談快速疏散滑梯在超高層建筑中的應(yīng)用

●張 鑫

(上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán) 華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200041)

談快速疏散滑梯在超高層建筑中的應(yīng)用

●張 鑫

(上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán) 華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200041)

為解決超高層建筑快速疏散問題，設(shè)計(jì)構(gòu)建了快速疏散滑梯的形式。進(jìn)行了快速疏散滑梯人體平面模擬試驗(yàn)，得出人體在作(組合型)雙螺旋平面運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)頭暈?zāi)垦，F(xiàn)象的結(jié)論，初步驗(yàn)證了(組合型)雙螺旋滑梯用于超高層建筑快速疏散的可行性。探討了快速疏散滑梯的實(shí)際應(yīng)用技術(shù)，分析了快速疏散滑梯的疏散能力，經(jīng)簡(jiǎn)單計(jì)算其疏散時(shí)間僅為普通疏散樓梯的14%，說明通過合理設(shè)計(jì)(組合式)雙螺旋滑梯是能解決超高層建筑消防疏散的世界難題。

超高層建筑；快速疏散；滑梯；雙螺旋；平面運(yùn)動(dòng)

0 引言

當(dāng)今世界超高層建筑越來越多，建筑高度也是越來越高，但超高層建筑的消防快速疏散問題已成為世界難題，到目前為止還沒有一個(gè)安全、實(shí)用、簡(jiǎn)單、可行的辦法。報(bào)刊雜志上經(jīng)常有學(xué)者提出電梯疏散[1-2]、無動(dòng)力逃生梯[3]、無動(dòng)力滑袋[4]逃生等方案，來解決超高層建筑消防快速疏散問題，但終因疏散人數(shù)有限、速度慢、構(gòu)造復(fù)雜、造價(jià)貴等原因，很難在量大面廣的超高層建筑中推廣應(yīng)用。全世界所有超高層建筑目前仍然采用普通的防煙樓梯間來解決消防疏散問題。也就是說，一旦發(fā)生意外，在超高層建筑里工作或生活的人們只能一步一步地從幾百米高的樓上走下來。超高層建筑消防快速疏散問題到目前為止還沒有真正得以解決，它幾乎成為建筑師們要解決的世界難題。

自美國發(fā)生“9·11”事件起，筆者一直在探索解決超高層建筑快速疏散問題，2014年4月在《武警學(xué)院學(xué)報(bào)》第4期發(fā)表了題為《超高層建筑快速疏散問題初探》一文，提出采用雙螺旋滑梯解決超高層建筑快速疏散的初步方案[5]。但是，快速疏散滑梯的構(gòu)造方式、人體的適應(yīng)性等問題需進(jìn)行深入研究。本文在快速疏散滑梯人體模擬試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，探討快速疏散滑梯在超高層建筑中的應(yīng)用。

1 快速疏散滑梯簡(jiǎn)介

快速疏散滑梯工作原理比較簡(jiǎn)單，就像兒童公園內(nèi)的(單)螺旋形滑梯，人員只要坐臥在滑道上，利用地心引力無需任何動(dòng)力和體力，也無需任何操縱技術(shù)，就可以從滑梯的頂部滑到底部。單螺旋滑梯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，如圖1所示，人在其上向下滑行時(shí)總是繞順時(shí)針(或逆時(shí)針)向下旋轉(zhuǎn)滑行，滑行若干圈到達(dá)首層時(shí)，除受過特殊訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員外，一般都會(huì)出現(xiàn)頭暈?zāi)垦，F(xiàn)象。如果用這種方法來疏散高層建筑中的人員，還可能造成擠壓踩踏事故。雙螺旋形滑梯平面投影呈“8”字形，如圖2和圖3(A單螺旋、B雙螺旋、C組合1型、D組合2型)中的B所示，簡(jiǎn)稱為雙螺旋“8”字形滑道[6]，在滑道上滑行的人員分別以順時(shí)針向下滑1圈，再以逆時(shí)針向下滑1圈，以此類推，做重復(fù)向下滑行運(yùn)動(dòng)。組合1、2型滑梯是由單螺旋和雙螺旋組合而成，其形式如圖3中的C、D所示，在滑道上滑行的人員分別以順時(shí)針向下滑2～3圈，再以逆時(shí)針向下滑2～3圈，以此類推，做重復(fù)向下滑行運(yùn)動(dòng)。

