建筑物火災(zāi)中人員響應(yīng)性能及其影響因素分析

辛 晶，夏登友，李向欣，王 玉

(中國人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院 消防指揮系 河北 廊坊 065000)

建筑物火災(zāi)中人員響應(yīng)性能及其影響因素分析

辛 晶，夏登友，李向欣，王 玉

(中國人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院 消防指揮系 河北 廊坊 065000)

建筑物火災(zāi)中人員幸存的關(guān)鍵是人員能意識到危險(xiǎn)信號，并對危險(xiǎn)信號正確地進(jìn)行響應(yīng)，所以，辨識影響建筑物火災(zāi)中人員響應(yīng)性能的因素是十分必要的。在分析建筑物火災(zāi)中人員的心理和行為規(guī)律的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了建筑物火災(zāi)中人員響應(yīng)的性能模型。研究表明心理規(guī)律學(xué)對建筑物火災(zāi)中人員響應(yīng)性能的影響較大，提出應(yīng)采用基于心理規(guī)律學(xué)的新方法來對建筑物進(jìn)行消防安全設(shè)計(jì)，以確保建筑物內(nèi)人員的生命安全。該觀點(diǎn)對于建筑物的性能化防火設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。

火災(zāi)；響應(yīng)性能；人員行為；心理規(guī)律學(xué)；建筑物；消防安全

建筑物火災(zāi)初期，其內(nèi)部人員主要靠自救或被其附近人員救助；在火災(zāi)的猛烈發(fā)展階段，被困人員通常是由職業(yè)應(yīng)急部門和人員救助的，如消防員。所以，火災(zāi)初期階段人員的行為不僅是被困人員幸存的關(guān)鍵，而且也是火災(zāi)響應(yīng)性能的反映[1]。這里的人員行為是指人員察覺情況后，打算采取行動及考慮如何行動的行為總稱。從社會視角和政治視角來考慮，建筑物的消防安全策略[2]主要有疏散和避難兩種，它們都有其適用的條件和范圍。對于某些人員不能疏散的場所如醫(yī)院等，采用“就地避難”策略，將人員安置在某個安全的位置。對于人員密集場所，通常采用疏散策略。然而，許多火災(zāi)案例表明并不是每個人都能安全地逃離著火建筑物。如2011年5月1日，吉林省通化市如家快捷酒店發(fā)生火災(zāi)，導(dǎo)致10人死亡，41人受傷；2015年5月25日，河南省平頂山市康樂園老年公寓火災(zāi)造成39人死亡，6人受傷。因此，辨識影響建筑物火災(zāi)中人員響應(yīng)性能的關(guān)鍵因素是十分必要的。

1 建筑物火災(zāi)中人員的行為

建筑物火災(zāi)中人員行為的研究始于20世紀(jì)初，主要研究人員的疏散行為，關(guān)注的是走廊、樓梯、門等部位人員的運(yùn)動問題。研究人員[3]收集了關(guān)于人員密度和運(yùn)動速度的詳細(xì)信息，確定了疏散樓梯的最小寬度，安全出口的最大人流量和數(shù)量等。因此，確保建筑物消防安全的必要措施主要是基于技術(shù)方面的，很少考慮建筑物的實(shí)際用途，甚至忽略了火災(zāi)中人員的實(shí)際疏散行為。1950年，研究人員主要關(guān)注人員行為和火災(zāi)發(fā)展的關(guān)系，并沒有考慮建筑物設(shè)計(jì)和人員安全逃生間的相互影響及作用。研究表明，不論是在火災(zāi)發(fā)生前還是在發(fā)生過程中，建筑物火災(zāi)的規(guī)模都和人員行為有關(guān)，而且從建筑物內(nèi)逃出的人員會再進(jìn)入尋找他們失蹤的親人。1970年，火災(zāi)中人員行為使人們改變了對消防安全的理解。1972年，Wood在英國采用標(biāo)準(zhǔn)問卷調(diào)查法進(jìn)行了大規(guī)模居民樓火災(zāi)中人員行為的研究；1977年，Bryan在美國進(jìn)行了對比研究。結(jié)果表明家庭成員在逃出建筑物后會再進(jìn)入，且在煙氣中逃生，住宅樓內(nèi)的人員會盡力滅火[4]。

