Глава XIII. Эвакуация людей из зданий

Передвижение людей как функция присуща всем помещениям зданий и сооружений, связанных с пребыванием в них человека. Для большинства помещений перемещения людей являются вспомогательной функцией и для ее осуществления выделяются специальные площади в составе помещений (проходы между оборудованием, входы и выходы), а для значительной части помещений, называемых коммуникационными помещениями или помещениями связи (коридоры, лестницы, вестибюли, фойе, кулуары и т.п.), перемещение людей является основным функциональным процессом. Коммуникационные помещения в зданиях занимают значительную площадь, составляющую в ряде случаев 30% и более от рабочей площади здания. Для большой группы зданий и сооружений движение людей является основным функциональным процессом и от его правильной организации зависит их рациональное объемно-планировочное решение.

В отличие от других функций движение людей имеет ту особенность, что его значение резко меняется в различные периоды эксплуатации здания. Так, даже для тех помещений, где эта функция является лишь вспомогательной, в период загрузки и эвакуации помещения движение людей становится основной функцией. При загрузке и эвакуации здания характерно одновременное перемещение значительного количества людей в одном направлении.

Особое значение приобретает движение людей во время возникновения пожара в здании, аварии или какого-либо стихийного бедствия. В этом случае от правильной организации движения и состояния коммуникационных помещений зависит жизнь людей. Поскольку возникновение пожара возможно в любом помещении, то учет аварийной эвакуации людей обязателен для любого помещения и в целом здания или сооружения.

Таким образом, создание оптимальных условий для осуществления функциональных процессов, соответствующих назначению здания или помещения, требует учета движения людей как в условиях нормальной эксплуатации здания, так и при его аварийной эвакуации. Как в том, так и в другом случае следует стремиться к созданию оптимальных параметров участков для перемещения людей из коммуникационных помещений.

13.1. Критерии и предельные состояния путей движения

Специфическим и определяющим фактором при проектировании коммуникационных путей становится перемещение человека и размещение оборудования. Основным критерием этого фактора является свобода перемещений человека, которая зависит прежде всего от габаритов и количества людей, одновременно находящихся на данном участке пути, конфигурации и площади участка.

Исследования габаритов человека показали, что антропометрические размеры имеют статистически нормальное распределение и поэтому их средние значения применяются в качестве расчетных при проектировании предметов, используемых человеком.

Рис. 13.1. Габариты человека условного среднего роста 1,75 м

На рис. 13.1. приведены габариты человека условного среднего роста 175 см в статичном состоянии. Естественно, что габариты человека зависят также от его возраста, вида одежды и вида груза, который он имеет при себе. С учетом приведенных данных и назначается минимально необходимая ширина путей движения, когда они одновременно используются одним или несколькими людьми. Назначенные таким образом размеры участков коммуникационных путей создают необходимую свободу для движения одиночных или небольших групп людей, что обеспечивает так же и экономичный расход площади на пути передвижения людей. При движении большого количества людей изменяется и само понятие свободы перемещения. Требуется обеспечить свободу перемещения людей относительно друг друга так, чтобы они не сталкивались и не задевали один другого. Таким образом, плотность размещения людей на площади коммуникационного помещения является показателем свободы перемещения, а следовательно, и критерием комфортности движения. Плотность D (в чел/м²) может быть выражена формулой

N

D = ––––,

F

где N – количество людей, находящихся на участке данной площади, чел.;F – площадь пути коммуникационного участка, м².

Таблица 13.1

Площадь горизонтальной проекции человека

Возраст, одежда человека и вид груза	Площадь горизонтальной проекцииf, м2
Взрослый:
в летней одежде	0,10
в демисезонной одежде	0,113
в зимней одежде	0,125
с ребенком па руках	0,285
с рюкзаком	0,315
с легким свертком	0,235
Подросток	0,07 – 0,09
Ребенок	0,04 – 0,05

Габариты человека, зависящие от его возраста и вида одежды, позволяют на одном и том же участке одинаковое количество людей может занимать большую или меньшую площадь, оставляя соответственно меньшую или большую площадь участка свободной для перемещений. Следовательно, для более точной оценки свободы перемещений необходимо определять плотность размещения людей не только с учетом их количества, но и с учетом занимаемой ими площади. Если площадь горизонтальной проекции человека N_fобозначить через табл., то формула определения плотности (в м²/м²) примет вид

(N_f)

D = –––––––.

F

Эта формула справедлива, когда состав находящихся на данном участке людей однороден, т. е. они имеют одинаковые площади горизонтальных проекций. Если же площади горизонтальных проекций людей различны, то формула принимает вид

где N_п – количество людей, имеющих площадь горизонтальной проекцииf_n .

Последние две формулы позволяют определить плотность не только с учетом количества людей, их возраста и типа одежды, но и с учетом вида груза у людей.

Определим, например, плотность размещения 100 человек взрослых людей в демисезонной одежде с легкими свертками на участке длиной L = 10 м и шириной б = 2,5 м. Для этого по табл. 7 определяем соответствующее значениеf= 0,235 м²и затем по формуле находим

Если возникает необходимость перейти к оценке плотности в чел/м², то нужно полученную плотность разделить наf, т. е. в данном примереD = 0,94/f= 0,94/0,235 = 4 чел/м².

