بررسی نقش ویژگی‌های کالبدی ساختمان‌های آموزشی در مدت زمان تخلیه اضطراری هنگام حوادث

نوع مقاله : مقاله علمی - پژوهشی

نویسنده

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

چکیده

جمعیت و تراکم زیاد انسانی در ساختمان مدارس سبب شده که اهمیت بررسی این فضاها از نظر تخلیه ایمن و فوری دانش ­آموزان در هنگام حادثه ضروری به نظر رسد. از این­ رو برای کاهش مدت‌زمان تخلیه در این­گونه فضاها به شبیه ­سازی تخلیه اضطراری نیاز است. بدین منظور، در این مقاله و چارجوب ارائه‌شده در آن به شبیه ­سازی تخلیه انسانی در یک­ مدرسه (از نقشه­ های تیپ سازمان ­نوسازی مدارس؛ با 2 ­طبقه و با شبیه ­سازی 345 نفر کاربر) به هنگام حادثه اقدام شد و بدین منظور از نرم‌افزار پس‌فایندر استفاده شد. مدت‌زمان تخلیه برای مدرسه یادشده 131 ثانیه حاصل شد. با توجه به آنکه ویژگی‌های کالبدی به‌عنوان یکی از مهمترین عوامل تأثیرگذار بر مدت‌زمان تخلیه مطرح است، از این‌رو در این پژوهش 2 عامل مهم کالبدی شامل ارتفاع و طول ساختمان ارزیابی شد. نتایج نشان داد که با افزایش ارتفاع ساختمان (3 طبقه کردن و رسیدن به 516 نفر کاربر) مدت‌زمان با افزایش 66 درصدی به 217 ثانیه رسیده که ناایمن است و با افزایش ارتفاع به 4 طبقه (687 نفر کاربر) این مقدار با افزایش 135 درصدی به 307.8 ثانیه می­رسد که وضعیت خطرناکی را رقم می‌زند. نصب دستگاه پله فرار جداگانه هم این مدت‌زمان را تنها تا 249.5 ثانیه پایین آورده که این مقدار هم در حاشیه امن قرار ندارد؛ اما افزایش طول ساختمان (با 515 نفر کاربر) با توجه به آن که بر خلاف افزایش ارتفاع ساختمان کمتر بر تراکم دانش ­آموزان به‌ویژه در راه‌پله اثر گذاشته، تأثیر به نسبت بیشتری (در مقایسه با گسترش عمودی ساختمان) در کاهش مدت‌زمان تخلیه اضطراری دارد (مدت‌زمان 178 ثانیه جهت تخلیه کامل). از این‌رو پیشنهاد می‌شود برای ایجاد ساختمان‌های ایمن در برابر حادثه در صورت امکان گسترش ساختمان از طول و به‌ شکل افقی باشد.
 
 
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating the Role of Physical Properties of Typical Educational Buildings during Emergency Evacuation During Accidents

نویسنده [English]

  • ali khaki
Department of Architecture Technical and Vocational University; Tehran; Iran
چکیده [English]