20世紀(jì)末，建筑物消防安全的解釋從技術(shù)視角轉(zhuǎn)變?yōu)樾袨橐暯?，如Sime 提出了人員響應(yīng)避難疏散時間模型[5]，該理論方法使基于建筑和工程的建筑物消防安全和基于心理和安全設(shè)施管理的火災(zāi)中人員疏散行為相一致。根據(jù)人員風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則，如建筑物內(nèi)人員及其活動曲線，預(yù)移動指標(biāo)和逃生方式等表示人員的響應(yīng)避難疏散時間。該模型表明，人員安全逃生的概率不僅取決于人員特征、建筑物的使用用途或分類，而且建筑的布局和內(nèi)部設(shè)計(jì)對人員疏散能力也有影響。此外，人員逃生路線的選擇、應(yīng)急出口的可用性及消防安全設(shè)施的可靠性和維護(hù)等也是人員在火災(zāi)中幸存的決定性因素。

2 建筑物火災(zāi)中人員響應(yīng)性能模型

建筑物火災(zāi)中人員響應(yīng)性能是指發(fā)生火災(zāi)后建筑物內(nèi)人員察覺危險(xiǎn)信號，確認(rèn)危險(xiǎn)信號，決策和執(zhí)行決策的能力。該定義與過程有關(guān)，基于對人員疏散的理解，其可分為三個階段[6]，第一個階段是信號確認(rèn)階段，即受到外部刺激后意識到危險(xiǎn)；第二個階段是決策階段，即確認(rèn)危險(xiǎn)信號和對危險(xiǎn)信號進(jìn)行響應(yīng)；第三個階段是人員的運(yùn)動階段，即人員疏散或到安全區(qū)避難。

2.1 人員幸存的策略

建筑物火災(zāi)中人員幸存有三種策略，第一種是滅火，第二種是避難，等待救援，第三種是疏散。有關(guān)資料表明[3]大約四分之三的火災(zāi)是自熄或由建筑物內(nèi)人員撲滅的；對多起火災(zāi)的研究發(fā)現(xiàn)人們趨向于在煙氣中逃生，甚至從建筑物跳下，而不是避難，等待救援；然而，指導(dǎo)賓館或公寓內(nèi)人員呆在房間里，可能是確保他們在火災(zāi)中幸存的最有效方法。

2.2 影響人員響應(yīng)性能的主要因素

2.2.1 人的特征

火災(zāi)中人員的行為直接影響人員的響應(yīng)性能，人的特征主要包括個性特征，社會特征和情景特征。

2.2.1.1 個性特征

個性特征主要包括建筑物內(nèi)人員的性格、知識和經(jīng)歷、觀察力、判斷力和移動性等。第一個關(guān)鍵的個性特征是人員的性格，它決定人員在建筑物火災(zāi)響應(yīng)中的作用，即事故的組織領(lǐng)導(dǎo)者還是跟隨者?；馂?zāi)發(fā)生時，大部分人是跟隨者，最初并沒有對危險(xiǎn)信號反應(yīng)，而是等待他人反應(yīng)后再采取行動。第二個關(guān)鍵的個性特征是承受壓力的水平。火災(zāi)使建筑物內(nèi)人員處于不熟悉的環(huán)境中，這就超出了他們處理信息的能力，導(dǎo)致其心理壓力水平增高[7]。雖然增加的壓力水平并不是非理性、非邏輯和不可控制的恐懼行為，但是仍然有可能阻礙人們的認(rèn)知過程和對已知熟悉環(huán)境的正常反應(yīng)。第三個個性特征是自信心。它是個人對現(xiàn)實(shí)的表征，其決定個人的行為和想法，影響人員的選擇和決策。在社會認(rèn)知理論看來，大部分人都有自身的內(nèi)部系統(tǒng)，在某種程度上能控制自身的思維、情感、動機(jī)和行動，這種內(nèi)部控制主要受個人的知識、情感、生理特征和周圍環(huán)境的影響。

個人的觀察力，即視覺、聽覺、嗅覺和感覺，是人員察覺危險(xiǎn)信號的能力，其決定人們對信號的反應(yīng)。人們主要根據(jù)自身的判斷力來估計(jì)危險(xiǎn)的程度，如火災(zāi)極其危險(xiǎn)，人們就要盡量逃生。此外，對周圍環(huán)境的察覺也對人員響應(yīng)性能起決定性作用。研究[8]表明，通常是察覺路線的長度決定了人們逃生路線的選擇，如有許多拐角的走廊和不熟悉的路線通常要比直路和熟悉的路線要長。

