论文题目：基于Pathfinder的高校建筑群人员安全疏散研究
摘要：当今社会教育发展迅速,高校办学实力和入学率不断提升,大学的学生数量显著增加。这使得高校建筑内人员密集,如果发生突发事件,人数众多不能及时有效地进行疏散,从而威胁到学生的生命安全。当突发灾害发生时,在一定的安全时限内,人员从火源或因地震或其它灾害从建筑物内逃出来后,仍然处于危险区域,这时就需要继续疏散到安全区域即避难场所。在这个过程中,人员受到心理、生理及周围环境的干扰,会对最终避难所进行不同的选择。这就需要管理者预判受灾影响的特点及规律,划定指定的疏散集中区域。在发生灾害前,提前做好道路需求和引导方式。本文使用调查问卷的方式,研究了影响安全行为的因素,再从模拟建筑物内楼梯间的人员快速疏散特性出发,开展真实演习实验,利用真实数据验证模型的有效性,构建简化的高校校园场景BIM模型,导入Pathfinder软件中模拟高校建筑群区域疏散,为其安全疏散提供一种路径规划的工具、思路和方法。主要研究结果如下:（1）以中国西北地区的一所私立高校为研究对象,开展了问卷调查,收集了4531名学生的匿名问卷。问卷涉及了性别、学历、年级、家乡、是否为独生子女、专业、书院、是否考取驾照8项基本信息,设置了39个问题。考虑了学生不同的个人基本信息因素于对其安全行为的影响。结果表明,根据各题项的平均分来看,学生的安全知识得分较低,交通安全行为得分较高。性别、家乡、是否为独生子女、专业、书院、是否考取驾照对安全意识和行为有显著性影响。高校学生女生的安全行为强于男生,由于医学生在日常的教学中接受了安全意识的培养,所以其安全行为较好。混合专业下的书院制,改善了一些专业学生在安全行为上的不足,说明后期的管理有利于形成较好的安全行为。问卷调查显示高校学生的学历和年级对其安全意识和安全行为的影响并不显著。安全行为会直接影响疏散时间,要根据高校具体的男女比例,专业分布等实际情况来制定相应的预防高校学生安全事故的干预策略。（2）通过在4种不同楼梯类型下,开展单人下行的能见度对照实验。研究了单人下行疏散时间,在楼梯类型与能见度协同作用下的变化规律,以及疏散过程中人员的行为特点。验证仿真疏散模型的有效性后,仿真模拟出4种梯形在紧急疏散下的内在物理机制。模拟了在安全行为对疏散时间的影响下,考虑性别因素对楼梯间应急疏散时间影响的规律。主要得出以下结论:单人下行疏散过程中,女生疏散时间均长于男生疏散时间;戴眼罩的条件下,下行疏散随楼层的增加而变化不是很明显;直跑有平台楼梯和双分平行楼梯较双跑平行楼梯和折角楼梯疏散时压力较小,发生拥堵的状况少;紧急疏散时楼梯平台的压力较小,梯段前段和楼梯折角部分即楼梯与平台连接处在紧急疏散时是较薄弱部位,容易发生拥堵。基于第2章的研究,在性别因素的影响下,因为男生的反应时间长于女生,男生比例越小,考虑反应时间下的时间增长率越小。但随着人群的密度增加,反应时间的影响会变小。（3）利用BIM技术构建基本模型,导入仿真疏散软件Pathfinder中进行高校建筑群区域疏散的模拟。根据避难场所的选取原则,在校园内选取了5处避难场所。建立高校区域仿真模型进行疏散模拟,其中人员参数中的反应时间根据调查问卷所调查的安全行为性别因素,人员反应时间具体设定为:男生基本反应时间5 s和女生基本反应时间2 s的值输入在仿真模拟中,基于疏散实验中测得的结果,人员在楼梯间的下行速度取实验平均速度,具体设定为:男生楼梯下行速度2.0 m/s和女生楼梯下行速度1.5 m/s。解决了三个时段下高密度的校园建筑群疏散方案的选择与优化问题,9:30/17:00（上课时间）时段,基于高校原有的疏散方案制定了增加避难所、分流,解决了疏散出口拥堵的情况,新的优化方案比原疏散方案快了74.5 s;12:30（吃饭时间）和22:00（睡觉时间）各取了两个方案进行疏散模拟,根据疏散时间选取了最优方案。为校园区域疏散提供了安全疏散路径规划模板,奠定了安全疏散的管理水平的基础。
关键词：安全行为;楼梯疏散;BIM;Pathfinder;校园仿真模拟
学科专业：工程硕士（专业学位）
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 高校学生安全行为分析的研究现状
1.2.2 不同楼梯类型快速疏散的研究现状
1.2.3 BIM技术运用于安全疏散的研究现状
1.3 研究内容和技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
第2章 高校学生安全意识和安全行为分析
2.1 引言
2.2 调查方案
2.2.1 问卷的设计与实施
2.2.2 调查问卷的信度效度检验
2.3 调查问卷的结果分析
2.3.1 项目分析
2.3.2 影响因素分析
2.4 本章小结
第3章 高校楼梯间快速疏散特性研究
3.1 引言
3.2 高校常见楼梯形式介绍
3.3 高校常见梯形的疏散实验
3.3.1 实验场景概述
3.3.2 实验参数设计
3.3.3 实验结果分析
3.4 楼梯的疏散仿真模型建立与验证
3.4.1 Pathfinder软件介绍
3.4.2 模型的建立
3.4.3 模型的验证
3.5 不同楼梯布局下单层下行疏散参数分析
3.5.1 不同人群密度下4种梯形疏散时间对比
3.5.2 不同楼梯类型下实时流量对比
3.5.3 不同楼梯类型下密度分布图
3.6 人员行为影响疏散反应时间的规律
3.7 本章小结
第4章 高校建筑群人员区域疏散
4.1 引言
4.2 高校建筑群平面路线规划
4.3 模型的建立
4.3.1 高校建筑群BIM模型构建
4.3.2 BIM模型导入Pathfinder
4.3.3 人员模型参数定义及放置
4.4 应急疏散模拟结果与分析
4.4.1 原有应急疏散方案模拟结果
4.4.2 人员分配优化
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