多发地震区超高层施工现场紧急疏散模型研究

作者：姚刚陈宇翔石立国

单位：重庆大学土木工程学院重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室中国建筑第二工程局有限公司西南分公司

摘要：为探究地震发生时超高层施工现场的人员疏散管理问题、寻求最佳疏散方案并提供疏散时间预测手段, 以昆明西山万达广场项目南塔楼工程为例进行特殊性分析, 基于P&M经验公式建立以疏散时间最短为目标函数的数学模型, 并通过Matlab仿真分析研究疏散人数、疏散间距以及地震烈度对疏散时间的影响。结果表明, 疏散人数的增多与地震烈度的增大直接引起疏散时间的增加, 而疏散时间随疏散间距的增大呈先减小后增大的变化规律, 0.3～0.6m的疏散间距为最佳。模型能对该类施工现场的安全培训与应急演练提供理论指导依据。由此对疏散管理工作提出若干建议与展望。

关键词：高层建筑疏散模型紧急流仿真分析施工技术

作者简介：姚刚, 教授, E-mail:yaocqu@vip.sina.com;

0 引言

施工现场的特殊环境注定施工行业是一个危险性极大的行业, 也是目前我国职业安全事故发生最频繁的行业之一。在多发地震区, 地震及其次生灾害使得超高层建筑施工现场的危险性陡然提升, 如何保证应急疏散高效性与安全性成为最具挑战的难题之一。

自20世纪50年代以来, 日本的Togawa、原苏联的Predtechenskii和Milinskii以及美国的Fruin等学者先后通过观测、演习等方式, 提出预测疏散时间的经验公式^[1]。此后, 国内外学者深入关于拥挤人群疏散问题的研究并提出以分子动态型模型与格子气模型为代表的疏散人群动态模型^[2,3,4,5,6]。然而以上研究成果多数是基于疏散人群心理及行为特征, 忽略特殊的外部环境对疏散过程影响。同时, 现有应急预案理论体系及科学技术手段仅局限于针对建筑生命周期中的运营与使用阶段, 对于建造阶段遭遇地震的情况尚无成熟的研究成果。

基于此, 笔者以昆明西山万达广场项目南塔楼工程为例, 将地震、环境及人群的特殊性考虑到疏散个体尺寸、疏散速度与疏散队列等参数设置中, 基于安全疏散要求提出假设, 建立该工程现场人员疏散数学模型并进行仿真分析, 期望研究出对此类特殊疏散环境具有更强适用性的疏散管理方案与疏散时间预测手段。

1 工程概况

昆明西山万达广场项目为城市综合体项目, 位于我国多发地震区云南省, 设计基本地震加速度0.2g, 抗震设防烈度为8度, 地震影响不可小觑。

本文以项目B区南塔楼 (见图1) 为例进行研究, 该塔楼由3层地下室与66层塔楼构成, 地上高300m, 为超限高层。施工过程中该塔楼总工期875d, 劳动力峰值达2 325人, 现场施工及地震安全防范工作面临诸多挑战。

图1 西山万达广场塔楼工程

Fig.1 Tower project of Xishan Wanda Plaza

2 特殊性分析

1) 高烈度地震区施工现场具有坍塌、机械伤害、物体打击、高空坠落等特殊危险源。地震时建筑物大幅晃动, 以及施工现场存在大量模板支护、钢筋绑扎区域影响, 均会引起逃生速度下降, 从而引起疏散时间增加。

2) 由于施工现场存在环境差、疏散出口少、消防设施缺乏、劳务人员素质水平低等特点, 无秩序疏散必将大大增加伤亡风险。为保证最优疏散路径、控制疏散队列, 体系化的安全培训与应急演练工作尤为重要。

3) 相比于对非传统疏散方式的研究成果所提出的楼梯、电梯混合疏散策略^[7], 在突发地震情况下施工现场紧急疏散的特殊性在于施工电梯不具备成为疏散工具的安全性, 疏散人员只能采用楼梯疏散。