2.2.1.2 社會特征

社會特征是建筑物內(nèi)人員、其完成任務(wù)的程度及他們在建筑物中作用之間的相互作用。當(dāng)建筑物發(fā)生火災(zāi)時，人們趨向于合作而不是各行其是，特別是有強(qiáng)烈社會關(guān)系的人員，如家庭成員，他們盡可能以一個群體來響應(yīng)[9]。在應(yīng)急情況下，人們會繼續(xù)發(fā)揮其在建筑物中的作用，一般是在逃生前先完成他們正在做的工作，特別是有組織責(zé)任的人，如服務(wù)員或部門經(jīng)理，他們會堅(jiān)守崗位，承擔(dān)責(zé)任，發(fā)揮作用，這就約束了他們對危險(xiǎn)信號的確認(rèn)，增加了信息的處理時間。

2.2.1.3 情景特征

情景因素主要包括意識、狀態(tài)和熟悉建筑物的布局等。意識指人員警覺的狀態(tài)，它可能由于飲酒、吸毒和麻醉劑等而臨時性降低。通常處于熟睡中的人員有較低的警覺。一般來說，站著或走著的人員比俯臥或坐著的人更容易逃生。熟悉建筑物的布局與擇路行為有關(guān)，人們通常使用熟悉的路線如主要的出口(通常也是建筑物入口)疏散。

2.2.2 建筑物的特點(diǎn)

影響人員響應(yīng)性能的第二個因素是人員所處的環(huán)境，即建筑物及其特征。

2.2.2.1 情景特征

情景特征包括人員密度、找路的難易程度、建筑物應(yīng)急疏散組、消防安全措施及其維護(hù)情況等。人員密度大是造成火災(zāi)中人員死亡率高的主要原因。找路的難易程度由人員的察覺力，他們對周圍環(huán)境和形勢的判斷力，空間知識和認(rèn)知能力決定的。通常人們可以利用某些特殊建筑物、某些指示及標(biāo)識等方式來定位。確?；馂?zāi)中人員安全逃生的必要因素是建筑物內(nèi)的消防安全設(shè)施良好且定期維修。受過良好教育和訓(xùn)練的應(yīng)急疏散組不僅能組織建筑物內(nèi)部人員疏散，指導(dǎo)人員使用正確的應(yīng)急出口，加快人員疏散的速度，而且能撲救初期火災(zāi)。

2.2.2.2 工程特征

工程特征主要包括建筑物的布局、設(shè)施、材料和防火分區(qū)等。建筑物布局主要指疏散指示標(biāo)志、疏散路線的設(shè)計(jì)、應(yīng)急出口和樓梯的設(shè)計(jì)和位置。在建筑物火災(zāi)響應(yīng)性能模型中考慮的消防安全設(shè)施主要有防火和防煙分隔、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、應(yīng)急照明系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)和消防電梯等。盡管目前在火災(zāi)時不允許使用電梯，但是它能加快高層建筑物內(nèi)人員的疏散速度，挽救更多的生命。若使用電梯進(jìn)行人員疏散及救援，必須滿足一些基本的要求[10]。

2.2.3 火災(zāi)特點(diǎn)

火災(zāi)及其對建筑物內(nèi)人員響應(yīng)的影響主要是火災(zāi)的增長速率、煙氣量、毒性和產(chǎn)生的熱量等。

2.2.3.1 可察覺的特征

可察覺的特征分為視覺、嗅覺和聽覺等，這些因素影響建筑物內(nèi)人員發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的時間。通常建筑物內(nèi)的人員并不把疏散指示標(biāo)志看成是明顯的危險(xiǎn)指示，他們一般是聞到煙味或看到火焰和煙氣等強(qiáng)烈指示時才立即疏散。盡管一些人在采取行動前仍在進(jìn)行正?；顒踊蛘叩却仍窃S多情況下，他們對現(xiàn)場危險(xiǎn)的不確定性把握程度耽誤了疏散，所以，消除不確定性是提高火災(zāi)中人們行為的重要方面。

