基于人員應(yīng)急疏散仿真模擬的老舊住區(qū)戶外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)策略研究
——以鄭州市為例

畢 昕，邢素平，鄭東軍，曹 笛

引言

2020年《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》中提出：“加強(qiáng)城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造和社區(qū)建設(shè)”[1]；國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于全面推進(jìn)城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造工作的指導(dǎo)意見》提出：“全面推進(jìn)城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造的相關(guān)工作”[2]。我國(guó)所處的東亞地區(qū)屬于自然災(zāi)害高發(fā)地區(qū)。2022年黨的二十大報(bào)告中指出要提高防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)和急難險(xiǎn)重突發(fā)公共事件處置保障能力。應(yīng)急管理部救災(zāi)和物資保障的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，僅2022年上半年，各種自然災(zāi)害均有發(fā)生，共造成3 914.3萬人次受災(zāi)，緊急轉(zhuǎn)移安置128.2萬人次；倒塌房屋1.8萬間，損壞房屋28.7萬間；直接經(jīng)濟(jì)損失888.1億元[3]。

各地區(qū)多數(shù)老舊住區(qū)因建設(shè)初期缺乏合理規(guī)劃、設(shè)施未及時(shí)更新等導(dǎo)致戶外公共空間占用嚴(yán)重、交通擁堵、景觀缺失等，給災(zāi)時(shí)人員緊急疏散留下較大隱患。加快城鎮(zhèn)老舊住區(qū)改造、提升老舊住區(qū)防減災(zāi)能力成為亟待解決的城市發(fā)展問題，符合國(guó)家政策要求[4-6]。國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究主要集中在以下3個(gè)方面：居住區(qū)戶外空間更新理論與實(shí)踐研究[7-10]；人員應(yīng)急疏散行為規(guī)律研究[11-14]；仿真疏散模擬的理論分析及控制措施[12-15]。

本研究對(duì)鄭州城區(qū)25個(gè)老舊住區(qū)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，選取其中兩個(gè)典型住區(qū)作為研究對(duì)象，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和仿真模擬對(duì)其戶外環(huán)境中的人員應(yīng)急疏散行為規(guī)律及效率進(jìn)行歸納總結(jié)，并提出老舊住區(qū)戶外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)策略。

1 鄭州市老舊住區(qū)現(xiàn)狀調(diào)研

調(diào)研對(duì)象的選取參考國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于全面推進(jìn)城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造工作的指導(dǎo)意見》中的建議：“各地要結(jié)合實(shí)際，合理界定本地區(qū)改造對(duì)象范圍，重點(diǎn)改造2000年底前建成的老舊小區(qū)”[2]和《鄭州市人民政府關(guān)于印發(fā)鄭州市老舊小區(qū)綜合改造工程實(shí)施方案的通知》中界定：“鄭州市內(nèi)五區(qū)2002年以前建成投入使用的住宅小區(qū)列入綜合改造范圍”[16]。從鄭州市5個(gè)行政區(qū)（中原區(qū)、管城區(qū)、惠濟(jì)區(qū)、二七區(qū)、金水區(qū)）2000年以前建成的老舊小區(qū)（已列入棚戶區(qū)改造、三年內(nèi)征收拆遷、“三供一業(yè)”改造移交計(jì)劃的老舊小區(qū)除外）中進(jìn)行選取。

（1）規(guī)模分析：通過對(duì)鄭州市5個(gè)行政區(qū)超過3 500個(gè)居住區(qū)建成資料進(jìn)行整理分析，2000年以前建成的老舊住區(qū)超1 357個(gè)，大多分布在三環(huán)內(nèi)中心主城區(qū)。在這1 357個(gè)老舊住區(qū)中隨機(jī)選取200個(gè)，根據(jù)《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50180-2018）對(duì)老舊住區(qū)規(guī)模進(jìn)行分類[17]，其中達(dá)到五分鐘生活圈規(guī)模有5個(gè)，占比2.50%；居住街坊規(guī)模有32個(gè)，占比16.00%；居住街坊以下規(guī)模住區(qū)163個(gè)，占比81.50%。分析上述數(shù)據(jù)可知，鄭州市城區(qū)2000年以前建成的老舊住區(qū)規(guī)模普遍較小，以居住街坊及居住街坊以下規(guī)模為主，占總數(shù)的95.00%以上。