4) 如图1所示, 塔楼在建设过程中的人员密集区通常包括核心筒 (M层) 与外框架 (M-k层) 2个施工平面。地震发生时, 核心筒内施工人员应立即通过外爬架平面向最近的楼梯间行进并沿楼梯下行;外框架施工人员应立即向核心筒入口行进, 进入核心筒后, 向最近的楼梯间行进并沿楼梯下行。因此, 两队极有可能在楼梯间相遇, 出现拥堵滞留状况, 此状况也可能引起疏散时间增加。

3 模型构建

3.1 模型概况

3.1.1 疏散速度

疏散速度是指人流整体的行进速度, 其值为人流首段的行进速度。Predtechenskii和Milinskii主要针对常态流、舒适流、紧急流3种人员密度下的行走速度进行研究, 给出平直通道和沿楼梯上、下行的行走速度与人流密度的关系式, 并针对紧急流提出速度增大系数^[8]。

1) 平直通道上的移动速度

$\begin{array}{l} v_{L} = 1.867 D_{1}^{4} - 6.333 D_{1}^{3} + 7.233 D_{1}^{2} - \\ 3.617 D_{1} + 0.95 (1) \end{array}$

式中:D₁=NA_p/WL_s, N为行走人流中的总人数, A_p为单个人的水平投影面积 (m²) , W为人流宽度 (m) , L_s为人流长度 (m) 。

式 (1) 的适用范围为0<D₁≤0.92m²/m²。

2) 沿楼梯下行的移动速度

$\begin{array}{l} v_{D} = X_{d o w n} v_{L} (2) \\ X_{d o w n} = 0.775 + 0.44 e^{- 0.39 D_{1 d o w n}} \cdot \\ \sin (5.16 D_{1 d o w n} - 0.224) (3) \end{array}$

式中:X_down为沿楼梯下行时的修正系数。

3) 紧急流移动速度

在紧急疏散中, 人员通常有极大的心理压力, 引起逃生速度的变化。此时需将常态流速度用增大系数u₁予以修正。即紧急流行走速度v₁, v₂分别为:

$\begin{array}{l} v_{1} = u_{1} v_{L} (4) \\ v_{2} = u_{1} v_{0} (5) \end{array}$

式中:u₁=1.49-0.36D₁。

4) 不利施工环境下的移动速度

施工现场存在大量模板支护、钢筋绑扎区域, 此时人流速度将受到影响。即

$v_{3} = u_{2} v_{1} (6)$

通过人员演习的方式测试并记录劳务人员在混凝土平面及钢筋铺设平面交通路径下的疏散速度, 得到平均值分别为1.81m/s和1.51m/s。由此估算不利环境引起的速度折减系数u₂=0.834。

5) 地震影响下的移动速度

国内对地震作用下的社会动力模型假定疏散行人的加速度由4部分力产生:自驱动力, 行人间的相互作用力, 行人与障碍物的作用力, 起阻碍作用的地震力^[9]。

本文仅考虑自驱动力与地震作用力对人员疏散的影响。因为在施工现场的危险环境下, 人员拥挤、障碍物打击等情况将大概率造成人员意外伤亡, 这需通过培训与演习尽可能避免。为使模型对地震培训与疏散演习起到有效的指导作用, 不考虑行人间的相互作用力和行人与障碍物的作用力。在此前提下, 人员的自驱动力为:

$f_{i} = m_{i} \frac{v_{i} - v_{0 i}}{τ_{i}}, i = 1, 2, \dots (7)$

式中:m_i为行人质量;v_i, v_0i分别为人员行进方向上的期望速度与实际速度;τ_i为松弛时间, 即到达期望速度的时间步长, 取0.2s。

人员在疏散时受到地震的不利影响可考虑为地震阻力, 地震力按照建筑物计算方法计算:

$f_{e q i} = α_{\max} m_{i} g c o s θ, i = 1, 2, \dots (8)$

式中:α_max为地震影响系数最大值, 取值如表1所示;g为重力加速度, 取9.8m/s²;认为地震力与行进方向相反, cosθ取-1。

表1 水平地震影响系数最大值α_max

Table 1 The maximum value of horizontal earthquake influence coefficientα_max

地震频次	设防烈度
地震频次	6	7	8	9
多遇地震	0.04	0.08 (0.12)	0.16 (0.24)	0.32
罕遇地震	—	0.50 (0.72)	0.90 (1.20)	1.40

注:括号中数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区

在突发地震的不利影响下, 疏散人员通常无法达到预期速度。通过仿真分析, 发现地震烈度越高, 疏散人员能达到的最大速度越小, 如图2所示。当期望速度为1.8m/s时, 疏散人员通过仅1～2s的加速过程, 能基本维持在该烈度地震影响下所能达到的最大速度, 在计算过程中, 可不考虑加速过程。

图2 考虑地震影响的疏散速度-疏散时间曲线

Fig.2 Evacuation speed-evacuation time curves of seismic impact

3.1.2 人员数量与尺寸

施工现场的紧急疏散人群通常为劳务人员, 最大数量应根据施工组织设计资料取施工现场人员峰值;此外, 劳务人员在人体尺寸的平均值上与普通疏散人群有一定区别, 通过对施工现场的实地考察及调查分析后可得到加权平均值:男女比例9.59, 身高169.8cm、身体厚度24.5cm、肩宽45.5cm;此外, 人体的计算区域由3个互相重叠的圆形组成, 简化为椭圆^[10,11]后的加权平均面积为0.084m²。

3.1.3 疏散间距

在疏散过程中, 人员前后间距对疏散速度的影响占支配地位^[12]。Predtechenskii和Milinski研究认为疏散的最佳间距为0.92人/m², 即0.077 3m²/m²。疏散宽度由楼梯梯段宽度决定, 由3.1.1节中密度公式可求得理想疏散间距约为0.48m, 取0.5m。考虑到楼梯每个台阶宽度为0.26m, 与中国人平均身体厚度相差不大, 因此采用0.5m的疏散间距较为合适, 约为2个台阶宽度, 可有效提高人员楼梯间疏散间距的辨识度。

3.2 模型假设

1) 施工现场建筑材料、器具以较为规则的形状集中布置 (集簇型) ^[13]。

2) 楼道中与楼梯上均无障碍物。

3) 地震时, 人员在该层平面上随机分布。

4) 疏散时, 顶板各人员以最短距离的路线向临时楼梯口行进, 并以最短时间加速且形成队列。

5) 全部人员的反应时间相同, 队列中人的身体厚度相同。

6) 疏散过程中, 若在门口或楼梯口因瓶颈因素出现滞留, 按排队等候状态处理。

7) 忽略塞挤或跌倒现象。

3.3 模型建立

以本项目塔楼为例, 施工人员的疏散时间求解模型包括:①第M层核心筒施工人员疏散模型;②第 (M-k) 层外框架施工人员疏散模型;③核心筒楼梯间的疏散模型。

3.3.1 第M层核心筒施工人员疏散模型

根据核心筒及外爬架结构布置, 将场地简化为图3所示图形。疏散时, 人与人之间的距离记为d, 人的厚度记为w, 不同区域的人数N₁_j及到达楼梯间的行进距离L₁_j (j越大, L值越大) 由图所示。由于两侧区域满足:①楼梯间尺寸完全相同;②人员分布及L_i₁可视为相同。因此, 对两侧疏散行进过程可做对称处理。

图3 第M层疏散路径

Fig.3 Evacuation route of M-floor

由于在核心筒入口处极有可能出现洞口堵塞、人员滞留状况。以洞口1为界, 将右侧疏散人群分为上、下2组, 其完全疏散 (最后一人离开本层) 所需时间为:

$t_{1 j} = \frac{L_{1 j} + L_{i n}}{v_{1}} + \frac{(Ν_{1 j} - 1) d + w Ν_{1 j}}{m v_{2}}, j = 1, 2 (9)$

但由于施工现场的特殊性, 为保证疏散安全, 避免人员摔倒、高空坠落等事故, 在疏散人员离开塔楼前, 尽可能采取单行疏散模型 (m=1) 。因此, 若两组相遇, 后到达者须等待。

因此, 该层核心筒施工人员疏散总时间为:

$Τ_{1} = {\begin{cases} \frac{L_{12} + L_{i n}}{v_{1}} + \frac{(Ν_{12} - 1) d + w Ν_{12}}{m v_{2}} \\ \frac{(Ν_{11} - 1) d + w Ν_{11}}{m v_{1}} \leq \frac{L_{12} - L_{11}}{v_{1}} \\ \frac{L_{11} + L_{i n}}{v_{1}} + \frac{(\sum_{j = 1}^{2} Ν_{1 j} - 1) d + w \sum_{j = 1}^{2} Ν_{1 j}}{m v_{2}} \\ \frac{(Ν_{11} - 1) d + w Ν_{11}}{m v_{1}} > \frac{L_{12} - L_{11}}{v_{1}} \end{cases} (10)$

3.3.2 第 (M-k) 层外框架施工人员疏散模型

第 (M-k) 层外框架施工人员疏散路线如图4所示。只考虑本层人员疏散情况下, 疏散时间T₂与T₁计算方法相同, 即

$Τ_{2} = {\begin{cases} \frac{L_{22}}{v_{3}} + \frac{L_{i n}}{v_{1}} + \frac{(Ν_{22} - 1) d + w Ν_{22}}{m v_{2}} \\ \frac{(Ν_{21} - 1) d + w Ν_{21}}{m v_{1}} \leq \frac{L_{22} - L_{21}}{v_{1}} \\ \frac{L_{21}}{v_{3}} + \frac{L_{i n}}{v_{1}} + \frac{(\sum_{j = 1}^{2} Ν_{2 j} - 1) d + w \sum_{j = 1}^{2} Ν_{2 j}}{m v_{2}} \\ \frac{(Ν_{21} - 1) d + w Ν_{21}}{m v_{1}} > \frac{L_{22} - L_{21}}{v_{1}} \end{cases} (11)$

图4 第 (M-k) 层疏散路径

Fig.4 Evacuation route of (M-k) -floor

3.3.3 核心筒楼梯间的疏散模型

已知每层楼梯的斜向长度为L_{stair, i}, 楼层平台和中间平台有效宽度均为B, 梯段宽度为b, 很容易得到楼梯间的疏散时间为:

$Τ_{s t a i r, n_{2} - n_{1}} = \frac{\sum_{i = n_{1}}^{n_{2}} 2 (L_{s t a i r} + B - b)}{v_{2}} (12)$

式中:n₁, n₂分别为目标楼层数与起始楼层数。

3.3.4 等待时间计算

当上、下2层疏散人员相遇时会发生2种情形:① (M-k) 层施工人员先到达楼梯口, M层人员需等待时间为t_w1;② (M-k) 层施工人员后到达楼梯口, 需等待时间为t_w2。2种情形的公式表达如下:

$\begin{array}{l} \frac{L_{21}}{v_{3}} + \frac{L_{i n}}{v_{1}} \leq \frac{L_{11} + L_{i n}}{v_{1}} + Τ_{s t a i r, n_{2} - n_{1}} \leq Τ_{2} (13) \\ \frac{L_{11} + L_{i n}}{v_{1}} + Τ_{s t a i r, n_{2} - n_{1}} < \frac{L_{21}}{v_{3}} + \frac{L_{i n}}{v_{1}} < Τ_{1} (14) \end{array}$

