教學樓設計思路(教學樓設計構(gòu)思)

新余鋼結(jié)構(gòu)設計公司 2周前 ( 11-23 16:41 ) 6143 搶沙發(fā)

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本文目錄一覽：

1、房屋建筑學課程設計說明書，教學樓設計，急用哈?。?！
2、教學樓設計開題報告范文
3、教學樓疏散都有哪些模型? 各有什么適用范圍
4、求幼兒園三棟教學樓的名字，和設計思路？

房屋建筑學課程設計說明書，教學樓設計，急用哈！?。?/h2>
任務書—題目2：十二班中學教學樓方案設計
一、目的要求
　為配合《房屋建筑學》第一至第四章理論教學，進行一次建筑方案設計，培養(yǎng)學生綜合運用建筑設計原理去分析問題和解決問題，從中了解方案設計的方法和步驟。
二、設計條件
1.修建地點：本建筑位于中小城市或工礦區(qū)新建的職工住宅區(qū)內(nèi)，地段情況可參考提供的地形圖，亦可自己另選地段。
2.房間名稱及使用面積
3.總平面設計：
（1）教學樓：占地面積按設計
（2）運動場：設250m環(huán)形跑道（附100m直跑道），田徑場1個，籃球場2個，排球場1個。
（3）綠化用地（兼生物園地）：300～500m2
4.建筑標準：
（1）建筑層數(shù)：1～4層
（2）層高：教學用房3.6～3.9m　辦公用房3.0～3.4m
（3）結(jié)構(gòu)：混合結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)
（4）門窗：木門、鋁合金窗(或塑鋼窗)
（5）裝修：根據(jù)當?shù)厣鐣?jīng)濟狀況，自行確定。
（6）走道寬（軸線尺寸）：2.4～3.0m（中間走道），1.8～2.1m（單面走道）。
（7）采光：教室窗地比為1/4，其他用房為1/6～1/8。
（8）衛(wèi)生：設室內(nèi)廁所（蹲式大便器、小便槽或小便斗），數(shù)量按男女學生各半計算。
男廁所：40～50人一個大便器，兩個小便斗（或1m長小便槽）。
女廁所：20～25人一個大便器。
三、設計內(nèi)容及深度
　本設計按方案設計深度要求進行，用AUTOCAD軟件計算機制圖，2#圖紙兩張。完成下列內(nèi)容：
1.平面圖：各層平面，比例1:100～1:200
（1）底層各入口要畫出踏步、花池、臺階等。
（2）尺寸標注為兩道，即總尺寸與軸線尺寸。
（3）確定門窗位置、大?。ò幢壤嫞蛔⒊叽纾┘伴T的開啟方向。
（4）樓梯要按比例尺寸畫出梯段、平臺及踏步，并標出上下行箭頭。
（5）標出剖面線及編號。
（6）注明房間名稱。
（7）標圖名及比例。
2.立面圖：入口立面及側(cè)立面，比例1:100～1:200。
（1）外輪廓線畫中粗線，地坪線畫粗實線，其余畫細實線。
（2）注明圖名及比例。
3.剖面圖：1～2個剖面，比例1:100。
（1）剖切部分用粗實線，看見部分用細實線；地坪為粗實線，并表示出室內(nèi)外地坪高差。
（2）尺寸標兩道，即各層層高及建筑總高。
（3）標高：標注各層標高，室內(nèi)外標高。
（4）標圖名及比例。
4.總平面設計作與否，可以酌情掌握。
5.主要技術(shù)經(jīng)濟指標：總建筑面積、平均建筑面積（校舍總面積/學生總?cè)藬?shù)）、平面系數(shù)K（使用面積/建筑面積）等。
四、設計基礎知識
五、設計方法與步驟
1.分析研究設計任務書，明確目的要求及條件，根據(jù)題目所給條件，算出各類房間所需數(shù)目及面積和廁所蹲位數(shù)。
2.帶著問題學習設計基礎知識和任務書上所提參考資料，參觀已建成的同類建筑，擴大眼界，廣開思路。
3.在學習參觀的基礎上，對設計要求、具體條件及環(huán)境進行功能分析，從功能角度找出各部分、各房間的相互關(guān)系及位置。
4.進行塊體設計，即將各類房間所占面積粗略地估計平面和空間尺寸，用徒手單線畫出初步方案的塊體示意（比例1:500或1:200）。
在進行塊體組合時，要多思考，多動手（即多畫），多修改。從平面入手，但應著眼于空間。先考慮總體，后考慮細部，抓住主要矛盾，只要大布局合理就行了。
5.在塊體設計基礎上，劃分房間，進一步調(diào)整各類房間和細部之間的關(guān)系，深入發(fā)展成為定稿的平、立、剖面草圖，比例為1:100～1:200。