（2）空間要素分析：影響住區(qū)戶外環(huán)境人員應(yīng)急疏散效率的因素主要包括：建筑布局、交通組織和出入口位置[11]。根據(jù)這3個(gè)要素的差異，可將鄭州市老舊住區(qū)分為4種基本類型：行列式、周邊式、點(diǎn)群式、混合式[18]（表1）。對(duì)抽樣調(diào)查的鄭州城區(qū)200個(gè)老舊住區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中行列式159個(gè)，占比79.50%；周邊式11個(gè)，占比5.50%；點(diǎn)群式住區(qū)5個(gè)，占比2.50%；混合式住區(qū)25個(gè)，占比12.50%。行列式老舊住區(qū)數(shù)量最多，是鄭州市老舊住區(qū)的主要類型。

（3）戶外環(huán)境分析：調(diào)研發(fā)現(xiàn)，鄭州市多數(shù)老舊住區(qū)有改造計(jì)劃但均未正式實(shí)施，道路空間擁擠，戶外空間場(chǎng)地類型單一，無障礙設(shè)施以及綠化植被布置匱乏等，導(dǎo)致人員應(yīng)急疏散受到極大的影響（表2）。

2 老舊住區(qū)戶外環(huán)境疏散模擬

2.1 對(duì)象選取

本文從占比最大的行列式老舊住區(qū)中選取25個(gè)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，并分別選取河醫(yī)家屬院、中州大學(xué)家屬院作為居住街坊規(guī)模及居住街坊以下規(guī)模的住區(qū)代表，于2022年7月對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及疏散仿真模擬研究，分析戶外環(huán)境要素對(duì)人員應(yīng)急疏散效率的影響機(jī)制（表3）。

中州大學(xué)家屬院位于鄭州市二七區(qū)，1994年竣工，建筑呈行列式布局，唯一出入口位于住區(qū)西北側(cè)，通向京廣路，內(nèi)有居住建筑5棟、建筑層數(shù)為5層，總戶數(shù)190戶，容積率2.0，綠化率約13%。住區(qū)主要道路沿東側(cè)和北側(cè)呈“L”形分布，無固定停車位，景觀綠化和活動(dòng)場(chǎng)所未進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃。

河醫(yī)家屬院位于二七康復(fù)中街16號(hào)，建成于1996年，總體呈行列式布局，唯一出入口位于東側(cè)康復(fù)中街上，內(nèi)有居住建筑15棟、共516戶，建筑層數(shù)5—7層，容積率2.1，綠化率15%，內(nèi)部道路沿南北向呈網(wǎng)格狀正交分布、道路狹窄、人車混行、無固定停車位，私搭亂建情況嚴(yán)重。

2.2 模型搭建及參數(shù)設(shè)定

本文使用Building EXODUS軟件進(jìn)行疏散仿真模擬，該軟件主要功能用于論證建筑行業(yè)規(guī)范，評(píng)估各種建筑物的逃離能力，以及調(diào)查環(huán)境中的人員移動(dòng)效率[12]。

（1）建立戶外環(huán)境仿真模型：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及天地圖確定住區(qū)內(nèi)部建筑尺寸及布局關(guān)系，利用Building EXODUS軟件進(jìn)行仿真疏散模擬，在幾何模式（即構(gòu)建一個(gè)模擬結(jié)構(gòu)）中，將住區(qū)內(nèi)部住宅建筑擬定為房間，并根據(jù)住區(qū)與城市道路關(guān)系設(shè)定外部圍墻，根據(jù)住區(qū)既有出入口方位及數(shù)量設(shè)定為人員應(yīng)急疏散出入口，并按照實(shí)際情況搭建其他戶外環(huán)境要素，同時(shí)將戶外環(huán)境中阻礙人員應(yīng)急疏散的障礙空間設(shè)置為不可跨越的區(qū)域，住區(qū)整體疏散模型通過CAD包的DXF文件進(jìn)行輸入[15]。

