从人在火灾中的行为谈地下建筑安全疏散设计

　　摘要近年来，许多国家对人在火灾中的行为从各方面进行过研究。对地下建筑的安全疏散设计也有研究，但将二者结合起来的却很少。本文就是根据人在火灾中的行为并结合地下建筑的火灾特点来对地下建筑的安全疏散设计进行讨论。

　　关键词：人在火灾中的行为，疏散，地下建筑，火风压，安全岛

　　一、引言

　　1991—2000年这十年间，全国火灾起数和火灾损失都呈上升趋势。人员伤亡也丝毫不减。火灾中人的行为和安全疏散是造成人员伤亡的两个重要因素。2000年12月25日的河南洛阳东都商厦火灾，由于疏散出口大多被锁死，再加上舞客缺乏逃生自救知识，遇上紧急情况就惊慌失措，被CO毒死的人无数，这次火灾共死亡309人，也是河南火灾史上死亡人数之最。近年来，随着地下空间的利用，地下建筑的开发，地下建筑火灾也经常发生。如1983年8月19日，福建省南平市旱坑山地下会场因电气引发的火灾，这次火灾火势发展相当快，从发现火苗到蔓延至整个观众厅吊顶（12m×35m）只有六、七分钟的时间。而火灾后的疏散工作由于建筑特点的限制而不能顺利开展，使得损失惨重。鉴于此，有必要对其疏散设计进行更深层次的探讨。

　　本文通过归纳、总结国内外对火灾中人的行为研究成果，并根据地下建筑火灾特点对地下建筑安全疏散设计进行初探。

　　二、人在火灾中的行为特点

　　（一）人在火灾中的行为

　　1、工作人员的行为

　　1）灭火型。这是工作人员中最多的一种。这类人员的心理一是害怕惊动人们引起骚乱；二是存在能迅速扑灭的侥幸心理；三是害怕追究在场人的责任。

　　2）助人型。这是工作人员中出色的行为模式。即火灾发生后，积极引导人们安全疏散，甚至奋不顾身，舍己救人。如新疆克拉玛依友谊馆火灾中为抢救学生而献身的校长教师们。

　　3）逃难型。这类工作人员表现出的较少，即一旦知悉发生火灾等紧急情况下，只顾自己，不顾别人，先期“撤退”，害怕“等火烧身”。

　　4）阻止疏散型。这主要是一些工作人员为了自己的利益防止“白吃”，“趁火打劫”的行为表现。

　　5）安全意识缺乏型。这在大多公共场所都存在，大多数工作人员缺乏消防训练，不懂消防知识。对本建筑的消防安全存在侥幸心理而麻痹大意等等，主要表现为堵塞、遮挡安全出口及通道，损坏室内消防设备等。

　　2、顾客的行为

　　1）趋熟性行为。趋熟就是心理趋势趋向选择自己熟悉的道路、环境，以求得自己的生存。当其平常熟悉的道路受阻时，他们就手足无措，出现惊慌。

　　2）向地性行为。人一经来到世上，就对大地有一种依赖性。人在火灾中地第一个意识就是想方设法逃到室外地面去。

　　3）奔光性行为。在火灾中，人一见到光，就以为是疏散出口，会不顾一切跑过去。

　　4）退避性行为。在一些火灾中，有的人受不了烟雾的刺激，不敢逃命，就躲到烟浓度暂时较小的墙角处。如在辽宁大连市一户居民火灾中，在厨房里，墙角处，厕所里找到了三具尸体。

　　5）沿墙性行为。当人受到烟火围困时，视觉器官会失去作用，主要靠触觉寻求逃生去路。

　　6）从众性行为。有一句成语叫做物以类聚，人以群分，这说明人离不开集体。从众是为适应团体或群体的要求而改变自己的行为和信念的过程。

　　（二）人在火灾中的行为表现

　　1、惊慌

　　火灾中的惊慌是指经历了火灾的人们（团体或个人）接受异常灾难刺激后所表现出的一种焦虑状态或行为状态，这种焦虑和行为不能自控，所以一般也认为是不合理的非理性行为。例如跳楼、拥挤在出口、不带亲人逃生等。在火灾中，惊慌是一大致命的心理敌人。由于在火灾中的惊慌而造成的伤亡给我们的教训是深刻的。在1999年8月29日沈阳湖西饭店的火灾中，四楼的一名服务员张彬因不能忍受烟熏而产生惊慌心理，急忙跳楼，结果被摔死；在新疆克拉玛依友谊馆火灾中，大多数人死在出口处；天津松江胡同的居民楼火灾中，409户的一家四口人中毒倒在不同的地方。