为保证疏散安全, 后到达者需等待先到达者全部疏散完毕才能开始疏散。由此, 2种情形对应的等待时间如下:

$\begin{array}{l} t_{w 1} = \frac{(\sum_{j = 1}^{2} Ν_{2 j} - 1) d + w \sum_{j = 1}^{2} Ν_{2 j}}{m v_{2}} + (\frac{L_{21}}{v_{3}} + \frac{L_{i n}}{v_{1}}) - \\ (\frac{L_{11} + L_{i n}}{v_{1}} + Τ_{s t a i r, n_{2} - n_{1}}) (15) \\ t_{w 2} = \frac{(\sum_{j = 1}^{2} Ν_{1 j} - 1) d + w \sum_{j = 1}^{2} Ν_{1 j}}{m v_{2}} - \\ [(\frac{L_{21}}{v_{3}} + \frac{L_{i n}}{v_{1}}) - (\frac{L_{11} + L_{i n}}{v_{1}} + Τ_{s t a i r, n_{2} - n_{1}})] (16) \end{array}$

3.3.5 总体疏散模型

综上所述, 考虑反应时间t₀, 疏散人员全部离开外框架施工层所需的疏散时间模型如表2所示。

若考虑到达地面为疏散终点, 只需在上述模型中增加相应的楼梯疏散时间, 即

$Τ^{'} = Τ + Τ_{s t a i r, m - 1} (17)$

表2 总体疏散模型汇总

Table 2 Summary of evacuation model

序号	模型公式	使用条件
1	T=t₀+T₁+T_{stair, n₂-n₁}+t_w1	$\frac{L_{21}}{v_{3}} + \frac{L_{i n}}{v_{1}} \leq \frac{L_{11} + L_{i n}}{v_{1}} + Τ_{s t a i r, n_{2} - n_{1}} \leq Τ_{2}$
2	T=t₀+T₂+t_w2	$\frac{L_{11} + L_{i n}}{v_{1}} + Τ_{s t a i r, n_{2} - n_{1}} < \frac{L_{21}}{v_{3}} + \frac{L_{i n}}{v_{1}} < Τ_{1} + Τ_{s t a i r, n_{2} - n_{1}}$
3	T=t₀+max (T₂, T₁+T_{stair, n₂-n₁})	$\frac{L_{21}}{v_{3}} + \frac{L_{i n}}{v_{1}} > Τ_{1} + Τ_{s t a i r, n_{2} - n_{1}}$ 或 $\frac{L_{11} + L_{i n}}{v_{1}} + Τ_{s t a i r, n_{2} - n_{1}} > Τ_{2}$

4 模型求解与分析

4.1 模型求解

根据上述模型, 运用Matlab软件编制程序, 以本项目塔楼实际情况为例, 参数设置如表3所示, 可求得所有劳务人员完全撤离塔楼或到达避难层所需时间。其中, 劳务人员数量及各区域比例由项目施工组织设计的劳动力需求计划确定。

表3 疏散模型参数设置

Table 3 Parameters setting for evacuation model

参数	中文释义	取值
N, N_ij	疏散人数/人	N_ij=[0.1N 0.15 N 0.35N 0.45N]
d	疏散间距/m	d=0.5
L_ij	疏散起始距/m	L_ij=[5 5 15 15]
L_in	走廊长度/m	L_in=7.5
L_stait, B, b	楼梯间尺寸参数/m	L_stait=3.38, B=1.75, b=0.15
t₀	反应时间/s	t₀=3
α_max	地震影响系数最大值	见表1
M	外框架施工面层数/层	根据工程进度确定
k	框架内外进度差/层	根据工程进度确定

该模型同样适用于同类环境的其他项目工程, 在建模时只需根据现场平面布置以及所规划的疏散线路, 调整L_ij与L_in的取值即可。

4.2 仿真分析

在不同地震烈度环境下, 令M=15, k=5, 并改变疏散总人数, 得到如图5所示考虑地震影响的疏散时间-疏散人数曲线;令地震设防烈度为8度, 改变疏散间距, 得到如图6所示疏散时间-疏散间距曲线。

