某商业综合体内影院的安全疏散设计优化研究
苏培一
（中国人民武装警察部队学院，河北 廊坊）
摘要：本文选取某商业综合体内影院为研究对象，利用Pathfinder软件对其人员疏散过程进行了数值模拟，通过模拟发现该影院在安全疏散方面存在疏散出口利用率不均、部分疏散出口滞留严重的问题。针对上述问题，本文从改变个别影厅开口位置入手对该影院的疏散设计进行了优化，提出了优化方案。通过模拟验证，施行此优化方案可使影院的整体疏散时间减少16.6％。本文的研究结果可以指导该影院的设计施工，具有较强的实践意义；同时，本文研究过程可以为同类型影院的疏散设计研究提供参考，具有一定的理论价值。
关键词：影院；安全疏散；设计优化；数值模拟
1 引言
随着经济发展和城市化建设进程的推进，影院的主要建筑形式已经由传统的独立式影院向商业综合体内影院过渡。相比于独立式影院，商业综合体内影院的安全疏散方面存在如下问题：首先是影院的出入口不能完全独立，使人员流线因对综合体的交通空间存在某种程度上的依赖而不够明确和畅通；其次是影院与综合体其他部分之间缺少过渡空间，影院的瞬间大量人流势必会对其他部分疏散人流会产生影响［1，2］。
影院作为人员密集场所，保证火灾情况下内部人员的安全疏散是消防安全的核心，疏散设计至关重要。本文选取具有代表性的某商业综合体内影院为研究对象，对其疏散设计展开研究。
2 工程介绍
某商业综合体建设用地约6万平方米，总建筑面积约20.7万平方米，地上高度为31.25m。地上5层，局部3层，地下2层。目前该工程正处于建筑审核阶段。
影院位于综合体三层，包括11个影厅，总面积约为6460m2，共划分为四个防火分区，其中单个分区面积均不大于2000m2。影院按照规范要求设置了火灾自动探测报警系统、消火栓系统、自动喷水灭火系统、机械排烟系统、灭火器以及应急照明和疏散指示标志。图1为影院的平面图。
图1 影院平面图
3 疏散模拟及分析
3.1 模拟软件介绍
本文选取Pathfinder软件对人员疏散过程进行模拟。该软件是由美国Thunderhead Engineering公司开发的模拟人员进出和运动的程序软件。它可以提供图形用户界面的模拟设计和运算，以及三维可视化工具的结果分析。该软件由图形化用户界面模块、模拟计算模块、三维结果显示模块三部分组成。有如下功能特点。
（1）准确确定每个个体在疏散开始时的最佳疏散路径与逃生时间。
（2）建模快捷迅速，允许dxf、fds等文件的导入与模型转化。
（3）输出三维实体逃生动画、逃生路径以及详细数据。
Pathfinder软件利用房间（Rooms）命令构建人员的活动区域，房间之间通过门（Doors）和楼梯（Stairs）相连通，人员到达出口（Exits）即认为是完成疏散过程。Pathfinder软件需要对人员的方位坐标、运动速度、形体尺寸等参数进行设定，同时利用名称、颜色等进行标识。Pathfinder在疏散开始之前会自动计算每个个体的最佳疏散路径。疏散开始后，人员在沿原设定的路径疏散的过程中会根据拥挤状况等环境条件对疏散方向进行自动调整［3］。
Pathfinder软件的模拟流程如下：建立模型，设置疏散人员，编辑和应对对象，模拟，结果。
3.2 模拟参数确定
本文按照影厅内的座位数确定影院的疏散人数，共2570人。
人员特性参数的确定参考如表1所示的苏格兰爱丁堡大学在大量实验研究的基础上给出的四种类型人员（成年男士、成年女士、儿童和老者）的平均形体尺寸及步行速度。影院按40％、40％、10％、10％的比例确定成年男士、成年女士、儿童和老人。