　　2、群聚

　　群聚可在一定程度上消除惊慌。许多人聚在一起抵抗火魔，可以从心里得到信心，在行动上也要采取积极的灭火意识或呼救，火场上的群聚体是指许多人从不同的地方为了一个共同的目标——逃生聚在一个相对安全的场所的现象，它和我们平时的生活、学习群聚体是不相同的。例如：天津松江胡同5号居民楼火灾中，407室一家4口，跑出屋外，屋外是火海一片，浓烟滚滚，转而“跑进”隔壁的406室，与该室居民一起抵抗火的侵噬，群聚体抵抗火的时间比单个个体抵抗火的时间长得多，这样有利于消防队得援救。

　　3、互救与自救

　　1）互救。互救行为在火灾中很常见，特别是人员多场所的火灾中，都可见到互救的行为，互救行为是受火困者自发产生的，并不是有什么规则规定，他们为了生存，就互相帮助逃离火灾现场。这是一种利他行为。如火灾中出现的敲门、招呼别人、扶老携幼等，这些都是互救行为。

　　2）自救。当一个人独自面对火灾时，没有别人的帮助，只能靠自救来逃离火场。如天津松江胡同火灾中401室的张继宪“推开”临街的窗子，抱着三岁的婴儿，沿着窗外立着的一要命沙篙“滑下”得救。自救同时也是面对火灾利用现有的逃生器具如窗帘、被单等做成绳索逃生的重要方法。

　　（三）火灾中烟对行为活动的影响

　　人在火灾中的行为表现主要受烟气的影响，第一，在火灾中，由于浓烟，疏散通道内的能见度降低，给人员疏散造成心理威胁，特别是不熟悉环境的人员产生恐慌心理，大大的拖延了疏散时间，扩大了火灾伤亡事故，在火灾中允许的最大的烟浓度及可能疏散的最小能见度表1。第二，由于高温烟气，温度高，使得受困者的心理烦燥、出汗过多、身体虚脱，这些都会影响人的行为活动。第三，大量的烟气，都有剧毒，会使人窒息、休克、中毒、甚至马上死亡，烟气对人眼，中枢神经系统都会产生不同程度的损伤，烟对人的心理具有动摇作用，如情绪不稳定、记忆力和思考力降低等。人在浓烟中的步行速度基本上与烟的浓度成反比。（表1）

　　（四）研究人在火灾中行为的意义

　　1、是全面系统地研究火灾与人的关系的重要方面

　　大多数火灾都是人为因素引起的，或是蓄谋的或是不慎引起火灾。吸烟不慎，炉火管理不当，电气年久失修乃至放火所引起的火灾都是在火因调查中常见的。在导致火势发展，恶化的过程中，例如不适当的处置，报警过迟，消防安全设备失灵等也离不开人的因素。

　　2、认识人在火灾中的反应能力，进一步预测人在火灾中的可能反应，从而设计合理的疏散预案。

　　在建筑火灾中，人在火灾的行为在一定程度上决定着安全疏散时间，决定着火灾的人能否顺利疏散。在地下建筑火灾中，通过预测人在火灾中的行为反应来进行安全疏散设计尤其必要。在制定疏散引导方案时必须首先认识火灾事故中人所表现出来的行为规律（包括行为顺序，确定起火的方式，疏散方式以及烟对行为活动的影响等）。

　　地下建筑是一个封闭体，在其中的人对光的反应特别敏感。所以发生火灾时，趋光性特别突出，在进行疏散设计时就必须考虑这一点。

　　3、指导建筑结构和防火设施的设计

　　根据地下建筑火灾中人的行为分析，对建筑结构和消防设施应强调如下要求：

　　（1）依据“人防工程规范”设置防火分隔。（2）消防设施必须性能可靠。（3）疏散通道必须安全实用，火迷损失掺重大多是因此引起的。（4）必须提高火警铃声的报警效果，这是赢得时间进行灭火和安全疏散关键的一步。（5）必须提高指示信号的明显程度，这是保证安全疏散的航标。

　　4、有利于提高全民的消防意识

　　人的行为对火势的发展有一定的制约作用。如果人的行为是积极的灭火意识，火就会被控制在初始阶段。甚至不会形成火灾。地下建筑火灾有扑救困难的特点，这就要求首先发现火的人的行为应是积极的，迅速报警，并进行灭火，争取把火扼杀在成灾之前。