圖1 單螺旋滑梯平剖面示意圖

圖2 雙螺旋滑梯平面示意圖

圖3 快速疏散滑梯模型圖

2 快速疏散滑梯人體模擬平面試驗(yàn)

由于建造上百米高的雙螺旋滑梯試驗(yàn)臺(tái)不僅需要有較大的場(chǎng)地，而且還要大筆資金的投入，對(duì)于研究者來說是很難做到的。因此，采用了平面模擬試驗(yàn)方式來測(cè)試人體的感受，由此來驗(yàn)證人體在做單螺旋、(“8”字形)雙螺旋、組合1、2型雙螺旋四種平面運(yùn)動(dòng)時(shí)，是否會(huì)出現(xiàn)頭暈?zāi)垦，F(xiàn)象，以驗(yàn)證快速疏散方案的實(shí)用性。

2.1 螺旋運(yùn)動(dòng)分析

眾所周知，物體從某一高度以速度V做單螺旋向下運(yùn)動(dòng)，可以分解為兩種運(yùn)動(dòng)方式，即該物體以速度Vc做平面圓周運(yùn)動(dòng)和速度Vy做垂直向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)人員坐在雙螺旋滑梯上向下滑行時(shí)，也應(yīng)該是以速度Vc(平面“8”字形雙圓周運(yùn)動(dòng))和速度Vy(垂直向下運(yùn)動(dòng))的合成，如圖4所示。

圖4 螺旋向下運(yùn)動(dòng)速度分解圖

一般情況下，人員在做單螺旋向下滑行運(yùn)動(dòng)時(shí)，不到1min，大多數(shù)人都會(huì)出現(xiàn)頭暈?zāi)垦，F(xiàn)象。比如，人員繞電線桿轉(zhuǎn)上幾圈(即做圓周運(yùn)動(dòng))，也會(huì)出現(xiàn)頭暈?zāi)垦，F(xiàn)象。但是，很少有人在乘觀光電梯從頂層向下運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)頭暈?zāi)垦，F(xiàn)象。也就是說，在做單螺旋向下滑行運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致人員頭暈?zāi)垦５闹饕蚴侵貜?fù)做圓周運(yùn)動(dòng)，而不是垂直向下運(yùn)動(dòng)。也就是說，判斷人員在做雙螺旋和單雙螺旋組合型向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，是否會(huì)出現(xiàn)頭暈?zāi)垦，F(xiàn)象，主要測(cè)試人員在做平面“8”字形和組合型平面運(yùn)動(dòng)后的感受。因此，將平面模擬試驗(yàn)運(yùn)動(dòng)分為四種：(1)圓周運(yùn)動(dòng)，在直徑為D的圓上作重復(fù)圓周運(yùn)動(dòng)。(2)“8”字形運(yùn)動(dòng)，在直徑為D的兩個(gè)相切的圓上做“8”字形重復(fù)運(yùn)動(dòng)。(3)組合1型平面運(yùn)動(dòng)，在直徑為D的兩個(gè)相切的圓上，先以順時(shí)針方式在左側(cè)圓上旋轉(zhuǎn)2圈之后，再以逆時(shí)針方式在右側(cè)圓上旋轉(zhuǎn)2圈，然后再回到左側(cè)圓上重復(fù)上一輪運(yùn)動(dòng)，以此類推重復(fù)運(yùn)動(dòng)。(4)組合2型平面運(yùn)動(dòng)，在直徑為D的兩個(gè)相切的圓上，先以順時(shí)針方式在左側(cè)圓上旋轉(zhuǎn)3圈之后，再以逆時(shí)針方式在右側(cè)圓上旋轉(zhuǎn)3圈，然后再回到左側(cè)圓上重復(fù)上一輪運(yùn)動(dòng)，以此類推重復(fù)運(yùn)動(dòng)。四種運(yùn)動(dòng)形式的示意如圖5所示。

