РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ПОЭТАПНОЙ ЭВАКУАЦИИ ЛЮДЕЙ ИЗ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ


Процесс эвакуации здания, как правило, определяет движение людских потоков по вертикальным путям эвакуации. Как показывают многочисленные результаты численных экспериментов по определению параметров людского потока, при эвакуации высотного здания на лестничной клетке в общем случае возможны 3 варианта параметров движения людей, рис. 1. Вариант 1 характерен для жилых зданий и гостиниц, варианты 2а, 2б и 3 характерны для эвакуации людей из офисных зданий, т.к. через лестничную клетку с каждого этажа эвакуируются более 100 чел.

Длина пути эвакуации по лестнице между этажами составляет 12м, поэтому общая длина пути эвакуации l общ =( n -1)* l эт ., где n – количество этажей в здании. При количестве этажей в рассматриваемом здании -93, длина пути эвакуации будет превышать 900м. Как было показано в предыдущих разделах, одновременная эвакуация людей из высотного здания ведет образованию давки в лестничной клетке (до 9 чел/м 2) и низкой скорости движения (до 7 м/мин). Полученные данные, находят широкое подтверждение у специалистов, работающих в этой области. Например, в табл. 1 приведены данные [1] о времени эвакуации людей из высотных зданий в зависимости от количества людей в здании.

Таблица 1. Время эвакуации из высотного здания в зависимости от количества людей в здании и ширины лестничной клетке

Ширина марша:

Минимальное время эвакуации высотного офисного здания (мин) в зависимости от количества человек эвакуирующихся через 1 лестницу

проектная/эффективная*

500

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1078/882

9

17

33

50

66

83

99

115

1372/1176

7

13

25

36

48

60

72

84

1666/1470

6

10

19

29

38

48

57

66

*Примечание 1. Под эффективной шириной понимается ширина марша лестницы в свету: проектная ширина марша минут ширина перилл и т.п.

 

 
Рис. 1. Возможные варианты параметров движения людских потоков по лестничной клетке при эвакуации из высотного здания:

На рис.2 приведены данные [2] финских исследователей из корпорации KONE о времени эвакуации людей из высотных зданий по лестнице в зависимости от процента людей в здании и от их номинальной численности.

Рис. 2. Временя эвакуации людей из высотного здания

Рассмотренные выше данные, позволяют выявить четыре основные проблемы пешеходной эвакуации людей из высотных зданий.

1. Процесс движения в потоке высоткой плотности (7-8 чел/м 2) является смертельно опасным, т.к. возможна гибель людей от компрессионной асфиксии.

2. Эвакуация людей с физическими ограничениями представляет собой нерешенную задачу, т.к. идти по лестнице многие из них не в состоянии, а зоны безопасности проектируются в высотных зданиях проектируются в лучшем случае через каждые 10-15 этажей, т.е. до них надо еще дойти.

3. Продолжительность эвакуации: низкая скорость движения ведет к высокому значению времени эвакуации людей (до 2-х часов).

4. Высокие требования к физической подготовке людей, не имеющих нарушения функций организма: для выхода людей из высотного здания, требуется пройти по лестнице более 500м в потоке высотной плотности, что является тяжёлой нагрузкой на организм.

Путями решения указанной проблемы является организация поэтапной эвакуации людей и использование для их эвакуации лифтов. Организация поэтапной эвакуации допускается МГСН 4.19 – 2005.

В настоящее время именно лифты обеспечивают транспортные функции высотных зданий, и именно они адекватно отражают рост численности людей в здании [4]. Как правило, количество лестничных клеток остается без изменения: как их было 2 для 5-ти этажного офисного здания, так и остается 2 для 105-ти этажного здания, при возросшей более чем в 200 раз численности людей. Закономерно, что лестницы не справляются с такими потоками людей.

Исследование процесса эвакуации людей из башен Всемирного торгового центра при атаке террористов в 2001 позволило прийти к выводу, что «активные самостоятельные действия по эвакуации людей и использование лифтов позволило сохранить более 3000 жизней» [5].

Лифты для эвакуации людей официально разрешены в США в качестве второго эвакуационного пути в высотных зданиях управлениями полетами, ввиду малой площади этажей таких зданий и, как следствие, невозможности организовать две лестничные клетки ( NFPA 101) [6]. На основании анализа пожарной безопасности, в самом верхнем пожарном отсеке высотой в 11 этажей 250-ти метрового Башни Стратосфера в Лас-Вегасе лифты также разрешены для эвакуации [4].

В самой высокой башни в мира на сегодняшний день - Тайпей 101 – концепция безопасности людей разрешает использовать лифты для эвакуации людей. В таком случае, общее время эвакуации людей из здания составляет менее 1 часа [4].

Лифты для эвакуации также разрешены в Башне Петронас в г. Куала Лумпур (Малайзия), что снижает общее времени эвакуации до 20 мин [4].

a)

  ,

б)                        

Рис. 3. Башня Тайпей 101: высота шпиля 508м (высота кровли 448м), количество этажей - 101. Построена в 2001г. Башни Петронас в г. Куала-Лумпур (Малазиия): высота шпиля 452м, количество этажей - 88. Построена в 1998г. Источник: http://www.skyscraperpage.com

Использование лифтов для эвакуации людей позволяет решить обозначенные выше проблемы: продолжительность эвакуации (как правило более 2-х часов) и образование высоких травмоопасных плотностей на путях эвакуации (7-9 чел/м 2).