（2）設(shè)定疏散人員參數(shù)：在人員模式中，根據(jù)模擬住區(qū)戶數(shù)及樓層信息，參照《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50180-2018）中戶數(shù)及人口配比并結(jié)合實(shí)地調(diào)研數(shù)據(jù)，確定疏散總?cè)藬?shù)[17]。根據(jù)世界衛(wèi)生組織對(duì)不同年齡段的劃分并結(jié)合實(shí)際情況，將老舊住區(qū)人員年齡結(jié)構(gòu)組成分為少年（4—17歲）、中青年（18—59歲）及老年（60—89歲）。通過實(shí)地調(diào)研住區(qū)內(nèi)人員構(gòu)成比例并結(jié)合鄭州市統(tǒng)計(jì)年鑒，確定住區(qū)內(nèi)少年、中青年、老年3個(gè)年齡段的人數(shù)比為3∶4∶3，采用對(duì)比分析法設(shè)置，取老年人占比30%、中青年占比40%及少年占比30%。根據(jù)人員應(yīng)急疏散各項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)不同年齡段人員的生理屬性、心理屬性、經(jīng)驗(yàn)屬性分別進(jìn)行設(shè)置。將少年步行速率設(shè)定為1.00—1.20 m/s，中青年設(shè)定為1.20—1.50 m/s，老年設(shè)定為0.80—1.20 m/s；老年人敏捷度為0—5；根據(jù)疏散人員所處不同樓層設(shè)置一定的反應(yīng)時(shí)間；其他參數(shù)均采用Building EXODUS中默認(rèn)數(shù)值[19]。

類型 典型住區(qū)衛(wèi)星圖 圖示 特點(diǎn)行列式images/BZ_59_680_506_1116_860.pngimages/BZ_59_1147_501_1669_873.png多為板式多層住宅按一定朝向和間距成排布置的群體空間組織形式；住區(qū)內(nèi)道路呈網(wǎng)格狀分布，一般設(shè)1-2 個(gè)出入口；部分住區(qū)設(shè)有沿街商業(yè)周邊式images/BZ_59_674_915_1122_1337.pngimages/BZ_59_1159_913_1658_1345.png住宅沿院落或街坊周邊布置，形成封閉或半封閉的內(nèi)院空間；住區(qū)內(nèi)道路呈環(huán)形布局，一般設(shè)有多個(gè)出入口；部分住宅一層被改為商用點(diǎn)群式images/BZ_59_674_1391_1122_1744.pngimages/BZ_59_1146_1395_1670_1745.png由多層點(diǎn)式住宅自成組團(tuán)或圍繞中心公共空間布置，形成一定的空間組合關(guān)系；住區(qū)內(nèi)道路呈網(wǎng)格狀分布，一般設(shè)有多個(gè)出入口混合式images/BZ_59_673_1802_1123_2159.pngimages/BZ_59_1154_1800_1662_2159.png由兩種或兩種以上住區(qū)布局組合而形成的不規(guī)則布局形式；建筑朝向、路網(wǎng)和出入口數(shù)量均無固定規(guī)則

2.3 住區(qū)現(xiàn)狀疏散過程模擬

基于上述參數(shù)設(shè)定，在Building EXODUS中對(duì)所搭建的兩個(gè)住區(qū)戶外環(huán)境現(xiàn)狀仿真模型進(jìn)行人員應(yīng)急疏散仿真模擬，監(jiān)控疏散過程，并對(duì)發(fā)生擁堵區(qū)域及時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行分析研究。

在中州大學(xué)家屬院疏散仿真模擬過程中，90.00 s時(shí)東側(cè)南北向道路開始出現(xiàn)擁堵，持續(xù)時(shí)長(zhǎng)約180.00 s；150.00 s時(shí)連接出入口的東西向道路出現(xiàn)持續(xù)時(shí)長(zhǎng)約200.00 s的擁堵（表4）。

在河醫(yī)家屬院疏散仿真模擬過程中，90.00 s時(shí)住區(qū)中部南北向道路開始出現(xiàn)擁堵，持續(xù)時(shí)長(zhǎng)約為130.00 s；同時(shí)連接出入口的東西向道路也出現(xiàn)擁堵，持續(xù)時(shí)長(zhǎng)約200.00 s；住區(qū)東側(cè)南北向道路同樣在90.00 s時(shí)開始出現(xiàn)擁堵，持續(xù)時(shí)長(zhǎng)約為350.00 s（表5）。

過程/s 90.00 150.00 210.00 270.00 330.00人群密度周線圖images/BZ_60_428_2447_760_3051.pngimages/BZ_60_770_2453_1105_3063.pngimages/BZ_60_1131_2452_1471_3071.pngimages/BZ_60_1500_2447_1842_3066.pngimages/BZ_60_1865_2436_2205_3054.png