2.2 人體模擬試驗(yàn)

我們共做了五次平面運(yùn)動(dòng)人體模擬試驗(yàn)，是以某一速度在地面上分別以上述四種運(yùn)動(dòng)方式做重復(fù)運(yùn)動(dòng)。第一次試驗(yàn)是參試者騎自行車，以運(yùn)動(dòng)方式(1)圓周運(yùn)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)方式(2)“8”字形運(yùn)動(dòng)進(jìn)行比較。第二次試驗(yàn)是參試者2人一組坐在碰碰車上，以運(yùn)動(dòng)方式(1)圓周運(yùn)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)方式(2)“8”字形運(yùn)動(dòng)進(jìn)行比較。第三次試驗(yàn)是參試者騎自行車，按運(yùn)動(dòng)方式(2)做“8”字形運(yùn)動(dòng)。第四次試驗(yàn)是參試者騎自行車，以運(yùn)動(dòng)方式(1)圓周運(yùn)動(dòng)與組合2型運(yùn)動(dòng)進(jìn)行比較。第五次試驗(yàn)是參試者騎自行車，以運(yùn)動(dòng)方式(2)“8”字形運(yùn)動(dòng)與組合1型運(yùn)動(dòng)進(jìn)行比較。

(a)圓周運(yùn)動(dòng)

(b)“8”字形運(yùn)動(dòng)

(c)組合1型平面運(yùn)動(dòng)

(d)組合2型平面運(yùn)動(dòng)

試驗(yàn)時(shí)在地面上首先繪出如圖6所示的兩個(gè)圓相切的圖案。

圖6 運(yùn)動(dòng)軌跡圖案

在五次試驗(yàn)中運(yùn)動(dòng)方式共有四種，在四種不同形式運(yùn)動(dòng)方式中，受試者的運(yùn)行(線)速度可按以下公式計(jì)算：

圓周運(yùn)動(dòng)：Vc=NπD/t

(1)

“8”字形運(yùn)動(dòng)：Vc=2NπD/t

(2)

組合1型運(yùn)動(dòng)：Vc=4NπD/t

(3)

組合2型運(yùn)動(dòng)：Vc=6NπD/t

(4)

式中，Vc為人在自行車或碰碰車上作平面圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的線速度(m·s-1)；N為作四種運(yùn)動(dòng)方式時(shí)的重復(fù)次數(shù)；D為作圓周或“8”字形運(yùn)動(dòng)時(shí)圓形圖案的直徑(m)；t為運(yùn)行時(shí)間(s)。

按式(1)～(4)，其中D為6m，分別計(jì)算出每次每項(xiàng)試驗(yàn)人體運(yùn)動(dòng)的速度(這里是指人體在圓周上的線速度)，并將五次試驗(yàn)情況分別列于表1。從表1中人體運(yùn)動(dòng)(線)速度來看，一般約在3～4m·s-1。由于運(yùn)動(dòng)軌跡不是十分精確，故而運(yùn)動(dòng)速度會(huì)有5%的正負(fù)偏差，這基本上不影響試驗(yàn)結(jié)果。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