　　三、地下建筑安全疏散设计

　　（一）地下建筑概述

　　所谓地下建筑，一般指建造在岩石和土层中的比附近地面标高要低2m以上的建筑，它包括附建的地下建筑和单建的地下建筑。在我国，由于地下空间的大量开发与利用，许多地下商场、地下旅馆、饭店、地下游乐场所不断涌现，不仅增加了国家的经济效益，而且也扩展了人们的活动空间，丰富了人们的生活，同时也解决了现代化城市的地面交通等问题，但是，地下建筑火灾时有发生，给国家造成巨大的经济损失。2000年全国地下建筑火灾一共发生2439起，死480人，伤294人，直接损失1224.3万元；重大火灾31起，死66人，伤19人，直接损失1071.6万元。例如，1998年9月15日凌晨0：45南昌老福山地下商场火灾，烧毁了整个地下商场的五分之二。地下建筑的可燃物、易燃物多，产生的毒烟多，疏散困难。这些都给地下建筑的防火带来很大的困难。本部分就疏散设计方面作一点浅层次的分析。

　　（二）地下建筑火灾的特点

　　1、地下建筑火灾蔓延

　　只有一个出口的地下室、半地下室发生火灾，因通风不良，燃烧缓慢，燃烧逐渐趋向阴燃状态。火场温度高、烟雾大。

　　两个以上出入口的中小型地下设施，由于能够连续地补充风量，火灾在发展的初期阶段较快。进入发展阶段，随着燃烧产物增加，内部空气的减少，燃烧强度下降，火势减慢。

　　大型地下设施（地下工厂、商场等），因通风条件好，风流畅通，火灾的发展与地面建筑相似。

　　2、火灾特点

　　1）产生的烟雾大、毒性大。地下建筑火灾时，一般供气不足，温度开始上升较慢，阴燃时间长，发烟量大，而且有的可燃物产生有毒的分解物。

　　2）温度高。地下建筑火灾时期烟很难排出，散热缓慢，内部空间温度上升快。研究发现，地下建筑火灾会较早地出现“爆燃”现象，或称为“Flash.Over”现象。如山西某地下仓库，总库面积2810m2,着火后延烧41天，火灾温度长期维持1000℃左右。

　　3）泄爆能力差。由于地下建筑基本上是个封闭体，易燃易爆的物品发生爆炸时，泄爆的能力差。

　　4）人员疏散困难。地下建筑全靠人工照明，发生火灾时，正常电源切断，依靠事故照明和疏散标志指示灯，照度明显不够，有的甚至无事帮照明，疏散出口少、路线长，并且烟的蔓延方向和人的逃生路线相同，地下建筑火灾时，会严重缺氧。空气中的含氧量与人生理的关系如（表2）。

　　5）扑救困难。地下建筑火灾中，由于出入口少，探测火情困难，指挥员决策困难，再有地下建筑是封闭体，通讯指挥困难，展开扑救也很困难。

　　（三）地下建筑中人的心理和生理反应

　　有些人对地下空间有一种恐惧感产生不良的心理反应。这主要是因为：第一，把地下与死亡和埋葬联系在一起；第二，惟恐有坍塌破坏和被埋在里面的危险；第三，由于简陋的设计和通风不好的地下室联想到地下建筑物中必然也是潮湿和不舒适。在40年代和50年代中，对在瑞典的一个地下工厂工作的工人进行了综合调查，发现一些初期工人会感到头痛，神志昏迷，恶心等症状。

　　1、造成不良心理影响的原因：

　　（1）天然光线不足。人们大多时间生活在天日光中，天然光线有一种信赖感。

　　（2）向外观景受到限制。在封闭的地下建筑中，视野狭小，心理相对比较压抑。

　　（3）处于地下的心理反应。有的人对光线不足的地下建筑有一种恐惧感。

　　（4）空间方向感的消弱。在封闭的地下建筑中，人分不清东西南北，在出下现紧急情况下不知该往哪边跑。

　　（5）不良的内部条件。有的地下建筑通风不好，通道狭小，人在其中感到气闷。

　　2、地下建筑火灾中人的心理和行为反应

　　在地下建筑中，发生火灾时，人员的心理行为受地下建筑特点的影响，从众心理、趋光心理比地上更易发生，而且易产生惊慌。地下建筑火灾中人的行为除以上谈的普遍火灾中存在的外，还有其不同的行的反应。在地下建筑火灾中，人的行为方式大多是原路返回型，特别是顾客，他们刚进入地下，对其环境不熟悉，一旦发生紧急情况就往原路跑。还有是向有光的地方逃生，地下建筑都采用人工照明，发生火灾时，普通照明线路切断，室内仅靠事故照明寻找出口。

