基于IES-VE的某辦公樓逃生模擬研究
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摘 要 傳統防火設計的方法，難以估算多個樓層人流疊加、不同個體等因素對防火設計的綜合影響。真實地反映火災或者各種突發事件發生時，人們的逃生行為顯得非常必要。本文研究了性能分析軟件IES-VE的逃生模塊在某辦公樓的應用過程，得出所有人員的最終逃生時間和逃生路徑，并對該項目逃生模擬進行了總結。
關鍵詞 IES VE;逃生模擬;性能化分析
前言
當前，建筑模擬和仿真技術被越來越多的運用于建筑設計、綠色建筑評價、建筑后期運營管理等過程[1]。
我國國家規范規定公用建筑，劇場、電影院、禮堂的觀眾廳 、多功能廳人員從一二級耐火等級建筑觀眾廳疏散出去的時間不大于2min，從三級耐火等級的觀眾廳疏散出去的時間不大于1.5min[2]。雖然一般民用建筑的安全疏散允許的時間規范沒有直接規定，但也有經驗可循。例如：高層建筑，可按5-7分鐘考慮;一般民用建筑，一、二級耐火等級應為6分鐘，三、四級耐火等級可為2-4分鐘。而人員密集的公共建筑，一、二級耐火等級應為5分鐘，三級耐火等級的建筑物不應超過3分鐘。
傳統建筑防火設計的流程是依據規范規定限制人員距離逃生通道的距離進行限制。這種設計方法難以考慮建筑布局和家具布置對疏散的影響，并且多個樓層逃生人流相互疊加的影響也難以考慮進去，難以對人員逃生時間進行直觀的衡量。
本文主要介紹了基于IES-VE的逃生模擬，通過模擬可以定量的得出逃生時間和逃生距離，為設計人員提供直觀的參考數據。結合某辦公樓項目，本文從創建逃生模型，布置樓梯，設置出入口，逃生人員設置，生成逃生結果入手，結合規范對比了分析結果并總結了模擬過程中的注意事項和經驗。希望能對同行有一定的幫助。
1 IES-VE介紹
IES-VE是一個集成化的建筑性能模擬軟件。IES是該軟件的開發公司英國Integrated Environment Solution公司的縮寫，VE是Virtual Environment的縮寫。該軟件可以為建筑設計師、規劃設計師以及設備設計師提供方便的、集成化的建筑性能化分析。
該軟件主要有以下模塊：ModelIT：建立分析模型的工具;Suncast：日照分析工具;Radiance：建筑采光模擬軟件;Flucs：采光分析，設計工具;MacroFlo：室內外流體力學模擬;ApacheCal：供暖，制冷負荷計算工具;ApacheSim：動態負荷計算工具，可隨時分析建筑的負荷;ApacheHVAC：建筑空調系統模擬工具; Simulex：逃生分析工具;Lisi：電梯分析工具。本文主要涉及Simulex逃生分析模塊。
軟件的各個模塊通過信息化模型集成在一起，各個分析模塊可以統一使用一個物理模型，數據在各個模塊之間可以進行傳遞，以保證建模和計算的準確性和快速性，該軟件在國外已經非常流行，也經過了大量算例的檢驗，可靠性和權威性沒有任何問題[3]。
逃生模擬模塊Simulex分析過程中和結果可動態地顯示人員疏散的情況。軟件模擬的任意時刻均可以讀出還有多少人員滯留在樓內，并且可以得出所有人員均到達出入口后所用的時間，逃生的過程中，每一個樓層平面都以一個單獨窗口的形式顯示，可以方便地看出哪些地方發生了擁堵。該模塊可以提前甄別潛在的問題并幫助找到解決方案，提供可供選擇的逃生路線，可以供設計參考和設計驗證。
2 逃生模擬模塊在項目中的應用
2.1 項目介紹
本項目坐落在天津市南開區，建筑占地面積2315.55平方米，建筑物建筑面積23086.65平方米（地上），9034平方米（地下），地下一層，地上主樓20層，裙房三層。建筑高度（屋面面層至室外地面）79.350，防火類別為一類建筑。主體及維護結構形式為框架-抗震墻結構。該建筑分為AB兩棟，其中A棟裙房三樓設有可容納238人的報告廳一個。為驗證建筑防火疏散的設計的合理性，采用了基于IES-VE軟件的逃生模擬分析。
2.2 創建樓層模型
由于逃生模塊強調樓層平面、出入口、家具等的布局，所以逃生模塊需要單獨建立模型。