由表1數(shù)據(jù)可得出如下幾點(diǎn)：(1)在做平面圓周重復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，不論速度是多少(一般不低于1.0m·s-1)，幾乎所有參試者都會(huì)有頭暈的現(xiàn)象。(2)在做平面“8”字形重復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)以較低的速度(一般不高于3.0m·s-1)時(shí)，坐碰碰車的參試者感覺有點(diǎn)暈或較暈，騎自行車的參試者基本沒感覺到暈。(3)在做組合1、2型運(yùn)動(dòng)時(shí)，所有參試者的感受都不暈。(4)參試者坐在碰碰車上運(yùn)動(dòng)較騎自行車感覺會(huì)暈點(diǎn)，這可能是參試者坐在碰碰車上視點(diǎn)較低(距地面約為1.0m)，地面相對(duì)于參試者的眼睛運(yùn)動(dòng)速度較快。不像人騎在自行車上，視點(diǎn)較高(距地面約有1.5m)，地面相對(duì)于人的運(yùn)動(dòng)速度較慢。故而坐在碰碰車上較騎自行車會(huì)有點(diǎn)暈的感受。當(dāng)然，我們每個(gè)人在乘坐汽車時(shí)，有的人會(huì)暈車，而有的人根本不會(huì)暈車，個(gè)體有差異。在上述試驗(yàn)結(jié)果中只有一位參試者(王女士)，在騎自行車和乘碰碰車做平面“8”字形重復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，都會(huì)有較暈的感受，而她在做組合1、2型運(yùn)動(dòng)時(shí)，感覺都不暈。由人體平面模擬試驗(yàn)結(jié)論基本表明，采用雙螺旋和組合型滑梯是可以用于高層和超高層建筑快速疏散，而且組合型效果更好。

根據(jù)《運(yùn)動(dòng)生理學(xué)》第429頁的論點(diǎn)：“神經(jīng)系統(tǒng)是人體功能的主要調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在神經(jīng)系統(tǒng)直接或間接的調(diào)節(jié)和控制下，人體各器官、系統(tǒng)的功能才能得以相互配合，相互制約，以維持人體整體水平的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，并適應(yīng)身體內(nèi)外環(huán)境的變化，保證生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。”[6]另外在《感覺器官和中樞神經(jīng)系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)動(dòng)作中的作用》——克列斯托甫尼科夫運(yùn)動(dòng)生理學(xué)論文集第一部分第127頁，引用了俄羅斯生理學(xué)家、心理學(xué)家、醫(yī)師巴浦洛夫的論點(diǎn)：“……中樞神經(jīng)系統(tǒng)各階層都與大腦皮質(zhì)的主導(dǎo)作用在機(jī)能上得到了統(tǒng)一，而感覺器官的機(jī)能則由于條件反射活動(dòng)的規(guī)律在與腦的機(jī)能的正常聯(lián)系中被闡明了?！盵7]因此，人們?cè)谧銎矫鎴A周重復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，感到頭暈與人體的感受器官內(nèi)耳前庭器有關(guān)。這些神經(jīng)末梢的興奮或抑制性電信號(hào)通過神經(jīng)傳向前庭中樞并感知此運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；這些前庭電信號(hào)的產(chǎn)生、傳遞在超過一定限度和時(shí)間時(shí)，人們會(huì)產(chǎn)生不良反應(yīng)。這就是人們?cè)谧銎矫鎴A周重復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)感到頭暈的原因。當(dāng)試驗(yàn)者做“8”字形重復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，一部分參試者感受到有點(diǎn)暈或較暈。這是因?yàn)椤?”字形運(yùn)動(dòng)順、逆時(shí)針重復(fù)的時(shí)間間隔較短，不良反應(yīng)信號(hào)還沒來得及抵消。只有在做組合1、2型重復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所有參試者的感受都不暈。這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)對(duì)人體平衡系統(tǒng)的破壞，隨著交替進(jìn)行的順、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)而互相抵消了，所以參試者不會(huì)發(fā)生頭暈現(xiàn)象。