2.2.3.2 火災(zāi)增長速率和熱量

火災(zāi)是呈指數(shù)速率增長的，不同類型的物質(zhì)燃燒采用不同的增長系數(shù)。Chang等[11]辨識了9種燃燒曲線?；馂?zāi)增長速率是決定火災(zāi)中人員死亡的重要因素，因?yàn)樵S多致命火災(zāi)是由快速的火災(zāi)發(fā)展導(dǎo)致的。Purser[12]研究表明：當(dāng)房間溫度超過120 ℃，氧氣體積百分比小于12%時，會影響人員的健康。

2.2.3.3 煙氣量和毒性

由于呼吸問題、恐懼、視力下降等因素，導(dǎo)致在煙氣中逃生的人員不得不改變方向或原路折回。煙氣量會使人員視力下降，毒性會影響人員的呼吸，這兩個方面都影響建筑物內(nèi)人員逃生路線的選擇。在有限能見度下，人們通常是沿著墻走，步行速度要比正常條件下低，出口附近的聲音信號能加快建筑物內(nèi)人員的逃生。除了煙氣和有毒氣體外，其他因素[13]如失去了反應(yīng)能力、無意識、步行速度較慢、行為的改變?nèi)邕x擇較長的逃生路線，對逃生有心理作用而改變了個人對危險(xiǎn)的察覺、長期的體力影響如癌癥，肺損傷和免疫系統(tǒng)損傷等也影響人員響應(yīng)性能。

2.3 人員響應(yīng)性能模型

建筑物是一個封閉的環(huán)境，人們在建筑物內(nèi)進(jìn)行各種活動，發(fā)生火災(zāi)后建筑物內(nèi)物質(zhì)的燃燒會產(chǎn)生大量的煙和熱，其內(nèi)部人員是否能幸存主要取決于人員特征，建筑物特點(diǎn)和火災(zāi)特點(diǎn)這三個因素。建筑物火災(zāi)中人員響應(yīng)性能模型[14]見圖1所示。

圖1 建筑物火災(zāi)中人員響應(yīng)性能模型

3 建筑物消防安全的心理學(xué)

建筑物消防安全水平是建筑物防火、控制火災(zāi)和煙氣的蔓延、滅火和建筑物內(nèi)人員快速、安全逃生能力的體現(xiàn)。其中，最重要的方面是發(fā)生火災(zāi)后人員能安全地逃生，它是建筑物火災(zāi)中人員響應(yīng)性能程度的直接反映。從建筑物火災(zāi)人員響應(yīng)性能的關(guān)鍵因素分析可以看出，人員行為和建筑物周圍環(huán)境及其消防安全措施相互作用，因此，應(yīng)采用心理學(xué)方法對建筑物消防安全進(jìn)行研究。

3.1 基于建筑物規(guī)范的消防安全

建筑物規(guī)范主要是從建筑物的建設(shè)和管理角度來考慮消防安全的，因此，確保建筑物消防安全的措施包括技術(shù)措施和社會措施。建筑物消防安全水平通常是由火災(zāi)中死亡的人數(shù)確定的，許多致命的火災(zāi)都發(fā)生在夜間，人員處于熟睡中，如住宅樓和賓館、不能靠自己疏散的建筑物如療養(yǎng)院和拘留所、高密度人群的公共場所如咖啡廳和夜總會等。這些場所不僅人員多，有大量的可燃裝飾物，而且在應(yīng)急情況下一些出口不能用，這些是導(dǎo)致人員死亡的主要因素?；诮ㄖ镆?guī)范的消防安全和建筑物實(shí)際消防安全之間的區(qū)別如表1所示。

表1 基于規(guī)范的消防安全和實(shí)際的消防安全之間的區(qū)別

3.2 基于人員心理學(xué)的消防安全

心理學(xué)是揭示控制人員行為規(guī)律的科學(xué)，它可以幫助人類理解處理信息的方式和方法。在消防安全領(lǐng)域，心理學(xué)主要關(guān)注的是建筑物火災(zāi)發(fā)生前和發(fā)生過程中人員的行為，不僅包括社會群聚行為(如應(yīng)急救援的組織和培訓(xùn)等)，而且包括個人因素(如人員的可移動性)和情景因素(如人員的安全意識等)，它們都是表達(dá)某種行為、意圖和動機(jī)的能力。