　　（四）安全疏散设计

　　由于地下建筑不象地上建筑那样逃生出口多，所以疏散时间要求比地上建筑火灾短得多，必须在火灾初期全部疏散到安全地带，以减少损失。日本研究认为，地下建筑的疏散时间应在3min以内。安全疏散路线的布置，出入口的安排应符合人在火灾中的行为特点。疏散通道应畅通无阻，且不能有梯步，疏散指示标志安装在适合火场上人员逃生过程中易发现的地方。因为通道受阻而造成重大伤亡的案例普遍存在，如1999年3月24日，位于法国监管地段的勃朗峰隧道内发生火灾，至少41人死亡。延烧48个小时，在这41名遇难者中，绝大多数是由于通道封闭而被困在自己的汽车中死亡的。

　　1、地下建筑中的烟气流动特点

　　地下建筑中的烟气因受其建筑特点的限制有其与地上建筑火灾中不同的流动特点。在地下建筑起火的初始阶段，通风风流和烟气都是沿着原来的方向移动的，当火灾进一步发展后，地下建筑内部空气的成分发生了变化，而且温度增高，形成了一种附加的巨大自然风压，称之为火风压。通过研究发现：（1）在下行地下巷道中，正压送风风压值△P与热风压△hT火风压△hf应满足下面不等式：

　　△△P≥△hT-△hf

　　才能阻止高温火烟由自然进风口向地下巷道深位部方向流动。当起火点位于进风口段附近时，则防止高温火烟对巷道深位部的污染。

　　在上行地下巷道中，正压送风风压△P与热风压△hT，火风压△hf应满足下面不等式：

　　△△P≥△hT+△hf

　　才能阻止高温火烟向自然出风口方向流动，当起火点位于出口段附近时，则防止高温火烟对巷道深部的污染。

　　2、安全疏散设计

　　建筑消防的绝对安全是不可能实现的，但通过合理的疏散设计可以减少火灾给人类带来的危险，提高火灾中人员的安全性。地下建筑一旦发生火灾，浓烟易流窜到楼梯口或阶梯口，气流方向与人员的疏散方向相同，给人员安全疏散造成很大困难，所以，安全疏散设计在地下建筑中尤为重要。

　　疏散是指室内人员在失火后到撤离至安全区域的过程。安全疏散是指建筑中的人通过专门的设施和路线，安全的撤离着火的建筑。要做好火灾中的疏散工作，首先要考虑通道中的通风防排烟。在地下建筑必要的地方安装通风防排烟设施，由于地下建筑火灾中的烟气采用自然排烟比较困难，应安装机械防排烟设施。由于地下建筑中的人员因生理、心理的影响而趋光性特别突出。在进行建筑设计时可利用自然采光来缓解人员心理影响，疏散楼梯可设在中庭里。

　　疏散设计首先应考虑是疏散时间，根据我国2000年5月公安部发布的《人民防空工程设计防火规范》规定，引用日本规范确定疏散时间为3min。

　　其次还要考虑安全疏散通道的宽度，疏散楼梯的数量，宽度和安全口的数量以及宽度。

　　安全出口，相邻防火区之间防火墙上的防火门，楼梯和疏散走道最小净宽见（表3），安全疏散距离见（表4）。

　　具体的计算公式为：

　　疏散时间=安全出口最远距离/群众步速+楼梯段上行时间+

　　[人员数/（流动系数×楼梯宽度）]×安全出口率[1]

　　式中：群众步速为lm/s（正常人）

　　楼梯上行时间为4s/m×层高

　　人员数为安全距离长度30m×地下道宽度×人员密度0.3人/m2

　　流动系数为1.3人/m.s，安全率为2

　　楼梯宽度=人员数×安全率/流动系数（疏散时—疏散最远距离/群众步速—楼梯上行时间）[2]

　　安全疏散距离=[疏散时间-楼梯上行时间-人员数×安全率/（流动系数×楼梯宽度）]×人员步速[3]