نوع مقاله : مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 گروه معماری،دانشکده معماری وشهرسازی،دانشگاه شهید بهشتی،تهران،ایران.(معاون وزیرعلوم تحقیقات وفناوری)

2 گروه معماری، دانشگاه فنی و حرفه ای، تهران، ایران

3 کارشناس ارشد مهندسی معماری، دانشگاه شهید رجایی، تهران

4 کارشناس ارشد مهندسی معماری، دانشگاه شهید بهشتی، تهران

چکیده

در سال‌های اخیر گسترش مراکز آموزش عالی و دانشگاه‌‌ها، رشد روزافزون تعداد دانشجویان و خوابگاه‌های دانشجویی را به دنبال داشته است. با توجه به تعداد زیاد دانشجویان در خوابگاه آتش‌‌سوزی و حادثه در این محیط‌‌ها به‌عنوان یک تهدید جدی به شمار می‌رود. در همین راستا اقدامات متعددی جهت محدودسازی و کاهش آسیب در محیط‌‌های خوابگاهی هنگام حادثه انجام‌شده که اقدامات سازه‌‌ای و غیر سازه‌ای را شامل می‌گردد. این اقدامات در ابتدا ایمنی را فراهم نموده و سپس پتانسیل محیطی را جهت تخلیه‌‌ی سریع (روز هنگام حادثه) ارتقا می‌‌دهد. لذا پژوهش‌‌های متعددی با شبیه‌‌سازی تخلیه‌‌ی اضطراری بر کاهش مدت‌زمان تخلیه متمرکزشده‌‌اند.‌‌ بدین منظور در این مقاله شبیه‌سازی تخلیه انسانی در خوابگاه دانشجویی بلوک 1 دختران دانشگاه شهید بهشتی (با شبیه‌‌سازی 178 دانشجو) هنگام حادثه در نرم‌افزار Pathfinder صورت پذیرفت. همچنین تحلیل عمق فیزیکی و عمق بصری با مبنا قرار دادن ورودی با نرم‌افزار Depth map جهت کاهش سلسه‌مراتب فضایی و دسترسی سریع‌‌تر، مورد سنجش قرار داده شد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که بهینه‌سازی مقدماتی خوابگاه با مبلمان و تجهیزات (اقدامات غیر سازه‌ای) شرط لازم برای ایمن‌‌سازی خوابگاه جهت تخلیه بوده، اما با توجه به تأثیر ناچیز آن در مدت‌زمان تخلیه (از 223.7 ثانیه به 219.8 ثانیه)، کافی نیست. ازاین‌رو بعد از بهینه‌‌سازی با مبلمان و تجهیزات، خوابگاه با دو روش بهینه‌‌سازی با مداخله‌‌ی سازه‌‌ای (احداث پله‌‌ی اضطراری با دو درب خروج) و کاهش جمعیت استفاده‌‌کنندگان نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. درروش اول با مداخله‌‌ی سازه‌‌ای، مدت‌زمان تخلیه از 219.8 ثانیه به 150.5 ثانیه کاهش یافت و در روش دوم نیز با کاهش جمعیت استفاده‌‌کنندگان در طبقات دوم و سوم از 4 نفر به 3 نفر، زمان تخلیه از 219.8 ثانیه به 178.8 ثانیه- کاسته شد که به‌عنوان روشی کم‌‌هزینه‌‌تر پیشنهاد گردید. در پایان نیز روشی جهت کارا نمودن ساختمان خوابگاه با توجه به پیکربندی فضایی جهت تخلیه اضطراری ارائه شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigating the configuration of efficient spaces with the safe evacuation approach of the building during the accident (Case Study: Student Dormitory)

نویسندگان [English]

  • Mohammad Taghi Nazarpour 1
  • ali khaki 2
  • Peyman BahramiDoost 3
  • Ahmad Heidari 4

1 Department of Architecture, Faculty of Architecture Urban Development, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran. (Deputy Minister of Science and Technology Research)

2 Department of Architecture Technical and Vocational University; Tehran; Iran

3 Master of Architecture Engineering, Faculty of Architecture and Urban Planning, ShahidRajaee University, Tehran

4 Master of Architecture Engineering, Faculty of Architecture and Urban Planning, ShahidBeheshti University, Tehran

چکیده [English]