可以發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：（1）時(shí)間規(guī)律：疏散初期沒有出現(xiàn)明顯擁堵，疏散效率較高；疏散過程中期擁堵現(xiàn)象明顯，擁堵時(shí)長(zhǎng)持續(xù)至疏散過程后期，甚至直至疏散過程結(jié)束。（2）擁堵區(qū)域分布規(guī)律：在住區(qū)道路交叉口、住區(qū)出入口和單元出入口等多人流匯入?yún)^(qū)域和視線出現(xiàn)遮擋的道路轉(zhuǎn)彎區(qū)域均存在不同程度的人員擁堵現(xiàn)象，其中有多方向人流匯入的連續(xù)轉(zhuǎn)彎區(qū)域擁堵最為嚴(yán)重。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與數(shù)據(jù)校驗(yàn)擬

為驗(yàn)證模擬過程的合理性及數(shù)據(jù)的可靠性，在上述兩個(gè)住區(qū)內(nèi)分別選擇各年齡段居民作為被試者，進(jìn)行疏散行為與疏散效率的現(xiàn)場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)條件：在每個(gè)住區(qū)內(nèi)選取各年齡段居民6人（少年兩人、中青年兩人、老年兩人）于2022年7月4日20：00—22：00，晴間多云，26 ℃—34 ℃；2022年7月5日8：00—18：00、20：00—22：00，小雨轉(zhuǎn)陰，23 ℃—27 ℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（圖1）。要求被試者穿戴ErgoLAB無線生理記錄儀、Tobii Glasses眼動(dòng)追蹤儀分別從各自家門口（分布在不同樓棟的不同樓層）出發(fā)，按照個(gè)人習(xí)慣路線模擬緊急疏散步頻離開住區(qū)到達(dá)城市道路。實(shí)驗(yàn)陪同人員持物理環(huán)境測(cè)量?jī)x實(shí)時(shí)監(jiān)控疏散過程中的物理環(huán)境并利用ErgoLAB V3.0人機(jī)環(huán)境測(cè)試云平臺(tái)分別記錄每人每次疏散路徑及疏散用時(shí)（圖2—3）。

圖1 《住區(qū)疏散實(shí)測(cè)基本情況表》樣表

圖2 中州大學(xué)家屬院白天現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：中州大學(xué)家屬院的6名被試者中最短疏散用時(shí)72.62 s，最長(zhǎng)疏散用時(shí)為376.25 s；河醫(yī)家屬院中最短疏散用時(shí)47.21 s，最長(zhǎng)疏散用時(shí)為523.32 s。通過對(duì)比可發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)最長(zhǎng)疏散用時(shí)均小于疏散仿真模擬的總疏散用時(shí)。中州大學(xué)家屬院現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)最短疏散用時(shí)小于疏散仿真模擬的首位疏散用時(shí)，河醫(yī)家屬院最短疏散用時(shí)大于疏散仿真模擬首位疏散用時(shí)。由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)過程中所有人員應(yīng)急疏散行為并非同時(shí)發(fā)生，因此大規(guī)模人員擁堵、人員社會(huì)行為等耗時(shí)未被計(jì)算在內(nèi)，同時(shí)考慮到兩種不同規(guī)模住區(qū)內(nèi)部環(huán)境的復(fù)雜性以及被試者的個(gè)性可能導(dǎo)致最短疏散用時(shí)的不確定性，由此判斷模擬數(shù)據(jù)的可靠性。

3 人員應(yīng)急疏散效率提升與環(huán)境優(yōu)化

3.1 優(yōu)化策略選取

住區(qū)戶外環(huán)境是一個(gè)多層次、多功能的復(fù)合空間，包括住宅建筑以外的所有內(nèi)容[20]。住區(qū)規(guī)模、建筑形式、總體布局及人員數(shù)量是老舊住區(qū)中不易改變的社會(huì)因素[21]，本研究擬通過對(duì)住區(qū)出入口位置及數(shù)量、內(nèi)部交通結(jié)構(gòu)和其他戶外環(huán)境要素位置及數(shù)量的調(diào)整，探索有效提升人員應(yīng)急疏散效率的老舊住區(qū)戶外環(huán)境優(yōu)化策略[22]。結(jié)合對(duì)中州大學(xué)家屬院、河醫(yī)家屬院現(xiàn)狀模擬和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，選取優(yōu)化策略如下：改變出入口數(shù)量、改變出入口位置、重塑路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、改變其他戶外環(huán)境要素（優(yōu)化景觀環(huán)境、營(yíng)造廣場(chǎng)空間、設(shè)置公共設(shè)施、重新規(guī)劃輔助用房等）。

