城市地下商业空间中的防灾广场设计

收稿日期 2004-12-24. 作者简介 陈志龙( 1964 ) 9男9教授9博士生导师 ;研究方向 人防工程与地下空间开发利用 ; E-mail chen-Zl vip. 163. com. 文章编号 1009-3443( 2005) 03-0250-04 城市地下商业空间中的防灾广场设计 陈志龙9 刘 坤9 伏海艳9 曹继勇 (解放军理工大学 工程兵工程学院9江苏 南京 210007) 摘 要 为保证地下商业空间中灾时人员的安全疏散9对防灾疏散因素进行研究9定量分析防灾广场的面 积 ~位置等属性 G 在现行的建筑防火 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 的基础上9针对火灾等灾害的特点9采用归纳 ~拟合 ~非线性规划等方 法9确定防灾疏散各因素的量值或模型 G 结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明9防灾广场的合理设计能保证地下商业空间中灾时人员的 有效疏散 G 关键词 地下商业空间;疏散;防灾广场;区位模型 中图分类号 TU972+ . 4 文献标识码 A Desi gn of sguare for di saster pr even t i on i n u r ban under gr ound CommerCi a\ spaCe CHEN Zhi-long9 LIU Kmn9 FU H i-y n9 CAO i-yong (Engineering inStitute of CorpS of EngineerS 9 PLA Univ. of sci. STech. 9 Nanj ing 2100079 China) Abst r aCt To guarantee people S Safety in underground commercial Space9the factorS of evacuation Were analyZed and the area and the location of SguareS for diSaSter prevention Were calculated. BaSed on preSent f ire codeS and aiming at the characterS of f ireS9the factorS of evacuation Were conf irmed by SummariZing9 imitating9 non-linear programming and other methodS. With appropriate SguareS for diSaSter prevention9 the problem of evacuation in underground commercial Space WaS Well Solved. The method in thiS paper iS SuggeSted to meet the need f or the Whole public underground Space. KeY Words urban underground commercial Space; evacuate; Sguare for diSaSter prevention; location theory l 防灾广场的概念与特点 将地下商业空间内的中庭 ~ 主要出入口等设计 成有效的防灾空间9称之为 " 防灾广场 ' 9包括无上盖 的井形空间以及两座以上通向地面的楼梯9以满足 紧急疏散和采光 ~排烟的要求 1I G 在地下商业空间中9可以通过设置疏散楼梯等 达到灾时疏散的目的9但并非十分有效9如识别性不 明显9导向性不强9会出现拥挤而减缓疏散人群的速 度等9对救援很不利;另外9疏散楼梯功能单一9对改 善地下空间的不良环境作用不大 G 地下防灾广场作 为节点空间9同单纯的设置疏散楼梯相比较9具有复 合的功能9能够有效地解决这些问题 G 首先9防灾广场使疏散变得简洁 ~ 高效 (这里不 考虑地下多层的情况) G 防灾广场处于线型空间的端 点9成为空间方位的标志9与较为零乱的疏散楼梯相 比9防灾广场灾时具有更强的导向性9加强了疏散的 目的性;防灾广场与其所服务的地下商业空间处于 同一层上9灾害发生时9人们可直接 ~ 迅速地脱离灾 场9进入相对安全的广场内9然后疏散到地面9而不 会因为疏散楼梯的原因减缓疏散的速度;防灾广场 的设置对救援工作起到一定的积极作用 G 第 6 卷 第 3 期 2005 年 6 月 解 放 军 理 工 大 学 学 报 (自 然 科 学 版) Journal of PLA UniverSity of science and Technology Vol. 6 No. 3 Jun. 2005 其次 防灾广场变换空间形式 吸引人气 增强 平时使用功能 地下防灾广场作为共享空间 丰富了 空间形式 2] 是联系地上 ~ 地下重要的室外空间 解 决了地下商业空间中缺乏自然环境和天然光线的渗 透等问题 营造出地下商业空间中最引人入胜和更 接近自然的空间 很容易形成区域的核心 3] 2 防灾疏散的相关因素分析 2. 