Исследованиями установлено, что плотность размещения людей при движении может изменяться в широких пределах: от величины, близкой к нулю, до 1,14–1,15 м²/м². При плотности до 0,05 м²/м²человек имеет полную свободу движения как по направлению, так и при желаемой ему скорости; при плотности в диапазоне 0,05 <D < 0,15 человек не может свободно менять направление своего движения и вынужден уже считаться со скоростью движения окружающих его людей; при плотности выше 0,15 м²/м²человек начинает чувствовать, что ему мешают рядом идущие люди; при дальнейшем увеличении плотности соприкосновения людей друг с другом становятся настолько частыми, что практически люди начинают двигаться слитно; при плотностях, приближающихся к 1 м²/м²(D > 0,92), наблюдаются уже постоянные силовые воздействия людей друг на друга, вследствие чего изменяется форма горизонтальной проекции человека и свободное пространство между людьми исчезает; при плотностях выше 1 м²/м²люди так сильно сжимают друг друга, что изменяется не только форма, но и уменьшается площадь горизонтальной проекции.

При высоких плотностях силовые воздействия людей друг на друга настолько значительны, что часть людей может не касаться ногами земли и их сносит общим потоком двигающихся людей. Плотности порядка 1,15 м²/м² (11–12 взрослых людей в домашней одежде на 1 м² площади) следует считать физически предельными (D_ф.п). При этих плотностях силовые воздействия могут достигать таких величин, что возможны повреждения человеческого организма, кончающиеся смертельным исходом. В литературе этот эффект носит название «эффект насоса». Человек погибает от удушья без телесных повреждений.

Приведенные соотношения между свободой перемещения человека и плотностью дают возможность использовать плотность в качестве объективного критерия оценки комфортности движения. Если величина предельно допустимой или нормируемой плотности установлена, то площадь каждого участка коммуникационных путей должна быть такой, чтобы на нем плотность не превышала установленной предельной величины. Если в процессе проектирования окажется, что величина расчетной плотности (D_p) превышает установленную предельную величину (D_пp), то следует считать, что коммуникационные пути не удовлетворяют требованиям по комфортности движения.

Таким образом, состояние путей движения, при котором они перестают удовлетворять предъявляемым к ним эксплуатационным требо­ваниям по комфортности движения, является расчетным предельным состоянием, т. е. расчетом должно проверяться соблюдение условия D_p ≤D_пp для каждого участка пути.

Конкретные значения предельной плотности (D_пp) зависят от назначения здания и экономических возможностей. Следует считать совершенно недопустимой возможность образования физически предельных плотностей (Dф.п) из-за возможных при движении людских потоков травм. Установлено общее ограничениеD_пp ≤ 0,92, так как плотность, равная 0,92 м²/м², является верхней границей слитного движения, при котором имеются силовые воздействия людей друг на друга, но они не приводят еще к уменьшению площади горизонтальной проекции людей из-за взаимного сжатия. Диапазон практически рассматриваемых при проектировании плотностей ограничен величинами от 0 доD_max = 0,92.

Образование высоких плотностей наиболее вероятно и наиболее опасно при аварийной эвакуации, когда люди стремятся быстрее уйти от источника опасности, возбуждены и прилагают максимум усилий. Любая задержка в движении при аварийной эвакуации может привести к образованию перед препятствием скопления людей с физически предельными плотностями. При этом возможно возникновение паники, т. е. такого психофизиологического состояния людей, когда они перестают контролировать свои действия.

Естественное стремление людей быстрее уйти от источника опасности диктует необходимость сократить до возможного минимума время их пребывания в опасной зоне. Для каждого объекта существует время , t_6, безопасного пребывания людей в зоне опасности. Расчётное время эвакуации должно быть меньше этого времени. Для примера время безопасного пребывания актёров и зрителей в здании художественного театра МХТ им. А. П.Чехова, составляет соответственно,t_ба = 1.5 мин., t_бз = 2.0 мин.

При пожаре источниками опасности для людей могут быть тепловые воздействия и отравляющие газы, выделяющиеся при сгорании, происходит очень быстрое повышение температуры и увеличение концентрации отравляющих веществ до величин, представляющих смертельную опасность для организма. Время, за которое создаются опасные условия, исчисляется минутами и зависит от вида горящих материалов или веществ, их теплоты горения, весовой скорости выгорания и линейной скорости горения. От объема помещения зависит время безопасного пребывания в нем: чем больше объем помещения, тем больше это время. Величина t₆ для помещений различного назначения не одинакова, но не превышает 3–4 мин.

Пути эвакуации должны обеспечивать возможность людям поки­нуть помещение за время tэ, не превышающееt_np, являющееся критерием безопасности для людей. Это условиеtэ ≤t_np– еще одно расчетное предельное состояние путей движения.

Предельная продолжительность эвакуации может регламентироваться не только противопожарными требованиями, но и технологическими или эксплуатационными условиями.