前面我們將螺旋運(yùn)動(dòng)分解為平面圓周運(yùn)動(dòng)和垂直向下運(yùn)動(dòng)，雙螺旋運(yùn)動(dòng)也是如此。設(shè)雙螺旋滑梯中心線與水平面夾角為30°(這可以通過試驗(yàn)來確定合適的角度)，人們?cè)谄渖匣袝r(shí)水平分速度(指任一圓弧處的線速度)Vc約為4.0m·s-1，垂直向下的分速度Vy約為2.31m·s-1(目前一般電梯向下運(yùn)動(dòng)的速度值也在這個(gè)范圍內(nèi))，那么人們?cè)诨郎舷禄俣葢?yīng)該是這兩個(gè)速度的合成。按特殊三角形各邊長(zhǎng)度比例關(guān)系，人坐在滑道上向下滑行的合成速度V約為4.62m·s-1，可近似取其為5.0m·s-1。也就是說，通過人體模擬試驗(yàn)分析研究基本結(jié)論如下：(1)人在雙螺旋滑梯上以5.0m·s-1速度下滑時(shí)，大多數(shù)人是不會(huì)出現(xiàn)頭暈現(xiàn)象的，只有少數(shù)人感覺有點(diǎn)暈。(2)人在組合1、2型雙螺旋滑梯上以5.0m·s-1速度下滑時(shí)，所有人都不會(huì)出現(xiàn)頭暈現(xiàn)象。(3)關(guān)于人體在組合1、2型雙螺旋滑梯上，若以更高的速度(10.0或15.0m·s-1)下滑是否出現(xiàn)頭暈現(xiàn)象？這要進(jìn)一步由人體模擬試驗(yàn)來驗(yàn)證。

2.4 模擬試驗(yàn)的缺陷

通過人體模擬試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，基本取得了平面“8”字形和組合型重復(fù)運(yùn)動(dòng)給人的感受情況。但由于該項(xiàng)研究目前尚處于初步試驗(yàn)研究階段，沒有大量資金投入試驗(yàn)。上述試驗(yàn)尚存在如下缺陷：(1)在《超高層建筑快速疏散問題初探》論文中，雙螺旋滑梯水平投影圓的直徑為4.0m，在模擬試驗(yàn)中平面“8”字形圓的直徑D為6.0m，因?yàn)橹睆教∽孕熊嚮蚺雠鲕嚭茈y在其上作快速運(yùn)動(dòng)，這是模擬試驗(yàn)的第一個(gè)缺陷。(2)在做圓周重復(fù)運(yùn)動(dòng)模擬試驗(yàn)中，運(yùn)動(dòng)速度是以直徑D為6.0m計(jì)算出圓周長(zhǎng)后再乘以所轉(zhuǎn)圈數(shù)而求出總長(zhǎng)度，然后由總長(zhǎng)度除以運(yùn)行的時(shí)間而求出運(yùn)行速度的。因?yàn)槿嗽隍T自行車或乘碰碰車時(shí)，雖說是在繞圓周運(yùn)動(dòng)，但很難保證每圈的直徑都是6.0m。因此，試驗(yàn)中的速度計(jì)算值是不精確的，這是模擬試驗(yàn)的第二個(gè)缺陷。(3)模擬試驗(yàn)中運(yùn)動(dòng)的速度不大于5.0m·s-1，如果加快運(yùn)動(dòng)速度到10.0或20.0m·s-1，人的感受又會(huì)如何？目前采用自行車或碰碰車試驗(yàn)無法達(dá)到更高的速度，這是模擬試驗(yàn)的第三個(gè)缺陷。為了解決模擬試驗(yàn)的缺陷，筆者計(jì)劃設(shè)計(jì)制造“8”字形平面模擬試驗(yàn)臺(tái)，試驗(yàn)臺(tái)上圓的直徑可以定為4.0m，采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度和方式采用程序電控，以不同的速度和不同的重復(fù)運(yùn)動(dòng)方式來測(cè)試人的感受，可望取得更精準(zhǔn)的試驗(yàn)結(jié)果。為設(shè)計(jì)組合型雙螺旋滑梯獲得可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)，可望早日解決超高層建筑快速疏散問題。