На рис. 4 приведены результаты моделирования процесса эвакуации 10700 человек из высотного (88 этажей) офисного здания в Азии. В здании предусмотрено две лестничные клетки шириной 1,4м. Моделирования проводилось с помощью программного комплекса Building Traffic Simulator [2].

Рис. 4. Время эвакуации людей из высотного здания в зависимости от сценария эвакуации: сценарий 1 - эвакуация по лестничным клеткам, сценарий 2- эвакуация с помощью лифтов и по лестничным клеткам, сценарий 3- эвакуация людей с помощью лифтов.

Приведенные на рис. 4 данные показывают, что использование лифтов для эвакуации позволяет снизить время эвакуации людей в 3 раза и более, а также разгрузить вертикальные пути эвакуации. Например, эвакуация 3020 человек из 36-ти этажного здания с помощью лифтов и лестниц заняла 13 минут (при этом, 65% эвакуирующихся использовали лифты) [7]. Как отмечают специалисты [2], при использовании только лифтов, время эвакуации людей из здания должно достигать 30 мин, при эвакуации с помощью лифтов и лестниц – 20 мин [4].

Критики использования лифтов для эвакуации вполне могут привести примеры гибели людей при использовании лифтов. Однако, гибель людей происходила в лифтах не имеющих необходимой противопожарной защиты. обычного исполнения.

Однако, возникают проблемы восприятия надзорными органами концепции использования лифтов для эвакуации. Более того, специалисты, работающие в области эвакуации людей, единодушны [1,3,7] – применение защищенных лифтов для эвакуации носит не технический, а административный характер.

Опираясь на расчеты процесса эвакуации людей и работы лифтов, можно разработать алгоритм полной поэтапной пешеходной эвакуация. В табл. 2 приведен пример для одного из пожарных отсеков.

Таблица 2. Алгоритм полной поэтапной пешеходной эвакуации пожарного отсека

Этаж пожара

Время (в минутах) начала эвакуации людей с этажей

51

50

49

48

47

46

45

44

43

42

41

40

51

0

0

5,88

5,88

11,76

11,76

17,64

17,64

23,52

23,52

29,4

29,4

50

0

0

5,88

5,88

11,76

11,76

17,64

17,64

23,52

23,52

29,4

29,4

4 9

5,4

0

0

5,4

12,0

12,0

17,88

17,88

23,76

23,76

29,64

29,64

48

5,4

5,4

0

0

12,0

12,0

17,88

17,88

23,76

23,76

29,64

29,64

47

17,4

5,4

5,4

0

0

12,0

12,0

17,4

23,28

23,28

29,16

29,16

46

17,4

17,4

5,4

5,4

0

0

12,0

12,0

23,28

23,28

29,16

29,16

45

17,4

17,4

23,28

5,4

5,4

0

0

12,0

12,0

23,28

29,64

29,64

44

17,4

17,4

23,28

23,28

5,4

5,4

0

0

12,0

12,0

29,64

29,64

43

17,4

17,4

23,28

23,28

29,64

5,4

5,4

0

0

12,0

12,0

29,64

42

17,4

17,4

23,28

23,28

29,64

29,64

5,4

5,4

0

0

12,0

12,0

41

17,4

17,4

23,28

23,28

29,64

29,64

17,4

5,4

5,4

0

0

12,0

40

10,80

10,80

16,68

16,68

22,56

22,56

28,44

28,44

5,4

5,4

0

0

В табл. 3 приведен пример алгоритма полной поэтапной комбинированной эвакуации (пешеходная эвакуация + лифты).

Таблица 3. Алгоритм полной поэтапной комбинированной эвакуации пожарного отсека

Этаж пожара

Время (в минутах) начала эвакуации людей с этажей

51

50

49

48

47

46

45

44

43

42

41

40

51

0

0

5,88

5,88

11,76

11,76

17,64

17,64

Л2

Л2

Л1

Л1

50

0

0

5,88

5,88

11,76

11,76

17,64

17,64

Л2

Л2

Л1

Л1

4 9

5,4

0

0

5,4

12,0

12,0

17,88

17,88

Л2

Л2

Л1

Л1

48

5,4

5,4

0

0

12,0

12,0

17,88

17,88

Л2

Л2

Л1

Л1

47

17,4

5,4

5,4

0

0

12,0

12,0

17,4

Л2

Л2

Л1

Л1

46

17,4

17,4

5,4

5,4

0

0

12,0

12,0

Л2

Л2

Л1

Л1

45

17,4

17,4

Л2

5,4

5,4

0

0

12,0

12,0

Л2

Л1

Л1

44

17,4

17,4

Л2

Л2

5,4

5,4

0

0

12,0

12,0

Л1

Л1

43

17,4

17,4

Л2

Л2

Л1

5,4

5,4

0

0

12,0

12,0

Л1

42

17,4

17,4

Л2

Л2

Л1

Л1

5,4

5,4

0

0

12,0

12,0

41

17,4

17,4

Л2

Л2

Л1

Л1

17,4

5,4

5,4

0

0

12,0

40

10,80

10,80

16,68

16,68

Л2

Л2

Л1

Л1

5,4

5,4

0

0

Примечание. Индекс «Л» означает, что людей с этажа целесообразно эвакуировать с помощью лифтов. Цифры рядом с индексом обозначают очередность эвакуации лифтами. Эвакуация с помощью лифтов продолжается до тех пор, пока время эвакуации с помощью лифтов не будет превышать время ожидания команды к началу пешеходной эвакуации.

 

© 2002 - 2015. "Эвакуация при пожаре"
При полном или частичном использовании материалов ссылка на "Эвакуация при пожаре" обязательна.

Яндекс.Метрика