1 疏散人数的确定 地下商店营业部分疏散人数按每层营业厅和为 顾客服务用房的使用面积之和乘以人员密度指标来 确定 4] 计算面积就是营业厅的实际建筑面积扣除 人员无法使用的面积后 可供人员停留与活动地面 的净面积;人员密度指标 4]取地下第 l 层 O. 85 人/ m2 地下第 2 层 O. 8O 人/m2 商店的顾客分布在营业厅柜台外的通道等处 其面积为营业厅面积的 4O% ~5O% 如按普通营业 厅和自选营业厅的顾客面积指标 l . 35 m2/人 假设 营业厅的实际建筑面积为 S 则顾客所占用的面积 为( O. 4~ O. 5)S 即约为S/2 用S/2 除以 l . 35 m2/ 人 即得营业厅内所能容纳的顾客人数 Rl ;商店营 业厅中每个服务人员所占用的面积指标按 lO m2/人 计 则营业厅内服务人员的总数 R2= (S/2) / lO 由 此得出营业厅内可容纳的总人数 5] R = Rl + R2 = O. 42S ( l ) 2. 2 人群的步行速度与疏散时间 疏散速度 U 是疏散的一个重要标准 疏散速度 与许多因素有关 应以不造成人员堵塞为前提 人流 密度D不宜超过 2. O 人/m2 (如表 l 所示) 6] 表 1 人流密度分级表 Tab. 1 Classif ication of crowd s density 级 别 D/(人 - m-2) 造成危险 3. 59 造成人员堵塞 2. l5 可接受的最大限度 l . O8 对于地下商业空间 人员密集时 水平疏散速 度可按 l5~ 2O m/min 计算 从广场到地面的垂直疏 散速度按 lO m/min 计算 疏散时间 t 是安全疏散的基本因素 t 值的定义 为 , 人员通过疏散口从危险地疏散到地下防灾广场 内的时间 因此至疏散口的最大步行距离 ~通道的宽 度 出口数目 ~ 大小 都必须满足安全疏散和疏散时 间的要求 地下建筑物的耐火等级为一级 但其吊顶 是A 级( l5 min) 5] 再加上商场大量的可燃物品 在 这段时间内如果人员疏散不出去 就有可能因吊顶 烧毁塌落和燃烧产生大量毒气 火势蔓延扩大而造 成伤亡 因此 参照实验测定的时间极限 同时考虑 人们发现火灾的早晚等各种因素 确定地下商场安 全疏散允许的时间 t 是 3 min 6] 2. 3 疏散宽度的确定 ( l )百人宽度指标 百人宽度指标 ZO 是指每百人在允许疏散时间 内 以单股人流形式疏散所需的宽度 5] ZO = NOJ/ (Ct) ( 2) 式中 , NO 为疏散人数 即 lOO 人; t 为允许疏散时间 ( min) ; C为单股人流通行能力 (人/min) ; J 为单股 人流宽度(m) 地下建筑出口为平地或坡道时 C 值取 4O~ 5O 人/min J 按 O. 6 m 计算 3 min 只能疏散 6O~ 9O 人 若按 l m 计算 实测人数是 lOO~ l5O 人 5] 考 虑火灾因素 在确定安全出口 ~疏散走道和楼梯宽度 时 百人宽度指标不应小于 l m ( 2)疏散宽度的计算 疏散走道的总宽度 W = (N/lOO)ZO ( 3) 式中 , N 为疏散总人数 对广场通向地面的楼梯 C 值取 3O ~ 35 人/ min 疏散速度慢了下来 由于防灾广场本身尺寸的 限制 楼梯总宽度不会很大 一般不小于通向该广场 所有疏散走道的总宽度即可 由于速度变化等造成 的人员积余则要靠广场面积来缓解 2. 