In recent years, the expansion of higher education centers and universities has led to a growing number of students and student dormitories. Due to the large number of students in the dormitories, fires and accidents in these areas are considered as a serious threat. In this regard several measures have been taken to limit and reduce injury in dormitories in the event of an accident involving both structural and non-structural measures. These measures first provide safety and then enhance the environmental potential for rapid evacuation (i+n the event of an accident). Therefore, several studies have focused on reducing evacuation duration by simulating emergency evacuation. For this purpose, this paper simulates the human evacuation in the student dormitory of Block 1 of Shahid Beheshti University (with 178 students simulated) during the accident in Pathfinder software. In addition, physical depth and visual depth were analyzed by input-based Depth map software to reduce spatial hierarchy and faster access. The simulation results showed that preliminary optimization of the dormitory with furniture and equipment (non-structural measures) was a prerequisite for dormitory immunization to be evacuated, but due to its negligible effect on evacuation time (from 223.7 seconds to 219.8 seconds) it is not enough. Therefore, after optimization with furniture and equipment, the dormitory was evaluated with two methods of structural intervention (construction of emergency stairs with two exit doors) and reduction of the population of users. In the first method, with the structural intervention, the evacuation time was reduced from 219.8 seconds to 150.5 seconds, and in the second method by reducing the population of users in the end of second and third floors from 4 to 3 persons, evacuation time decreased from 219.8 seconds to 178.8 seconds which was suggested as a less expensive method. In the end, a method was proposed to make the dormitory work efficient with respect to the spatial configuration for emergency evacuation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Spatial configuration
  • safe evacuation
  • accident in building
  • fire
  • student dormitory
  1. Radoje jevtić(2015), simulation of evacuation –the case of electrotechnical school laboratory section, working and living environmental protection vol.12, no 2, 2015, pp. 253 – 260.
  2. Gao, R. A.G. Lia, X.P. Hao, W. Lei, Y. Zhao, and B. Deng. 2012. “Fire-induced Smoke Control via Hybrid Ventilation in a Huge Transit Terminal Subway Station. Energy and Buildings 45 (2): 280–289.
  3. Long, Zhang & Bo Lou (2017): Numerical simulation of dormitory building fire and personnel escape based on Pyrosim and Pathfinder, Journal of the Chinese Institute of Engineers.
  4. بشیری، مهسا و خواجه‌ای، سایما (1392)، کاهش آسیب­پذیری زلزله و خطر آتش‌سوزی در خوابگاه‌های دانشجویی مطالعه­ موردی: خوابگاه متأهلین دانشگاه شهید بهشتی، دو فصلنامه علمی و پژوهشی مدیریت بحران، شماره سوم، صص 15-25.
  5. Ebrahimi, Samira, (2009), The role of navvab expressway in the evacuation of view of passive defense thesis in the field of civil engineering, Supervisor: Dr. Seyed Behshid Husseini, University of Arts, School of Architecture and Urban Planning.
  6. طارقیان، حامدرضا (1383). مدل‌سازی تخلیه اضطراری با رویکرد شبیه‌سازی موازی، مجله دانش و توسعه، (15)، صص 25-46.
  7. طالعی محمد،سعادت سرشت محمد،منصوریان علی، احمدیان سمیه (1390)، مسیریابی بهینه در محیط GIS برای تخلیه اضطراری آسیب دیدگان از حوادث ناگهانی، پژوهش­های جغرافیای طبیعی (پژوهش­های جغرافیایی)، دوره 43، شماره 78، صص 83-100.
  8. 8. Wang, Z. L. M. Hua, D. Y. Xu, and X. H. Pan.(2014) “Simulation Research on Human Evacuation in Subway with a Single-point Fire Scenario.” Procedia Engineerin 84: 595–602.
  9. Ayala, P., A. Cantizano, C. Gutierrez-Montes, and G. Rein. 2013. “Influence of Atrium Roof Geometries on the Numerical Predictions of Fire Tests under Natural Ventilation Conditions.” Energy and Buildings 65: 382–390.