The overcrowding in the school building make the importance of examining evacuation of students in the accident.  To this end, this paper  provide a simulation of human evacuation in a school sample (from school organization type maps, with 2 stories - and with 345 ) at the time of the accident. Pathfinder software was used for this purpose and the evacuation time for the above-mentioned school was 131 seconds. Since physical characteristics are considered as one of the most important factors affecting the duration of evacuation, therefore in this study two important physical factors including height and building length were evaluated.
The results showed that with increasing of height of the building (3 floors and 516 users) the time increased by 66% to 217 seconds, which is unsafe and by increasing the height to 4 floors (687 users) this would increase by 135% to 307.8 seconds, which would create a dangerous situation. Installation of a separate emergency stair also reduced this time to just 249.5 seconds, which is not on the safe time. But increasing the length of the building (with 515 users) given that, unlike the height of the building, it has less impact on the density of the students (especially on the staircase) and it has a greater effect on reducing the duration of emergency evacuation (Compared to vertical expansion of the building). Therefore it is recommended that  If possible extend the building from the (horizontal) length  was considered.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Physical
  • educational spaces
  • safe evacuation
  1. Spearpoint, M. J. (2012). Network modeling of The Station Nightclub fire evacuation. Journal of fire protection engineering, 22(3), 157-181.‏
  2. Joo, J., Kim, N., Wysk, R. A., Rothrock, L., Son, Y. J., Oh, Y. G., & Lee, S. (2013). Agent-based simulation of affordance-based human behaviors in emergency evacuation. Simulation Modelling Practice and Theory, 32, 99-115.‏
  3. Alizadeh, R. (2011). A dynamic cellular automaton model for evacuation process with obstacles. Safety Science, 49(2), 315-323.‏
  4. Ma, J., Lo, S. M., & Song, W. G. (2012). Cellular automaton modeling approach for optimum ultra high-rise building evacuation design. Fire Safety Journal, 54, 57-66.‏
  5. Wei, Y. F., Shi, W., & Song, T. (2012). Approach to effect of obstacle on pedestrian evacuation with a small-grid lattice gas model. Procedia Engineering, 31, 1077-1082.‏
  6. Guo, X., Chen, J., You, S., & Wei, J. (2013). Modeling of pedestrian evacuation under fire emergency based on an extended heterogeneous lattice gas model. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 392(9), 1994-2006.‏
  7. Ezaki, T., Yanagisawa, D., Ohtsuka, K., & Nishinari, K. (2012). Simulation of space acquisition process of pedestrians using proxemic floor field model. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 391(1-2), 291-299.‏
  8. Xie, D. F., Gao, Z. Y., Zhao, X. M., & Wang, D. Z. W. (2012). Agitated behavior and elastic characteristics of pedestrians in an alternative floor field model for pedestrian dynamics. Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications, 391(7), 2390-2400.‏
  9. Zheng, X., Zhong, T., & Liu, M. (2009). Modeling crowd evacuation of a building based on seven methodological approaches. Building and Environment, 44(3), 437-445.‏
  10. Fang, Z. M., Song, W. G., Zhang, J., & Wu, H. (2012). A multi-grid model for evacuation coupling with the effects of fire products. Fire Technology, 48(1), 91-104.‏
  11. Weng, W. G., Pan, L. L., Shen, S. F., & Yuan, H. Y. (2007). Small-grid analysis of discrete model for evacuation from a hall. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 374(2), 821-826.‏
  12. Zheng, Y., Jia, B., Li, X. G., & Zhu, N. (2011). Evacuation dynamics with fire spreading based on cellular automaton. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 390(18-19), 3147-3156.‏
  13. Thunderhead Engineering, (2012). Technical Reference of Pathfinder.
  14. Thunderhead Engineering,( 2011). User Manual of Pathfinder.
  15. Ding, Y., & Yang, L. (2013). Occupant evacuation process study of public buildings based on computer modeling and simulation. Journal of applied fire science, 23(3), 365-380.‏
  16. Bao, Y. Q. (2011). Study on fire prevention performance-based design of a large underground banquet hall. In Applied Mechanics and Materials (Vol. 94, pp. 2065-2069). Trans Tech Publications Ltd.‏
  17. Fang, T., Yu, J., & Wang, J. (2012). Study of staircase design effects on evacuation in architectural plane design. Journal of applied fire science, 22(1), 69-80.‏
  18. 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.‏
  19. Korhonen, T. (2018). 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,.
  20. طارقیان، حامدرضا (1383). مدل‌‌سازی تخلیه اضطراری با رویکرد شبیه‌سازی موازی، مجله دانش و توسعه، (15)، صص 25-46.
  21. Bonabeau, E. (2002). Agent-based modeling: Methods and techniques for simulating human systems. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 99, 7280–7287.
  22. Ebrahimi, Samira. (2009). The role of navvab express way 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.
  23. Conca, A., & Vignolo, M. G. (2012). Pedestrian flow analysis in emergency evacuation. In of the Euro Working Group on Transportation International Scientific Conference.‏
  24. میرسعیدى, لیلا و شمس، آزاده (1396). تبیین عوامل مؤثر بر تخلیه اضطرارى ساختمان در آتش‌وزى، فصل‌نامه دانش پیشگیری و مدیریت بحران، 8 (1)، دورة هشتم، شمارة اوّل، صص 43-53.
  25. Ng, C.M., & Chow, W.K. (2006). A Brief Review on the Time Line Concept in Evacuation. International Journal on Architectural Science, 7(1), 1-13
  26. Ko, S.Y. (2003). Comparison of Evacuation Times Using Simulex and Evacuationz based on Trial Evacuations.