4 疏散走道的限制长度 ( l )疏散走道的限制长度为 LS = tU ( 4) ( 2)根据疏散速度的可能范围 可得到以下 2 种 疏散走道的限制长度 , LSl和LS2 LSl为第l 距离限值 即对应速度下限 l5 m/min 的疏散走道的长度 以 LSl为限值 取值为 45 m 利用中位数模型 使得防灾 广场的服务效率最大; LS2为第 2 距离限值 即对应速 度上限 2O m/min 的疏散走道的长度 以 LS2为限值 取值为 6O m 利用区位覆盖模型 使得防灾广场的 服务是公平的 通过对疏散走道长度的限制 可以大致确定安 全疏散距离 即防灾广场边缘间的距离为 45~ 6O l52第 3 期 陈志龙 等 , 城市地下商业空间中的防灾广场设计 m,位于袋形走道两侧或尽端的区域至疏散走道的 距离不超过 20 mO 3 地下防灾广场面积的确定 地下防灾广场是地下商业空间中相对安全的区 域,其面积要达到安全疏散的要求 O人员疏散到广场 后,要稍做休整,加上上楼梯的 C值减小等,影响了 人流的疏散,但不能阻挡后面的人,所以广场要能容 纳积余的人员 O 人员的平均逗留时间为 Az,偏安全 可取 0. 5 minO 按疏散楼梯的总宽度和疏散走道总 宽度相同考虑,则同疏散走道的疏散能力相比,疏散 楼梯的疏散比例 G 是 , 在疏散允许时间 z 内,通过楼 梯离开广场的人员比例 G = [( z - Az) / z](Cz/Cd) , ( 5) 式中 , z 为疏散允许时间; Az 为人员在防灾广场中的 平均逗留时间; Cz 和Cd 分别为楼梯和走道的单股人 流通行能力 O 容易得出 G 为 0. 6 0. O 可以通过式( 6)来估算地下防灾广场的面积 A 2 ( 1 - G)E k = 1 N + Az, ( 6) 式中 , 为防灾广场中单人占用面积; k 为通向防灾 广场的所有疏散走道的条数; N 为通向广场的第 个疏散走道的疏散人数; Az 为非人员使用面积, 如 喷泉 ~建筑小品等面积 O 另外,要综合考虑防灾广场的平时使用及作为 共享空间的功能要求 O 防灾广场规划的区位模型 . 区位模型的探讨 通过对几种区位模型的分析及比较,可以得出 最大涵盖模型有以下优点[7], 以 P~中位数模型的解 题技巧求解,同时考虑了各分区使用广场的不确定 性;吸取区位覆盖模型的优点,在公平原则下求解最 有效的广场区位结构,同时考虑了广场规划配置的 合理与经济;适用于紧急服务系统 O . 2 区位模型的选定 本文以优先考虑兼顾公平面与效率面的修正最 大涵盖模型(考虑距离限制)作为避难疏散选派的模 式 O 最大涵盖模型能求解在固定地下疏散走道状况 下的最大涵盖量,使得防灾广场效率为最大 O由于是 为满足最大涵盖的状况,防灾广场的区位会落在需 求集中的地方,对于较偏远的区域,则忽略其对防灾 广场的可及性 O而对公共服务设施而言,也需考虑其 公平性 O在最大涵盖模型修正模式中,为解决无法顾 及到的避难时间或偏远距离,在最大涵盖模式中加 入第 2 距离限值,模式的目标为求解P个点,使在第 1 距离限值之内的需求涵盖量为最大,同时确保所 有的需求能在第2 距离限值之内被服务[7],如图1 所 示 O 图 1 最大涵盖模型 Fig. 1 Model of maximal covering 基本假设 , D所有通道及通道间的距离已知,且 连通方式确定; @仅考虑在商业空间内的人员疏散; 各分区规划疏散人员为定值; @各参数 ~限值在实 际中是确定的 O 目标函数 , Max Z = E e zexe, ( 7) S. . E kE k1e zk 2 1, E k zk = n, E kE k2e zk + xe 2 1, zk , xe = 0 或 9 9 ;1, 式中 , zk = 1, k 个分区至少被 1 个防灾广场所涵盖; 0, 其他{ O xe = 1,需求点 e被 1 个防灾广场所涵盖; 0,其他{ O k 1e = {k l hke H1} , k2e = {k l hke H2} O n 为设置广场的个数; H1~ H2 为距离限值, 分别使 需求涵盖量最大和确保所有的需求皆被涵盖; ze 为 e区的需求权数(人口数) O 本模型的目标函数是服务总人数 Z 最大,而疏 252 解 放 军 理 工 大 学 学 报 (自 然 科 学 版) 第 6 卷 散总人数是规划量 为已知量 为满足 的要求 通 过其他限制条件可得到需设广场的个数 ;具体求 解过程宜采用逆推法;求出 后 再具体给广场定 点 以达到总加权疏散行走距离的最小化 实例分析 根据以上的探讨 将理论与实际结合 选取杭州 市钱江新城核心区地下空间为实证地区 其中 中心 商务区地区地下商业街规划 如图 2 所示 图 2 钱江新城核心区地下商业街规划情况 ig. 2 Planning of commercial pedestrian block in the CBD of @ianj iang 该商业街总建筑面积约 14 000 m2 其中包括一 处已拟定位置的下沉式广场 (作为已知的防灾广场 考虑) 由式( 1)可得总疏散人数 R 约为 5 880 人 通过最大涵盖模型 (考虑距离限制) 可以找出 合适的地下防灾广场的个数及区位 由以上讨论 取 H1= 45 m H2= 60 m 代入 得到设置 6 个防灾广场 最有效 如图 3 所示 每个防灾广场需考虑服务 2 个方向的通道 每 个方向服务人数约为 1 180 人 由式( 3)可得 W = (R/100) w0 = 11. 