將從Revit或者CAD生成的DXF文件經過簡化處理，這些簡化處理包括，刪除與樓層輪廓無關的注釋、標注、符號等線符。雖然文字注釋通常不會被認為是障礙物，但是為了分析過程更加流暢，建議生成DXF文件時刪除文字注釋。
在VE中首尾閉合的線會被軟件當作障礙物，人流無法逾越通過。內外墻輪廓線一定要是一個或者多個閉合的線，否則間斷處會被認為是出入口，造成分析過程中的人員滯留。
除此之外，還應注意圖面出入口和各樓層出入口的寬度應當同實際寬度一致。
最后將DXF直接導入VE生成每個樓層的逃生模型，軟件會用墻線確定可用的物理空間并基于此進行模擬分析。
2.3 添加出口和樓梯
生成每個樓層后需要添加建筑與外界連同的出入口，而內部門僅需留出門洞即可。軟件出入口通過放置（Exit）表示，可以設置出入口的寬度。如果將出入口恰好放置在門洞內，其與門洞邊的狹小縫隙有時會導致人員卡住，所以需將出入口放置在門洞以外一定距離處。這段短小的距離對分析結果的影響是可以忽略不計的。
各樓層通過樓梯鏈接，形成逃生通道。樓梯由樓梯梯段和鏈接（Link）組成。樓梯需分層布置，不宜布置為從底到頂的通長樓梯。軟件可以設置樓梯的寬度和長度，注意樓梯長度為斜坡段長度加上休息平臺長度。
2.4 放置樓梯鏈接
標準層的樓梯鏈接有四個，成對出現，一個放置在樓層，一個放置在梯段。這樣樓梯和樓層就建立起了聯系。
需要注意的是Link不要與墻搭接，也不要距離墻太近。放置樓梯入口和出口時，很容易出現人員卡住的狀況，造成擁堵，使得逃生時間明顯超出合理范圍，出現這種現象的原因是下層樓梯入口和上層樓梯出口放置的不合理，導致上層下來的人流和本層等待進入樓梯的人流沖突，無法避讓。解決這種問題的辦法是將樓梯入口放置在樓梯間門洞處，將上層樓梯的出口放置在距離入口較遠處。這樣可以有效避免人員卡住的現象。 2.5 計算逃生地圖
逃生地圖類似于地理中的等高線，只不過這里是距離出入口距離相等的線。因為分析過程中，人員的移動方向是依據逃生地圖來確定最短距離的，所以生成地圖這一步驟非常重要?，F實經常碰到的情況是，建筑的設計出入口個別是被上鎖的，生成地圖時不選擇某些可能被上鎖的出入口，則可以模擬這種狀況下的逃生疏散。
生成逃生地圖后可以通過測試路徑選項計算建筑內任意一點距離建筑出口的距離。
2.6 放置人員
軟件可以設置六種類型的建筑：學校，醫院，會議中心，機場，火車站，高層辦公樓，并根據建筑類型的不同自動設置逃生人員的屬性。
本項目設置建筑逃生人員的類型為辦公職員，設置人員上一步生成的逃生地圖為人員的逃生地圖，并設置人員的反應延時時間為9秒。布置建筑內部人員有兩種方式，通過面積和選中區域的總人數。
2.7 計算分析
計算分析開始后，可以動態查看每一樓層和梯段上的人流情況。同時軟件的動態信息窗口也會實時顯示已經逃出的人數和逃生用時。如果發現發生長時間的擁堵，則應終端分析，調整模型布置，重新進行分析。
2.8 查看結果
計算完成后，軟件會自動彈出所有人員成功逃離所用時間。結果可以導出成Text文檔格式，結果中可以查看，建筑信息，逃生總時間以及，從每個出入口出入的總人數。另外IES-VE還可以生成二維或者三維的人員逃生動畫，以方便展示和查看。
經過模擬可知，A座整樓的逃生時間為9分41秒，略高于經驗數值。
3 結束語
通過對建筑物內個體逃生的分析可得出發生突發事件時人員逃離的時間和最優路徑，為建筑設計提供了定量的依據，從而對建筑的設計和布局起到優化作用。本項目模擬遺憾的地方是由于時間的原因，未布置室內家具的布置，由于家具會阻礙人員撤離，所以對分析結果會有一定的影響。
參考文獻
[1] 李丹蕊，劉昕曄，申東郁.IES（VE）在綠色建筑評價中的適用淺析[C].第十七屆全國工程建設計算機應用大會.第十七屆全國工程建設計算機應用大會論文集.北京：中國中元國際工程有限公司，2014：3-5.
[2] GB50016-2014.建筑設計防火規范[S].北京：中國計劃出版社，2014.
[3] 汪璐.基于IES-VE模擬的夏熱冬冷地區辦公建筑 外遮陽效能研究[D].浙江大學，2013.
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