  10. Tan, L., M. Y. Hu, and H. Lin. (2015) “Agent-Based Simulation of Building Evacuation: Combining Human Behavior with Predictable Spatial Accessibility in a Fire Emergency.” Information Sciences 295: 53–66.
  11. Chi, J.H. (2014). “Using FDS Program and an Evacuation Test to Develop Hotel Fire Safety Strategy.” Journal of the Chinese Institute of Engineers 37 (3): 288–299.
  12. Glasa, J., L. Valasek, P. Weisenpacher, and L. Halada. 2013. “Cinema Fire Modelling by FDS.” Journal of Physics Conference Series 410 (1): 1–4.
  13. Bao, Y. Q. 2011. “Study on Fire Prevention Performance-based Design of a Large Underground Banquet Hall.” Applied Mechanics and Materials 94–96: 2065–2069.
  14. Papakonstantinou, D., Benardos, A., Kallianiotis, A., & Menegaki, M. (2016). Analysis of the crowd evacuation modeling approaches for the case of urban underground spaces. Procedia Engineering, 165, 602-609.‏
  15. Fang, T.-Y., J.-F. Yu, and J. Wang. (2013). “Study of Staircase Design Effects on Evacuation in Architectural Plane Design.” Journal of Applied Fire Science 22 (1): 69–80.
  16. Zhao, J., & Song, S. (2016). Research on Safe Evacuation Simulation of University Students’ Dormitory Buildings Based on Pathfinder. In Proceedings of 2015 2nd International Conference on Industrial Economics System and Industrial Security Engineering (pp. 493-499). Springer, Singapore.‏
  • فلاحی علیرضا، (1393)، کاهش آسیب­پذیری خوابگاه­های دانشجویی دانشگاه شهید بهشتی در برابر آتش‌سوزی و زلزله، صفه، دوره 24،شماره67؛ صص 77-100.
  1. Zheng, X., Zhong, T., & Liu, M., (2009) “Modeling Crowd Evacuation of a Building Based on Seven Methodological Approaches”, Building and Environment 44.3, pp. 437– 445
  2. Von Neumann, J. (1966). Theory of Self- Reproducing Automata. University of Illinois Press.
  3. Kneidl A, Thiemann M, Borrmann A, Ruzika S, Hamacher HW, Köster G, Rank E (2010). Bidirectional Coupling of Macroscopic and Microscopic Approaches for Pedestrian Behavior Prediction, In: Proceedings of the 5th International Conference on Pedestrian and Evacuation Dynamics, Gaithersburg, MD USA, 2010.
  4. Daoliang, Z., Lizhong, Y., & Jian, L. (2006) “Exit dynamics of occupant evacuation in an emergency”, Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, No. 363(2), pp. 501-511.
  • میر سعیدی، لیلا و آزاده شمس، (۱۳۹۶)، تبیین عوامل مؤثر بر تخلیه اضطرارى ساختمان در آتش­سوزى،فصلنامه دانش پیشگیری و مدیریت بحران 8 (1)، دوره هشتم، شماره اول، صص 43-53.
  1. Korhonen, T.: Fire Dynamics Simulator with Evacuation: FDS+Evac, Technical Reference and User’s Guide (FDS 6.1.0, Evac 2.5.0, draft), VTT Technical Research Centre of Finland, 2014.
  2. Helbing, D., Farkas, I., Molnár, P., and Vicsek,T., “Simulating of Pedestrian Crowds in Normal and Evacuation Situations”, Pedestrian and Evacuation Dynamics, Schreckenberg, M. and Sharma, S.D. (eds.), Springer, Berlin, 2002, pp. 21–58.
  3. Helbing, D., and Molnár, P., “Social force model for pedestrian dynamics”, Physical Review E 51:4282–4286 (1995).
  4. Grigoraş z. c (2014), analysing the human behavior in a fire drill. comparison between two evacuation software: fds+evac and pathfinder, international scientific conference cibv 2014 7-8 november 2014, braşov.
  5. Li, D., & Han, B. (2015). Behavioral effect on pedestrian evacuation simulation using cellular automata. Safety science, 80, 41-55.‏
  6. Werner, T., and Helbing, D., “The social force pedestrian model applied to real life scenarios”, Pedestrian and Evacuation Dynamics – Proceedings of the Seconnd International Conference, University of Greenwich, London, 2003, pp. 17–26.
  7. Lei, W., Li, A., Gao, R., & Wang, X. (2012). Influences of exit and stair conditions on human evacuation in a dormitory. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 391(24), 6279-6286.‏