8 m 图 3 地下商业街中防灾广场的设置情况 ig. 3 Setting of sguares for disaster prevention in commercial pedestrian block 即各方向疏散走道的总宽度宜定为 12 m 每个防灾广场中疏散楼梯的总宽度定在 12 m 以上 在式( 6)中 取 c= 0. 8; 4= 0. 7; At 的值根据各 广场的实际情况确定 则每个防灾广场的面积为 A } c( 1 - 4)Z k z= 1 Nz - At = 566 - At 其中: 1~ 2~ 4~ 5~ 6 号广场可取 At= 100 m 面积为 566-100= 666 m2;而 3 号为拟定的下沉式广场 取 At= 300 m 面积为 566-300= 866 m2 本例只是在理想化的情况下通过防灾广场达到 防灾的目的 实际还可以结合单一形式的疏散楼梯 共同完成疏散的任务 例如可把 1~ 6 号广场用疏散 楼梯替换 结 语 本文从地下商业空间中防灾广场的特性出发 探讨了防灾广场各因素的设计计算 旨在保证灾时 人员的安全疏散 但是 灾害发生时避难人群的 特 征 ~ 速度与流量 等很难准确预估 所以完整而详尽 地掌握当地资料 合理确定各量值 是至关重要的 另外 防灾设计还与很多方面有关 还需做更多研 究 以使其得到不断完善 地下商业空间是地下公共空间的一部分 希望 通过对地下商业空间中防灾广场的研究 来展望在 整个地下公共空间中 如地下电影院 ~剧场 ~会堂 ~旱 冰场 ~ 舞厅 ~ 儿童游艺和老人娱乐场所等 如何合理 有效地防灾和安排人员的避难逃生 参考文献: [1] GB50157-92 地下铁道设计规范[S]. [2] 陈志龙 吴 涛 . 地下建筑中庭设计探讨[J]. 地下空 间 2002 22( 4) : 347-349. [3] 曹 晖 陈志龙 郭东军 . 城市下沉式广场设计[J].解 放军理工大学学报:自然科学版 2001 2( 5) : 71-74. [4] GB50098-98 人民防空工程设计防火规范[S]. [5] GBJ16-87 建筑设计防火规范[S]. [6] 束 昱 孔 军 .影响地下街消防安全的因素及对策研 究[J].上海消防 1994 2( 1) : 36-37. [7] 周天颖 简甫任 . 紧急避难场所区位决策支持系统建 立之研究[J]. 水土保持研究 2001 8( 1) : 17-22. (责任编辑: 汤雪峰) 352第 3 期 陈志龙 等: 城市地下商业空间中的防灾广场设计 城市地下商业空间中的防灾广场设计 作者： 陈志龙， 刘坤， 伏海艳， 曹继勇， CHEN Zhi-long， LIU Kun， FU Hai-yan， CAO Ji-yong 作者单位： 解放军理工大学,工程兵工程学院,江苏,南京,210007 刊名： 解放军理工大学学报（自然科学版） 英文刊名： JOURNAL OF PLA UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)： 2005,6(3) 被引用次数： 1次 参考文献(7条) 1.周天颖;简甫任 紧急避难场所区位决策支持系统建立之研究[期刊论文]-水土保持研究 2001(01) 2.束昱;孔军 影响地下街消防安全的因素及对策研究 1994(01) 3.GBJ 16-1987.建筑设计防火规范 1988 4.GB50098-1998.人民防空工程设计防火规范 1999 5.曹晖;陈志龙;郭东军 城市下沉式广场设计[期刊论文]-解放军理工大学学报(自然科学版) 2001(05) 6.陈志龙;吴涛 地下建筑中庭设计探讨[期刊论文]-地下空间 2002(04) 7.GB 50157-1992.地铁地道设计规范 2003 引证文献(1条) 1.曾胜.马晓茜.廖艳芬 城市地下商业街火灾中逃生模型的分析[期刊论文]-地下空间与工程学报 2008(2) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jfjlgdxxb200503011.aspx