥挤人员待疏散的情况下，容易造成人员堵塞。

(3)走廊。走廊宽度经过测量为1 m，查《住宅设计规范》可知走廊通道的净宽不应小于1.2 m，所以走廊宽度不符合标准。此外走廊上不按要求设置排烟系统，公寓内部依靠自然通风，一旦发生火灾，许多有害气体无法排出，容易造成二次伤害。

(4)疏散标识、应急灯和紧急广播。学校没有实行足够的日常管理，部分学生恶意破坏，导致一些应急照明无效。同时检查系统实施不到位，损坏的设施不能及时修理和更换。缺乏疏散指标，学生们在疏散时依靠本能。宿舍内缺乏紧急广播，不能及时传达危险。

(5)缺乏安全设施。在学生公寓设计之初，学校没有考虑全面，导致没有诸如常闭防火门、太平门、疏散楼梯、逃生孔等消防设施。

1.2 安全疏散设施管理方面

(1)安全出口管理。学生公寓每一栋的建筑面积接近上千平方米，而每一栋可提供上千人住宿，出于防盗和方便管理的初衷，学校采取的是封闭式管理方案，通过在一楼设置门禁的方式，控制学生进出公寓，发生火灾时极大地限制了安全疏散。

(2)安全通道管理。走廊与楼梯的交界处划作他用，有着洗衣机和开水器等生活用品，此外还会放置广告牌和垃圾桶，安全疏散时由于走廊通往楼梯间中这些障碍物的不利影响，会延长安全疏散时间。

(3)安全标识。学校没有实施足够的学生管理，部分学生恶意进行破坏。同时，检查系统没有实施到位，损坏的设施无法及时修复和更换，导致缺乏疏散标识。

2 学生公寓人员疏散模拟研究

2.1 疏散模型的建立

本文针对学生公寓进行Pathfinder建模分析，为了建立疏散模型，对学生公寓进行了精准的实地测量。学生公寓为长方体封闭式建筑，仅正中间有一个安全出口且朝南开放，楼栋总长97.2 m,总宽26.2 m,楼栋共7层，每层高3.5 m，每层南北两面共分布寝室48间。左右两侧分布有对称的小楼梯，楼栋中心位置分布有一个大楼梯，正对着安全出口，小楼梯宽1 m，大楼梯宽2 m。公寓内部分布有对称的走廊，走廊宽度1 m。根据以上数据可以初步建立模型如图1所示。

图1 学生公寓疏散模型

本文在进行人员疏散模拟时，选择人员荷载最大的场景进行计算模拟，每一层学生宿舍共计48个，皆可入住4人，学生公寓共7层，所以最终拟定模拟疏散人数1 344人。同时为了更贴合真实的疏散过程，设置了2个疏散行为，一是疏散响应时间设置为15 s；二是设置疏散时向就近任何出口进行撤离。

2.2 疏散过程分析

截取疏散中随机某个时刻的疏散密度图，从图2可以看出70.2 s时左右侧小楼梯疏散密度较小，中间大楼梯与安全出口处疏散人员十分集中，从侧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，安全出口的设置不合理，所以有必要针对这方面原因提出改进措施，以期能提高安全疏散的效率。

图2 某时刻人员疏散密度

2.3 疏散安全性判定

能否进行安全疏散取决于安全疏散的可利用时间是否大于安全疏散的完毕时间。根据《建筑防火设计》[14]可得到高校学生公寓安全疏散的可利用时间为360 s，而图3中显示学生公寓最终的疏散完毕时间为444.3 s，对比分析可知，学生公寓部分学生无法在可利用时间内进行安全疏散，学生公寓在安全疏散方面还存在着不足，所以有必要提出改进方法和对策，通过合理的对策措施来达到降低疏散完毕所需的总时间，实现安全疏散。

图3 疏散时间曲线

3 学生公寓安全疏散对策研究

3.1 安全疏散设施设计方面

(1)楼梯间。楼梯的设计应该符合国家规定，在满足距离要求的同时要避免袋型设计，尽量布置在外墙，方便采光和逃生同时也方便救援。针对学生公寓楼梯宽度不足的问题，考虑在学生公寓外墙两侧增设疏散楼梯，为安全疏散提供更好的帮助。

(2)安全出口。安全出口的布局应该是分散的、易于查找且需清楚标记，每个防火隔间的安全出口一般应不小于2个，并应确保安全出口不得堵塞。针对学生公寓安全出口不足的问题，考虑在左右两侧小楼梯处增设安全出口，为安全疏散提供更好的帮助。

(3)走廊。走廊是人们在发生火灾时从房间向其他部分撤离的唯一途径，走廊可以采用不燃或阻燃的结构和装饰，并符合国家技术标准的要求。同时考虑在公寓内部增设排烟系统，发生火灾时能尽快排出有毒有害气体，减少不必要的伤亡。

(4)消防应急照明和事故应急广播。应急照明灯应该按照规定安装在墙面或者头顶的天花板上，使得整个疏散通道的亮度足够支持逃生。给应急照明灯配置蓄电池作为备用电源，防止意外情况的出现。同时学生公寓应设立事故应急广播，外国学生的公寓楼紧急广播应当超过2种语言，火灾发生后，整栋大楼应按照规定开放相关层的消防广播，并通知人员撤离，有效减小人员疏散响应时间。

(5)增加消防设施和疏散通道。在经济允许的情况下，学校考虑购买一些现代化的消防设施，如额外的防火门、自动灭火装置等。同时可以考虑建设天桥，以学生公寓内小广场为疏散保护区域展开铺设，为安全疏散提供更大的帮助。

3.2 安全疏散设施管理方面

(1)加大消防排查的力度。重点排查是否有障碍物在安全出口或者消防通道上，安全出口是否处于开放状态，应急照明灯、疏散指示器、应急广播等有利于疏散的设施设备是否完好无缺，能否正常运行等情况。

(2)建立健全疏散设施的安全管理系统。针对学生公寓，制定相应的安全条例。同时要想方法来处理防火和防盗的问题，学生公寓的门禁对疏散造成了很大的影响，为了有效解决上述矛盾，学生公寓应采用先进的疏散门，门禁系统应确保在没有钥匙的情况下可以从内部轻松打开，以免发生火灾无法撤离。

3.3 人员安全管理方面

加大宣传教育的力度，利用学校的报刊亭、展示栏开展防火逃生知识的学习。根据学生公寓的特点，制定适合公寓的紧急疏散计划，每年进行不少于2次的疏散演习。加强消防领导，落实安全责任制定期进行抽查和检查，及早发现解决问题，消除火灾隐患。

4 结论

(1)针对学生公寓，从安全疏散设施、人员安全管理两个方面分析了学生公寓在安全疏散方面存在的问题。

(2)针对学生公寓建立了Pathfinder模型进行疏散过程分析，可以发现主要限制疏散过程的是安全出口的缺乏，文中学生公寓疏散完毕所需的时间为444.3 s，与国家标准相比可知部分学生无法在可用的疏散时间内安全撤离，因此有必要提出对策进

行改善。

(3)针对学生公寓应急安全设施提出了建设性的对策，如增设疏散楼梯、增设安全出口等安全疏散设施，提高安全管理水平以及对人员的教育培训。