表1 不同类型人员的形体尺寸及步行速度的推荐值
3.3 模型建立与模拟
根据建筑图纸，利用Pathfinder软件建立模型如图2所示。按从左向右，从上到下的顺序将疏散楼梯编号为1#～5#；按相同的编号方法将影厅编号为1#～11#。出于简化模型的需要，假定人员进入防烟楼梯间前室或者通过前厅进入室内步行街即为安全。
图2 疏散场景模型
影院的人员疏散模拟过程如图3所示。
图3 疏散场景模拟过程
由图3可以看出，疏散进行30s时，人员向距离最近的疏散口运动的流线较为清晰；100s时，2#、3#、4#楼梯附近出现不同程度的拥挤，1#、5#楼梯处人员基本疏散完毕；185s时，除2#、4#楼梯外其余部分疏散完毕；320s时，影院整体完成疏散。因此该疏散场景的人员疏散时间为320s。
3.4 模拟结果分析
影院各疏散口疏散时间及通行人数如表2所示。可以看出，2#、4#楼梯的疏散完成时间明显滞后于1#、3#、5#楼梯间及影院与步行街的开口（即前厅）附近的人员疏散，后三者在200s之前已经完成疏散。并且，影院疏散口利用率极其不平衡，1#、3#、5#疏散口的通行比率均不到10％，而4#疏散口的通行人数高达总人数的41.1％。
表2 影院各疏散口疏散完成时间及通行人数
4 优化方案的提出与验证
4.1 优化方案的提出
针对模拟过程反映出的影院部分疏散口疏散时间明显滞后以及疏散口利用率不均的问题，本文尝试通过改变影院局部结构和疏散口的布置，实现人员疏散分布更加均匀，使疏散口更加充分有效利用，达到减少整体疏散时间的目的。拟订方案如下。
（1）开通一个连接2#影厅与1#影厅的疏散口，该疏散口平时关闭，紧急状况下由影厅工作人员开启，并引导观众向1#影厅疏散。
（2）改变4#影厅的疏散口方向，使其疏散口更接近5#楼梯间。
（3）改变11#影厅的疏散口位置，由影厅北侧（左侧）改为影厅南侧（右侧）。
优化方案相比于原方案的改动之处如图4所示。
图4 影院疏散设计优化方案示意图
4.2 优化方案的验证
图5为优化方案的模拟验证结果。
图5 影院部分疏散设计优化方案模拟验证过程
施行优化方案前后各疏散口疏散时间及通行情况对照如表3所示。
表3 影院部分施行优化方案前后各疏散口疏散时间及通行情况对照
由此可以看出，优化方案对1#、2#、3#疏散口的影响不大，主要是将4#疏散口承担的疏散人流转移至5#疏散口和前厅，使各疏散口的通行比率更加均衡。整体疏散时间缩短为267s，减少53s，减小比例为16.6％。且优化方案不改变影厅整体结构以及防火分区的划分，只涉及疏散口位置及方向的变动，因此具有良好的可行性。
5 结论
本文借助Pathfinder软件对研究对象的疏散设计进行了研究。首先对原设计方案进行了疏散模拟，发现其在安全疏散方面存在疏散出口利用率不均、部分疏散出口滞留严重的问题。针对上述问题，本文从改变个别影厅开口位置入手对该影院的疏散设计进行了优化，提出了优化方案。最后通过模拟验证，施行此优化方案可使影院的整体疏散时间减少16.6％，并且分析认为该方案具有良好的可行性。本文的研究结果可以指导该影院的设计施工，具有较强的实践意义。同时，本文研究过程可以为同类型影院的疏散设计研究提供参考和借鉴，具有一定的理论价值。
参考文献
［1］ 崔建刚.城市商业综合体建筑中影院空间设计研究.北京：北京建筑大学，2014.
［2］ 李振华.巨幕类影厅人员疏散的安全水平分析与优化设计.武警学院学报，2014，30（8）：43-45.
［3］ 吕淑然，杨凯.火灾与逃生模拟仿真.北京：化学工业出版社，2014.