4.2.1 疏散人数影响

1) 如图5所示, 当疏散总人数逐渐增多, 全员疏散完毕所需的总时间呈折线型增加。这说明在不考虑滞留等待状况时, 疏散总时长与疏散总人数基本呈正比关系。

图5 考虑地震影响的疏散时间-疏散人数曲线

Fig.5 Evacuation time-evacuation number curves of seismic impact

图6 8烈度地震下的疏散时间-疏散间距曲线

Fig.6 Evacuation time-evacuation space curves of 8-intensity seismic impact

2) 同一折线上的2个或3个拐点分别发生在上、下2层疏散队伍相遇时以及同一层各疏散队伍相遇时。由于等待时间逐渐增加, 导致疏散总时长增幅变大。

3) 当疏散总人数继续增加, 滞留等待时间将逐渐成为影响疏散总时间的最主要因素。

在地震突发时, 疏散策略和疏散管理力度将直接影响施工现场人员的生命安全。因此, 即便在现场极大可能存在上述滞留等待状况, 也需管理人员严格按照既定疏散策略执行疏散管理工作, 并合理利用滞留等待时间进行必要的安全指导, 安排尽可能多的人员进入核心筒内等待。

4.2.2 地震影响

1) 地震对疏散的不利影响体现在人员疏散速度最大值的降低, 进而引起疏散时间增加。

2) 当地震设防烈度≤7度时, 地震对总体疏散时间影响不大;但对于8度和9度设防区, 地震的影响大幅度增加疏散时间, 如图5所示, 当疏散人数为200时, 地震影响甚至导致1～3min的疏散延迟。

地震对疏散过程的影响并不可控, 但对地震可能带来的建筑摇晃、构件破坏以及疏散速度的降低有较好的提前认知, 能保证人员具有良好的应急心态, 这将体现在人员的情绪控制、对疏散路线熟悉程度和对疏散速度的把控, 以及管理人员对疏散状况与策略的合理判断。

4.2.3 疏散间距影响

1) 如图6所示, 疏散时间随疏散间距的增大呈先减小后增大的变化规律。当疏散间距为0.35m时, 疏散时间达到最小值。

2) 当疏散间距在0.1～0.6m时, 疏散间距对疏散时间的影响较小。综合考虑最佳疏散效率与疏散间距辨识度, 并防止疏散人员间的碰撞, 上文所提出的0.5m疏散间距合理。

因此, 在疏散演习或实际疏散过程中, 要求疏散人员尽可能将疏散间距控制在0.3～0.6m, 能最大限度地保证疏散的高效性。

5 结语

1) 疏散特殊性包括地震作用以及施工环境和人员素质的不同。模型构建时, 该特殊性体现在数学模型上, 包括人员尺寸、疏散间距、疏散速度和疏散队列等参数变化。

2) 疏散人数的增多与地震烈度的增大直接引起总体疏散时间的增加, 当疏散人数较大时, 滞留等待时间成为影响总体疏散时间的最主要因素。

3) 疏散时间随疏散间距的增大呈先减小后增大的变化规律, 0.3～0.6m疏散间距能保证最佳疏散效率与疏散安全性。

4) 仿真结果能较好地印证预期猜测。模型对于同类型的项目工程既能预测疏散时间, 也能对施工现场的安全培训与应急演练起理论指导作用。

基于对模型建立过程的分析, 向施工单位提出如下建议及展望。

1) 模型的假设是基于有效缩短疏散时间、降低疏散风险而提出。因此, 施工单位应做好现场安全防范工作, 包括定期对栏杆、安全网等潜在危险源进行安全检查, 清理楼梯间等疏散必经之地, 并在上、下施工层核心筒洞口、楼梯间以及可能会出现滞留等待处设置安全标识、指导标识等。

2) 施工单位应成立地震防控小组, 定期开展地震知识与安全疏散培训, 组织疏散演练, 减少人员素质因素对安全疏散过程的不利影响。

3) 模型未考虑塔楼施工后期人员体力衰减对疏散时间的影响。

参考文献

[1] 李俊梅, 胡成, 李炎锋, 等.不同类型疏散通道人群密度对行走速度的影响研究[J]. 建筑科学, 2014, 30 (8) :122-129.