過程/s 90.00 150.00 220.00 300.00 450.00人群密度周線圖images/BZ_61_406_1908_756_2229.pngimages/BZ_61_769_1912_1117_2223.pngimages/BZ_61_1136_1913_1477_2222.pngimages/BZ_61_1497_1909_1843_2222.pngimages/BZ_61_1864_1909_2224_2233.png

3.2 可行性分析

在Building EXODUS中分別搭建上述兩個(gè)住區(qū)戶外環(huán)境策略模型，為驗(yàn)證戶外環(huán)境要素對(duì)人員應(yīng)急疏散效率的影響程度，以及探索住區(qū)戶外人員最高效的應(yīng)急疏散路徑，在仿真模型中去除所有戶外環(huán)境要素，僅保留住宅建筑、圍墻及出入口，保持疏散人員參數(shù)與現(xiàn)狀模擬一致，通過對(duì)比不同策略模擬后的結(jié)果驗(yàn)證其可行性。仿真模擬過程分兩個(gè)步驟：步驟（1）單一策略疏散效率模擬；步驟（2）疊加所有策略進(jìn)行模擬。

3.2.1 中州大學(xué)家屬院戶外環(huán)境疏散仿真模擬

步驟（1）單一策略疏散效率模擬：將住區(qū)出入口位置由北側(cè)臨路調(diào)整至中部臨路，其他因素不變進(jìn)行模擬，首位疏散者到達(dá)出入口用時(shí)20.33 s，總疏散用時(shí)321.51 s，總疏散用時(shí)較現(xiàn)狀模型縮短了18.67%；保留原有北側(cè)出入口，在住區(qū)中部加設(shè)1個(gè)出入口，其他因素不變，首位疏散者到達(dá)出入口用時(shí)20.33 s，總疏散用時(shí)284.96 s，總疏散用時(shí)較現(xiàn)狀模型縮短了27.91%；保持出入口數(shù)量和位置不變，去除住宅建筑以外的（包括輔助用房、景觀綠化、公共設(shè)施等）所有戶外環(huán)境要素，模擬人員在空白場(chǎng)地的疏散效率，首位疏散者到達(dá)出入口用時(shí)39.16 s，總疏散用時(shí)358.46 s，總疏散用時(shí)較現(xiàn)狀模型縮短了9.32%（表6）。

步驟（2）疊加所有策略進(jìn)行模擬：同時(shí)疊加步驟（1）中所有單一影響因素，此時(shí)模擬數(shù)據(jù)顯示，首位疏散者到達(dá)出入口用時(shí)14.23 s，總疏散用時(shí)254.31 s，總疏散用時(shí)較現(xiàn)狀模型縮短了35.67%（表6）。

3.2.2 河醫(yī)家屬院戶外環(huán)境疏散仿真模擬

步驟（1）單一策略疏散效率模擬：將出入口位置由東側(cè)臨路調(diào)整至南側(cè)中部臨路，保持其他因素不變，再次進(jìn)行模擬，首位疏散者到達(dá)出入口用時(shí)25.05 s，總疏散用時(shí)532.09 s，總疏散用時(shí)較現(xiàn)狀模型縮短了1.63%；保留現(xiàn)狀出入口，在住區(qū)南側(cè)加設(shè)1個(gè)出入口，其他因素不變，首位疏散者到達(dá)出入口用時(shí)25.04 s，總疏散用時(shí)352.00 s，總疏散用時(shí)較現(xiàn)狀模型縮短了34.93%；保持其他因素不變，去除住宅和圍墻以外的所有戶外環(huán)境要素，模擬人員在空白場(chǎng)地的疏散效率，首位疏散者到達(dá)出入口用時(shí)35.35 s，總疏散用時(shí)538.77 s，總疏散用時(shí)較現(xiàn)狀模型縮短了0.40%（表7）。