30.پیله­ور، علی، عطایی، سینا، زارعی، عبدالله (1391). بررسی تأثیر میان‎کنش فضایی بر تعادل فضایی در ساختار شهری بجنورد با استفاده از فن چیدمان فضا، پژوهش‌های جغرافیای انسانی، 44 (79), صص 87-102.

31.کمالی پور، حسام و معماریان، غلامحسین و فیضی، محسن و موسویان، محمد فرید (1391)، ترکیب شکلی و پیکره‌بندی فضایی در مسکن بومی، مقایسه‌ تطبیقی عرصه بندی فضای مهمان در خانه‌های سنتی کرمان. مجله مسکن و محیط روستا، شماره 31، صص 3-16.

32.یزدان فر، عباس، موسوی، مهناز و هانیه زرگر دقیق. (1391). «تحلیل ساختار فضایی شهر تبریز در محدوده بارو با استفاده از تکنیک اسپیس سینتکس»، ماهنامه بین‌المللی راه و ساختمان، 67، 69-58.

  1. Turner, A. (2001, May). A program to perform visibility graph analysis. In Proceedings of the 3rd Space Syntax Symposium, Atlanta, University of Michigan (pp. 31-1).‏
  1. Griz, C & L, Amorim (2015), when luxury is necessary, Apartment projects in Recife – Brazil, Proceedings of the 10th International Space Syntax Symposium, London.
  2. Bustard W (1997). Space Evolution and Function in the Houses of Chaco Canyon, Proceedings of the 1th International Symposium on Space Syntax, London.
  • وزارت راه و شهرسازی، دفتر امور مقررات ملی ساختمان، (1380)، حفاظت ساختمان‌ها در برابر حریق: مبحث سوم مقررات ملی ساختمان، تهران: انتشارات وزارت راه و شهرسازی، دفتر امور مقررات ملی ساختمان.
  • وزارت راه و شهرسازی، دفتر امور مقررات ملی ساختمان، (1392) راهنمای مبحث سوم حفاظت ساختمان‌ها در برابر حریق، تهران: انتشارات وزارت راه و شهرسازی، دفتر امور مقررات ملی ساختمان.
  • مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، (1389). آیین‌نامه محافظت ساختمان‌ها در برابر آتش (پیشنهادی)، تهران: انتشارات مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، نشریه شماره 444، چاپ سوم.
  • بختیاری، سعید؛ زمانی، مجید؛ قاسم‌زاده، سهیل؛ تسنیمی، مسعود، (1389). راهنمای آیین‌نامه محافظت ساختمان‌ها در برابر آتش، تهران: انتشارات مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، نشریه شماره 445، چاپ دوم.
  1. Hillier, B. & Hanson, J. (1984), The Social Logic of Space, Cambridge University Press: Cambridge. pp. 108
  • نظرپور، محمدتقی؛ حیدری، احمد و سلیمی، مرضیه. (1397). تأثیر پیکربندی فضایی خوابگاه‌های دانشجویی بر ترجیحات فضایی دانشجویانمعماری و شهرسازی آرمان‌شهر، 11(25)، صص 209-223.
  1. Zhang, T., Hua, W., & Xu, Y. (2019). “Seeing” or “Being Seen”: Research on the Sight Line Design in the Lion Grove Based on Visitor Temporal–Spatial Distribution and Space Syntax. Sustainability, 11(16), 4348.
  2. S. Fire Administration. (USFA). (2007). Firefighter Fatalities in the United States in 2007. By U.s. Department of Homeland Security, Federal Emergency Management Agency.
  3. (n.d.). (2014). Campus and Dorm Fires. Retrieved from NFPA Safety Information. By Tracy Golinveaux.
  4. Flynn, J. (2009). Structure Fires in Dormitories, Frater-nities, Sororities, and Barracks. Quincy, MA: NFPA.
  5. Nazarpour, M. T. (2013). The Effect of Physical Space of Student Dormitories on General Health of Students, Faculty of Architecture and Urban Development, Shahid Beheshti University, Ph.D., 2013. (In Persian).
  6. Ronchi, E., & Nilsson, D. (2014, February). Modelling total evacuation strategies for high-rise buildings. In Building Simulation (Vol. 7, No. 1, pp. 73-87). Springer Berlin Heidelberg.