基于人員心理學(xué)的消防安全關(guān)注的是火災(zāi)和人員之間，建筑物和人員之間的相互影響，即人員對火災(zāi)和建筑物環(huán)境的察覺[15]。對于建筑物的設(shè)計(jì)者，理解人們聽到火災(zāi)報(bào)警時疑遲疏散的原因及疏散路線的選擇是很重要的。然而，目前最重要的障礙是缺少火災(zāi)時人員開始疏散的時間、地點(diǎn)和逃生方法等詳細(xì)信息。如果沒有這些詳細(xì)信息，在建筑物設(shè)計(jì)中規(guī)定必要的消防安全措施是不可能的。因此，若使建筑物火災(zāi)中人員的實(shí)際行為符合消防安全規(guī)范，必須采用心理學(xué)方法對火災(zāi)中人員心理及行為進(jìn)行科學(xué)研究。

3.3 心理學(xué)方法的實(shí)現(xiàn)

目前應(yīng)用較廣泛的ASET-RSET(Available Safe Egress Time，Required Safe Egress Time)模型[16]就是從心理學(xué)角度對建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)的，ASET模型主要取決于基于火災(zāi)物理學(xué)的火災(zāi)場景和基于建筑工程學(xué)的火災(zāi)抑制場景，RSET模型取決于基于心理學(xué)的人員疏散場景，同時還要考慮建筑物發(fā)生火災(zāi)后消防部隊(duì)?wèi)?yīng)急救援的情況。因此，必須基于火災(zāi)場景、火災(zāi)抑制場景、建筑物內(nèi)人員行為場景和消防部隊(duì)干預(yù)場景來對建筑物進(jìn)行消防安全設(shè)計(jì)，工程上采取所需的消防安全措施，才能使建筑物火災(zāi)的發(fā)展、火災(zāi)時人員的心理及行為與建筑物消防安全規(guī)范相一致，以確保建筑物內(nèi)人員的生命安全。

4 結(jié)論

理解和掌握建筑物火災(zāi)中人員的心理及行為規(guī)律，能確保建筑物配置合適的消防安全設(shè)施，保證人員安全逃生。然而，目前關(guān)于火災(zāi)中人員行為動機(jī)的相關(guān)信息是非常有限的，尤其是消防安全心理學(xué)，因而需要大量火災(zāi)中逃生者的感知、意圖和動機(jī)的信息，來確定加快建筑物內(nèi)人員決策的措施和正確選擇逃生路線的步驟。為使建筑物內(nèi)的人員實(shí)現(xiàn)合適的響應(yīng)性能，必須基于心理規(guī)律學(xué)對建筑物進(jìn)行消防安全設(shè)計(jì)，更深入地研究建筑物火災(zāi)中內(nèi)部人員的心理學(xué)知識。

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Occupant Response Performance in Building Fires and Its Influencing Factors Analysis

XIN Jing, XIA Dengyou, LI Xiangxin and WANG Yu

(DepartmentofFireCommand,TheChinesePeople’sArmedPoliceForceAcademy,Langfang065000,China)

Keytosurvivalincaseoffireisthatbuildingoccupantscanperceiveandresponsethesignsofdanger.Consequently,itisveryimportanttoidentifyfactorsinfluencingoccupantresponseperformanceinbuildingfires.Onthebasisofanalyzinghumanbehaviourandpsychologyinbuildingfires,criticalfactorsinfluencingoccupantresponseperformancearedetermined,andtheresponseperformancemodelisestablishedinthispaper.Theresearchshowsthatpsychonomicsappeartohavesignificantinfluenceonbuildingoccupants’fireresponseperformance.Accordingly,thereisaneedforanewapproachtofiresafetydesigninbuildingtoguaranteeoccupants’lifesafety.Theviewpointisvaluableforbuildingperformancebasedfireprotectiondesign.

fire;responseperformance;humanbehavior;psychonomics;building;firesafety

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.01.005.]

2016-06-05

2016-07-27

中國人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院博士科研創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(BSKY201520)

辛 晶(1976-)，女，黑龍江綏化人，博士，副教授，主要從事災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估與應(yīng)急救援方面的研究. E-mail: xin_jing@126.com

X91；X4；TP391.9；X928.03

A

1000-811X(2017)01-0022-04

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.01.05

辛晶，夏登友，李向欣，等. 建筑物火災(zāi)中人員響應(yīng)性能及其影響因素分析[J]. 災(zāi)害學(xué)，2017，32(1)：22-25. [XIN Jing, XIA Dengyou, LI Xiangxin,et al. Occupant response performance in building fires and its influencing factors analysis[J]. Journal of Catastrophology，2017，32(1)：22-25.