3 快速疏散滑梯應(yīng)用技術(shù)

在超高層建筑中，如果采用快速疏散滑梯方案，可大大提高疏散容量和縮短疏散時(shí)間。一般超高層建筑的核心筒有2部疏散樓梯，當(dāng)采用快速疏散滑梯來解決疏散時(shí)，可設(shè)1部普通疏散樓梯和1部快速疏散滑梯，其平面布置形式如圖7所示。

圖7 疏散滑梯平面布置形式

快速疏散滑梯采用雙螺旋“8”字形(或組合型)，它不僅可用于超高層建筑快速疏散，而且還可以解決超高層建筑內(nèi)的垂直交通。快速疏散滑梯的應(yīng)用還存在著一些技術(shù)問題需要研究。如雙螺旋直徑的大小、滑梯的坡度和寬度，以及滑道表面材料的摩擦系數(shù)等。

人員在滑梯上向下滑行時(shí)的安全問題有三點(diǎn)需要考慮：(1)人在滑梯上受摩擦后是否會(huì)損傷衣服和皮膚？為了解決這個(gè)問題，可為每一位進(jìn)入滑梯者配上防護(hù)墊。防護(hù)墊可用特殊布料定制，性能要求是質(zhì)輕、不燃、耐磨、便于快速穿戴，戴在身上不影響正常行走。(2)如何確保人在滑梯上勻速(如6.0m·s-1)向下滑行。如圖8所示，人們?cè)诨萆舷蛳禄羞^程中，當(dāng)牽引力F大于摩擦力f時(shí)，為加速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)牽引力F小于摩擦力f時(shí)，為減速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)牽引力F等于摩擦力f時(shí)，為勻速運(yùn)動(dòng)?？梢酝ㄟ^試驗(yàn)取得快速疏散滑梯滑道與水平面的夾角為θ時(shí)正好牽引力F等于摩擦力f，每層樓進(jìn)入主滑梯的支滑道與水平面夾角α略大于θ。當(dāng)人員在支滑道上滑行時(shí)是以加速度運(yùn)動(dòng)的，到達(dá)主滑梯后由于牽引力F等于摩擦力f，人員以某一勻速度(如6.0 m·s-1)向下滑行。(3)如何確保人們滑到首層不會(huì)出現(xiàn)擁擠踩踏事故。當(dāng)人員在滑梯上以某一勻速滑到首層時(shí)，采取減小滑梯的坡度，使?fàn)恳小于摩擦力f，使人員在滑梯上作減速運(yùn)動(dòng)，讓滑行的速度慢下來。人在滑梯上向下滑行類似于水在管道中流動(dòng)，流量不變時(shí)，管道越粗流速越慢。故可采取加寬接近首層處滑梯的寬度，就可保證在滑梯上的人員不會(huì)出現(xiàn)擁擠和踩踏。人在滑梯上的滑行速度低于0.5m·s-1時(shí)，一般是可以站起來行走了。為了使得滑到首層的人員方便站起來行走，可在首層加寬滑梯設(shè)計(jì)成為多個(gè)小滑道。即原來滑梯只有一個(gè)滑道，到首層后可以變?yōu)?～5個(gè)滑道，每個(gè)滑道約0.4m寬，兩側(cè)設(shè)漸高式扶手，人員快到首層時(shí)，速度變慢，滑道兩側(cè)又有扶手，每個(gè)滑行者可立即站起來步行到更安全的地方。由此可見，可以通過調(diào)整滑道的坡度、表面材料與防護(hù)墊之間的摩擦系數(shù)等措施，使得坐臥在滑道上的人員以加速度、勻速、減速三種方式安全地下滑到首層。