Doctoral Dissertation, Department of Civil Engineering, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand.

  1. 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 مقررات ملی ساختمان.
  2. 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 مقررات ملی ساختمان.
  3. مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، (1389). آیین نامه محافظت ساختمان‌ها در برابر آتش(پیشنهادی)، تهران، انتشارات مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن (نشریه شماره ض444 ، چاپ سوم).
  4. بختیاری، سعید، مجید‌زمانی، سهیل، قاسم زاده، قاسم‌زاده، مسعود و تسنیمی، عباسعلی. (1389). راهنمای آیین‌نامه محافظت ساختمان‌ها در برابر آتش، تهران: مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن.
  5. Jevtić, R. B. [2015]. The simulation of sanitary objects evacuation: An example of hotel 'Radon' in Niška Banja. Tehnika, 70(3), 545-550.
  6. رضابیگی داورانی, عصمت، کیارسی، مریم و دانشی، سلمان (1398). علل و پیامدهای حوادث آتش‌سوزی در مدارس ایران طی مهروموم‌های 1376 تا 1397،نهمین کنگره بین‌المللی سلامت در حوادث و بلایا، تهران، وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی.
  7. تقوایی، مسعود و جوزی خمسلویی، علی (1389). مدیریت بحران شهری و تخلیه اضطراری جمعیت در مدارس ناحیه 2 آموزشی کلانشهر اصفهان، مطالعات مدیریت شهری،دوره10 , شماره 34 #g00638 27-44 .
  8. شمسی، آزاده، میر سعیدی، لیلا و فرخ زاد، کیوان. (1395). بررسی کارآیی راه‌های خروج ساختمان در تخلیه اضطراری آتش به روش تحلیل نرم‌افزاری (نمونه موردی: یک مدرسه در تهران)، نشریه معماری و شهرسازی ایران، شماره 12، 5-14.
  9. بشیری، مهسا و خواجه‌ای، سایما (1392). کاهش آسیب­پذیری زلزله و خطر آتش‌سوزی در خوابگاه‌های دانشجویی مطالعه­ی موردی: خوابگاه متأهلان دانشگاه شهید بهشتی، دوفصل‌نامه علمی و پژوهشی مدیریت بحران، شماره سوم، صص 15-25.
  10. فلاحی، علیرضا (1393). کاهش آسیب‌پذیری خوابگاه‌های دانشجویی دانشگاه شهید بهشتی در برابر آتش‌سوزی و زلزله، صفه، دوره 24،شماره  67 ; صص 77-100.
  11. Fahy, R. (2005). available data and input in to models , MD, Peacock, R. D. Kuligowski, E. D., Workshop on Building Occupant Movement During Fire Emergencies, NIST SP 1032, Gaithersburg, pages 62-67. fire.nist.gov/bfrlpubs/fire05/PDF/ f05023.pdf.
  12. Zhang, J., Song, W., & Xu, X. (2008). Experiment and multi-grid modeling of evacuation from a classroom. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 387(23), 5901-5909.
  13. Shi, L., Xie, Q.,Cheng, X., & Zhang, R.( 2009). Developing a data base for emergency evacuation model, Building and Environment,44(8), Pages 1724-1729.
  14. Kucher, A., Krasnov, I., & Bromberg, Y. (1987). S. Patent No. 4,640,384. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.‏
  15. Pauls, J. (1987). Calculating evacuation times for tall buildings. Fire Safety Journal, 12(3), 213-236.
  16. Sheeba, A. A., & Jayaparvathy, R. (2019). Performance modeling of an intelligent emergency evacuation system in buildings on accidental fire occurrence, Safety science, 112, 196-205.
  17. Gu, Z., Liu, Z., Shiwakoti, N., & Yang, M. (2016). Video-based analysis of school students’ emergency evacuation behavior in earthquakes, International journal of disaster risk reduction, 18, 1-11.
  18. Ding, N., Zhang, H., & Chen, T. (2017). Simulation-based optimization of emergency evacuation strategy in ultra-high-rise buildings. Natural hazards, 89(3), 1167-1184.‏
  19. Li, W., Li, Y., Yu, P., Gong, J., Shen, S., Huang, L., & Liang, J. (2017). Modeling, simulation and analysis of the evacuation process on stairs in a multi-floor classroom building of a primary school. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 469, 157-172.