步驟（2）疊加所有策略進(jìn)行模擬：同時(shí)疊加步驟（1）中所有單一影響因素進(jìn)行模擬，首位疏散者到達(dá)出入口用時(shí)24.83 s，總疏散用時(shí)284.77 s，總疏散用時(shí)較現(xiàn)狀模型縮短了47.35%（表7）。

對(duì)兩個(gè)住區(qū)分別使用單一策略與疊加策略的情況下進(jìn)行人員應(yīng)急疏散效率模擬，得到以下結(jié)論：使用改變出入口位置、增加出入口數(shù)量和改變其他戶外環(huán)境要素三種策略均能有效提升疏散效率；當(dāng)三種策略疊加使用時(shí)，住區(qū)人員應(yīng)急疏散效率得到大幅提升。根據(jù)模擬數(shù)據(jù)顯示，兩個(gè)住區(qū)總疏散時(shí)間較現(xiàn)狀縮短141.00 s和256.15 s，疏散效率分別提升35.67%和47.35%。

3.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)與效果分析

利用上述優(yōu)化策略分別對(duì)中州大學(xué)家屬院、河醫(yī)家屬院戶外環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)：將兩個(gè)住區(qū)出入口數(shù)量由1個(gè)增加至2個(gè)；根據(jù)上述變量疊加分析所得出的最佳人員應(yīng)急疏散路徑重塑兩個(gè)住區(qū)的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)（表6—7）；根據(jù)《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50180-2018）中的相關(guān)要求，結(jié)合出入口及路網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)整后的情況對(duì)兩個(gè)住區(qū)配套設(shè)施和公共綠地進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)[7]。

兩個(gè)住區(qū)出入口的增設(shè)原則包括：連接城市道路；連接住區(qū)內(nèi)主要道路；與原出入口拉開距離，盡量連接不同方向城市道路；不干擾住區(qū)內(nèi)既有居住建筑、配套設(shè)施和公共綠地[13-14]?；谝陨?，將中州大學(xué)家屬院次出入口設(shè)置在與原出入口同側(cè)偏南的道路連接處（圖4），河醫(yī)家屬院次出入口設(shè)置在住區(qū)南側(cè)兩棟居住建筑之間的道路連接處（圖5）。結(jié)合新規(guī)劃的主次出入口，對(duì)兩個(gè)住區(qū)的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新規(guī)劃，增加各支路的通達(dá)性，適當(dāng)拓寬住區(qū)主要道路。在不影響應(yīng)急疏散路徑的區(qū)域設(shè)置機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車停車位，保障住區(qū)內(nèi)部有序停車（圖4—5）。

圖4 中州大學(xué)家屬院戶外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)平面

圖5 河醫(yī)家屬院戶外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)平面

模擬結(jié)果 現(xiàn)狀 改變出入口位置 改變出入口數(shù)量 去除戶外環(huán)境要素 變量疊加腳步周線圖images/BZ_63_482_2568_823_2878.pngimages/BZ_63_847_2560_1190_2877.pngimages/BZ_63_1218_2563_1543_2857.pngimages/BZ_63_1573_2570_1890_2856.pngimages/BZ_63_1918_2575_2230_2857.png首位疏散用時(shí)/s 35.42 25.05 25.04 35.35 24.83總疏散用時(shí)/s 540.92 532.09 352.00 538.77 284.77

在規(guī)劃后的路網(wǎng)和原有建筑空間結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上對(duì)兩個(gè)住區(qū)配套設(shè)施（戶外活動(dòng)場(chǎng)地、物業(yè)管理中心、商業(yè)用房、設(shè)備用房、垃圾收集點(diǎn)等）、公共綠地、管網(wǎng)線路等進(jìn)行重新配置和優(yōu)化設(shè)計(jì)[8]。優(yōu)化設(shè)計(jì)原則包括：參照《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50180-2018），配套設(shè)施分區(qū)布置、合理安排，不阻擋人員應(yīng)急疏散路徑和視線；同時(shí)考慮應(yīng)急疏散弱勢(shì)群體，設(shè)置適老化設(shè)施和兒童友好型設(shè)置；設(shè)置應(yīng)急疏散路徑導(dǎo)引系統(tǒng)（標(biāo)識(shí)、廣播電視等）；保留現(xiàn)有綠地和植被的基礎(chǔ)上，設(shè)置平災(zāi)結(jié)合的綠化場(chǎng)地，盡量增加綠化面積（圖4—5）[10]；拆除飛線，結(jié)合建筑布局重新規(guī)劃管網(wǎng)道路。