[2] HELBING D L, FARKAS D I, VICSEK T. Simulating dynamic features of escape panic[J].Nature, 2000 (6) :487-490.

[3] NAGATANI T. Dynamical transition in merging pedestrian flow without bottleneck[J]. Physica a statistical mechanics & its applications, 2002, 307 (3-4) :505-515.

[4] ABDELGHANY A, ABDELGHANY K, MAHMASSANI H, et al. Modeling framework for optimal evacuation of large-scale crowded pedestrian facilities[J]. European journal of operational research, 2014, 237 (3) :1105-1118.

[5] DUIVES D C, DAAMEN W, HOOGENDOORN S P. State-of-the-art crowd motion simulation models[J]. Transportation research part C emerging technologies, 2013, 37 (3) :193-209.

[6] HSU J J, CHU J C. Long-term congestion anticipation and aversion in pedestrian simulation using floor field cellular automata[J]. Transportation research part C emerging technologies, 2014, 38 (8) :195-211.

[7] 王超, 王汉良, 韩见云.超高层建筑电梯疏散效率研究[J].消防科学与技术, 2014, 33 (11) :1257-1260.

[8] PREDECHENSKII V M, MILINSKII A I. Planning for foot traffic flow in buildings[M].New Delhi: Amerind Publishing Company, 1978.

[9] 严铭姣, 肖梅玲, 杨旸, 等.地震人群疏散动力模型及仿真分析[J].云南大学学报 (自然科学版) , 2016, 38 (2) :238-244.

[10] 赵士达, 张楠, 杨爽.地震时人口疏散模型研究[J].软件导刊, 2013, 12 (5) :6-8.

[11] 李健.单岛式地铁站人员疏散模拟研究[J].四川建材, 2016, 42 (3) :137-139.

[12] GUO R Y, HUANG H J. Formulation of pedestrian movement in microscopic models with continuous space representation[J]. Transportation research part C, 2012, 36 (2) :50-61.

[13] 吴军梅.基于BIM的施工现场劳务人员安全疏散研究[D].西安:西安建筑科技大学, 2015.

Study on Mathematical Model of Evacuation at Super Tall Architectural Construction Sites in Earthquake-prone Area

YAO Gang CHEN Yuxiang SHI Liguo

(School of Civil Engineering, Chongqing University Key Laboratory of New Technology Construction of Cities in Mountain Area of Ministry of Education, Chongqing University Southwest Branch of China Construction Second Engineering Bureau Co., Ltd.)

Abstract: In order to research the problem of evacuation management at super tall architectural construction sites when earthquake breaks out, finding out the best evacuation program and providing time prediction methods, this paper analyzed the particularity of south tower of Wanda Plaza project in Xishan of Kunming, established a mathematical model based on P & M empirical equation to evacuate the shortest time of the objective function, and studied the influence of evacuation number, evacuation spacing and earthquake intensity on evacuation time by Matlab simulation. The research indicated that the increase of evacuation number and seismic intensity directly caused the increase of evacuation time, and with the increase of evacuation spacing, the evacuation time decreased at the early stage and then increased, and the evacuation spacing of 0.3 m to 0.6 m was the best. The model provided theoretical guidance for safety training and emergency drill of this kind of construction site. Thus this paper made suggestions and expectations to the construction organization.

Keywords: tall buildings; evacuation model; emergent flow; simulation; construction;

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