圖8 滑行受力圖

4 快速疏散滑梯的疏散能力

調(diào)整快速疏散滑梯的坡度等技術(shù)措施可改變滑行速度。運(yùn)動(dòng)員在雪地滑行的速度一般都超過20m·s-1。當(dāng)我們半臥在滑道上向下滑行時(shí)，滑道橫截面可設(shè)計(jì)成半圓弧形，人在其上滑行時(shí)是安全的，是不可能滑到滑道外面的。在緊急疏散時(shí)為了確保安全，就像我們?cè)陲w機(jī)上緊急疏散時(shí)一樣，需要脫下高跟鞋或硬底皮鞋。取滑行速度為6.0m·s-1，向下滑行的人與人間隔設(shè)為2.0m，即每秒鐘有3個(gè)人通過某一橫截面，疏散流量為180 人·min-1。如果采用雙滑道，其疏散流量為360 人·min-1。

設(shè)有一棟50層超高層建筑，每層有120人需要疏散。1層～5層的人員從普通疏散樓梯向下疏散，從樓梯疏散每分鐘約37人通過。2層～5層共有4×120=480人，按每分鐘37人通過最后一級(jí)樓梯計(jì)，約需13min疏散完。6層～50層內(nèi)共有45×120=5 400人，按360 人·min-1的流量計(jì)算，約需15min可疏散完。較《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[8]第6.1.13條的條文說明例表中66min要快得多，約為普通樓梯疏散時(shí)間的22.7%。由此可見，如果提高下滑速度為10.0m·s-1，可使疏散流量大大提高，疏散時(shí)間僅為普通疏散樓梯的14%。

這種新型疏散滑梯有以下優(yōu)點(diǎn)：一是構(gòu)造簡(jiǎn)單無運(yùn)行成本；二是無需任何動(dòng)力；三是無需任何體力；四是安全可靠，不會(huì)產(chǎn)生踩踏事故；五是方便快速，每分鐘能疏散360余人；六是(在稍有幫助下)可用于肢體有殘疾的人員緊急疏散；七是(在稍有幫助下)可用于盲人緊急疏散；八是可用于體弱有病的人(或孕婦、老年人)緊急疏散；九是(在稍有幫助下)可用于兒童疏散。如果采用剪刀式雙道雙螺旋滑梯，使得雙股滑道變?yōu)樗墓苫?，疏散人?shù)可加倍，每分鐘可疏散720余人。這應(yīng)該是解決超高層消防疏散的最佳方案了。

5 結(jié)束語

雙螺旋滑梯的應(yīng)用目前尚處于研究試驗(yàn)階段，如能應(yīng)用于超高層(含高層、多層)建筑中，可以一舉四得：一是解決了超高層(含高層)建筑的快速疏散的世界難題；二是可以作為超高層(含高層)建筑中部分垂直交通，方便快捷；三是可以解決老、幼、病、殘等行動(dòng)不便者在建筑中的快速疏散；四是可以解決人員密集性生產(chǎn)類建筑和大流量人員場(chǎng)所的快速疏散。

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[8]GB50045-95,高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2005年版)[S].

On the Application of Rapid Evacuation Slides in Super-high Buildings

ZHANG Xin

(EastChinaArchitecturalDesign&ResearchInstituteco.,Ltd,ShanghaiXiandaiArchitecturalDesignGroup,Shanghai200041,China)

In order to solve the problem of rapid evacuation in super-high buildings, a rapid evacuation slides design in conceived. A plane simulation experiment for rapid evacuation is taken to draw a conclusion that people will not feel dizzy when they are in double helical plane motion, which proves the possibility of the application of the double spiral d for rapid evacuation of high-rise building. This paper also studies the applying technology of rapid evacuation slides, analyzes its evacuation ability which is 14% of common evacuation stairs. It proves that the rationally designed double helix slide could effectively resolve the world class problem of super-high building evacuation.

super-high buildings; rapid evacuation; slide; double helix; plane motion

2014-12-01

張?chǎng)?1955— )，男，安徽六安人，高級(jí)工程師，國家一級(jí)注冊(cè)建筑師。

D631.6

A

1008-2077(2015)02-0012-06