基于上述原則對(duì)兩個(gè)住區(qū)進(jìn)行戶外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)，受制于住區(qū)既有用地規(guī)模、建筑密度和空間結(jié)構(gòu)，建設(shè)規(guī)劃無法完全達(dá)到規(guī)范要求，但各項(xiàng)指標(biāo)均得到大幅提升。其中，中州大學(xué)家屬院及河醫(yī)家屬院綠化面積分別由1 384.20 m2和2 654.10 m2增至1 597.20 m2和3 184.90 m2；規(guī)劃固定機(jī)動(dòng)車停車位19個(gè)和30個(gè)（原住區(qū)內(nèi)無固定機(jī)動(dòng)車停車位）；非機(jī)動(dòng)車停車位由50個(gè)和30個(gè)分別增至80個(gè)和54個(gè)；戶外活動(dòng)場(chǎng)地面積由原來的914.50 m2和708.30 m2分別達(dá)到1 420.50 m2和1 059.80 m2；對(duì)現(xiàn)有道路進(jìn)行拓寬，部分主要道路寬度達(dá)到9.00 m，滿足機(jī)動(dòng)車雙向通行；每個(gè)入戶單元均規(guī)劃垃圾收集區(qū)及信報(bào)箱；完善住區(qū)配套設(shè)施建設(shè)（對(duì)物業(yè)管理中心、設(shè)備用房、商業(yè)用房等進(jìn)行重新規(guī)劃）。

在Building EXODUS中分別搭建中州大學(xué)家屬院、河醫(yī)家屬院戶外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，在人員參數(shù)與改造前一致的情況下進(jìn)行應(yīng)急疏散仿真模擬。對(duì)比優(yōu)化設(shè)計(jì)前后模擬結(jié)果：中州大學(xué)家屬院人員首位疏散用時(shí)由90.07 s縮短至14.92 s，總疏散用時(shí)由395.31 s縮短至255.21 s，疏散效率提升35.44%；河醫(yī)家屬院人員首位疏散用時(shí)由35.42 s縮短至24.98 s，總疏散用時(shí)由540.92 s縮短至291.57 s，疏散效率提升46.10%（表8）。

模擬結(jié)果 中州大學(xué)家屬院 河醫(yī)家屬院腳步周線圖images/BZ_64_719_1709_1120_2433.pngimages/BZ_64_1415_1708_2188_2412.png首位疏散用時(shí)/s 14.92 24.98總疏散用時(shí)/s 255.21 291.57疏散效率對(duì)比images/BZ_64_499_2685_1327_3066.png images/BZ_64_1399_2674_2204_3079.png

綜上，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，兩個(gè)老舊住區(qū)的出入口配比、配套設(shè)施、綠化率、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)及災(zāi)時(shí)緊急疏散效率均得到明顯提升。

4 結(jié)語

對(duì)鄭州市典型老舊住區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及疏散仿真模擬分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存老舊住區(qū)戶外環(huán)境存在大量問題：路網(wǎng)結(jié)構(gòu)混亂、私搭亂建嚴(yán)重、景觀綠化環(huán)境差、缺乏基礎(chǔ)設(shè)施等，上述問題給老舊住區(qū)居民生活帶來諸多不便的同時(shí)也存在嚴(yán)重的安全隱患。

通過對(duì)住區(qū)戶外環(huán)境改造的相關(guān)理論研究和兩個(gè)典型住區(qū)人員應(yīng)急疏散行為的仿真模擬，探究城市老舊住區(qū)戶外人員應(yīng)急疏散效率的影響因素和機(jī)制，采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)加以校驗(yàn)。根據(jù)影響因素和機(jī)制，歸納出針對(duì)住區(qū)出入口數(shù)量與位置、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和其他戶外環(huán)境要素的老舊住區(qū)戶外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)策略，并通過應(yīng)急疏散仿真模擬驗(yàn)證可行性。

利用總結(jié)出的優(yōu)化策略對(duì)兩個(gè)住區(qū)進(jìn)行戶外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)。模擬結(jié)果顯示優(yōu)化后兩個(gè)住區(qū)戶外人員應(yīng)急疏散效率得到大幅提升，戶外環(huán)境得到明顯改善，老舊住區(qū)安全性得到保障，為城市老舊住區(qū)戶外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)提供借鑒。