公共場所人員疏散模擬分析

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1、水利土木科技資訊-57期工程科技資訊4-TR-57公共場所人員疏散模擬分析王茂興中興工程顧問社前高級工程師概述FDS5+Evac軟體具有三項主要特點：(1)考慮人群壓力對人員疏散之動雖內政部之建築技術規則建築設計力效應，模擬分析高密度眾多人群疏散施工編包含第三章「建築物之防火」與情況。(2)考慮火場狀況與人員行為之第四章「防火避難設施及消防設備」，但耦合(Coupling)，模擬分析疏散人員及火對複雜之公共場所如車站或劇院等，除場狀況互制(Interaction)。(3)考慮對熟了滿足火災時疏散路徑

2、寬度與長度之簡悉人與地方之社會心理(Social單條文規定外，還宜經由火場狀況與人psychology)層面產生群體動力，例如一員疏散過程之電腦模擬分析，驗證建築家人會聚在一起，稱為社會力(Social防火之性能設計(Performancebasedforce)。換言之，人員移動受社會力、人design)；美國商業部國家標準與技術研與牆互制力、人與火源互制力等環境外究院(NationalInstituteofStandardsand力所影響。Technology,NIST)開發之FDS5軟體結合FD

3、S5軟體雖大多計算通過許多數芬蘭VTT研究中心開發之Evac軟體，值計算網格(Cells)之空氣質量、動量與熱合稱FDS5+Evac，用以分析建築物室內量通量(Flux)，此稱為歐拉(Eulerian)模擬火災或非火災狀況人員疏散過程，則可法；但也模擬不受網格拘束之拉格朗日驗證性能設計需求。FDS5軟體係根據空(Lagrangian)顆粒或水滴。Evac+FDS5軟氣之質量守恆、動量守恆、能量守恆方體即將FDS5軟體原來對數百萬個顆粒程式組，求解三維空氣動力與熱量傳輸或水滴作拉格朗日模擬之方法用於模

4、擬之數值計算；而Evac則考慮高密度大群幾千名疏散人員之移動。人對人員疏散之動力效應、疏散時間決定與疏散出口選擇過程，進行人員疏散之數值分析。因FDS5+Evac供全球各界人員移動模擬機制免費下載使用且是具有公信力之軟體，軟體模擬每人是平面上遵循人員運值得工程界充分應用，故本文特別加以動方程式之獨立行為者(Autonomous介紹。agent)，且以三個綠圓(如圖1)模擬可移動及旋轉之一個人體平面。軟體預設分析軟體特點2013年6月11公共場所人員疏散模擬分析王茂興男、女、兒童、老年人、一般成年之半

5、外移動；分析範圍為15.0m15.0m0.1m，徑尺寸與未受妨礙之移動速度0.5~1.75模擬高度z=1.45~1.55m；疏散計算之m/s。人員運動包括直線移動與旋轉，且數值網格數為1501501，即採用尺寸會因煙而降低運動速度。i是控制人與0.1m立方之網格。人互制之社會力(Socialforce)各向異性煙密度影響人員移動速度，參數；若參數i=1，則人群壓力前後向FDS5+Evac軟體之數值分析包括疏散出相等；若0i1，則人前面之人群力口選擇之算則，可模擬每個人經由門、較大，

6、後面之人群力較小。圖2係模擬走廊、樓梯或電扶梯之移動，以及人員初始在房間內之100名成年人，採用社移動速度與煙密度之相關性。會力參數i=0.3，朝一扇寬2m之門往圖1模擬人體之平面二維分析模型說明：圖面上、下小綠圓(半徑Rs)模擬人之肩膀，中央較大綠圓(半徑Rt)模擬人之身體。資料來源：參考文獻1(a)模擬初始(b)擷取第4.05秒之人員移動與其速度動畫圖2模擬房間內一群人朝一扇門往外移動之平面2註：於模擬初始，100人在5m5m範圍內，即初始人員密度為4.0人/m。資料來源：參考文獻2及作者整

7、理12水利土木科技資訊-57期火災時人員疏散模擬分析例對樓地板尺寸為50m60m之會議廳，有7.2m寬且平面90轉彎兩次之走1.體育館人員疏散例道通往建築物出口，分析範圍為102.4供田徑與足球等運動者練習使用之m51.2m0.2m，數值計算網格數為體育館平面尺寸110m72m，無觀眾2661281=34,048個，即每一個網格為席，無淋浴室，也無聯誼空間，館內有0.38m0.40m0.2。於模擬初始，會議兒童、男性與女性共500人之情況，採廳內共有1,000人，採用社會力(Soc

8、ial用2401601=38,400個數值網格，經force)各向異性參數i為0.3，經由由FDS5+Evac軟體模擬分析得火災時之FDS5+Evac軟體模擬得疏散人員移動情人員移動情況如圖3，以朝向之門(Door)形如圖4，人群之藍、紅、綠、黑色分別區分人群顏色；因火源在x=82~88m代表男、女、兒童、老年人。模擬物理且y=10~18m範圍，靠近Door3，故時間共600秒，但約150秒所有人均通人員不經由3號門疏散。過出口。該圖顯示，在7.2m寬之走道入2