土木工程專業(yè)畢業(yè)設計任務書
一、項目名稱：多層教學樓
二、項目地點：長春市
三、項目簡介：
本工程位于本市某中學校園內(nèi)一平坦地段。建筑性質(zhì)為單一教學群體，用做全校公用流動教室，以滿足文化、美術(shù)、音樂實驗等教學需要；結(jié)構(gòu)形式為全框架結(jié)構(gòu)。
四、基本要求：
1、認真貫徹“適用、安全、經(jīng)濟、美觀”的設計原則。
2、進一步掌握建設的內(nèi)容、方法和步驟，充分考慮影響設計的各種因素。
3、了解和運用有關(guān)建筑設計和結(jié)構(gòu)設計規(guī)范和規(guī)定。
4、認真選擇結(jié)構(gòu)形式及進行合理的結(jié)構(gòu)布置，掌握框架結(jié)構(gòu)的計算方法和要求。
5、認真繪制設計圖和編寫說明書、計算書。
6、外文摘要完整、準確、通順、清晰、簡潔。其中英文不少于2000個印刷符號，日文不少于600個印刷符號。
7、編制施工組織設計，其說明書要求內(nèi)容全面、條理清晰、書寫工整；
8、編制施工進度計劃表，采用統(tǒng)一表格，用HB鉛筆繪制；
9、繪制施工平面圖，可采用手繪或計算機繪圖（必須手繪草圖），比例1：200-1：500。
五、設計條件：
1、自然條件
（1）地勢平坦（地段圖由指導教師給定）；
（2）地質(zhì)資料：場地土類別、地質(zhì)勘察資料由指導教師給出；
（3）抗震設防要求：按7度考慮；
（4）主導風向：西南風；
（5）土壤凍結(jié)深度：-1.62m。
2、設備條件
電力，供水，排水，供熱均由城市系統(tǒng)引入。
3、建筑規(guī)模
4-5層，可局部6層。
建筑總面積4000平方米+5%，建筑等級2級，耐火等級不低于2級。
4、房間組成及要求
普通教室 56-62㎡ 18個
階梯教室 250㎡ 1個
實驗教室 120㎡ 3個
音樂教室 70-80㎡ 1個
樂器庫 15-20㎡ 1個
美術(shù)教室 120㎡ 1個
視聽室 120㎡ 1個
電教室 120㎡ 1個
電教器材庫 20㎡ 1個
計算機教室 100㎡ 1個
科技活動室 15-20㎡ 4個
廣播室 12-16 1個
語言教室 80-90 2個
語言控制室 15-20 1個
教師休息室 14-18㎡每層1個
門衛(wèi)、收發(fā)室、開水間、雜物間自定
衛(wèi)生間按規(guī)范標準定
建筑層高：底層≥3.6m，標準層≥3.9m
六、設計內(nèi)容
（一）建筑部分
1、完成下面內(nèi)容：
（1）建筑平面功能劃分；
（2）建筑材料選用及建筑尺寸確定；
（3）防水、防潮、節(jié)能與保溫等具體構(gòu)造及做法；
（4）建筑構(gòu)造。
2、完成下列圖紙繪制：
（1）總平面圖、設計說明、圖紙目錄、門窗表、裝飾材料做法表　
（2）底層平面圖 1：100
（3）標準層平面圖 1：100
（4）剖面圖（1~2個） 1：100
（5）立面圖（1個） 1：100
（6）樓梯詳圖 1：50
（7）主要節(jié)點構(gòu)造詳圖（3~4個） 1：20
注：1）樓梯詳圖包括底層、標準層、頂層樓梯間平面放大圖。
2）墻身詳圖包括外墻檐口、圈梁、過梁、窗臺、勒腳、散水、臺階、雨篷。
七、參考書目：
（一）建筑部分
1、《房屋建筑學》傅信祁廣士奎主編第二版中國建筑工業(yè)出版社
2、《房屋建筑學》張一弘金虹柴廣義主編東北大學出版社
3、《中小學建筑設計圖集》南京工學院建筑設計研究院編華中工學院出版社
4、《中小型民用建筑圖集》（第二集）中國建筑工業(yè)出版社
5、《中小學校建筑設計圖》張宗堯閔玉林主編中國建筑工業(yè)出版社
6、《現(xiàn)行建筑設計規(guī)范大全》修訂縮印本中國建筑工業(yè)出版社
房屋建筑制圖統(tǒng)一標準；總圖制圖標準；建筑制圖標準；建筑設計防火規(guī)范；民用建筑設計通則；中小學校建筑設計規(guī)范
7、《建筑設計資料集》（1）（2）（3）第二版中國建筑工業(yè)出版社
8、參考圖集
（1）《室內(nèi)設施》 DBJT06-46-92
（2）《APP改性瀝青防水卷材屋面建筑構(gòu)造》DBJT201-91
（3）《陶?；炷列⌒涂招钠鰤K填充墻體建筑構(gòu)造》DBJT06-74097
（4）《建筑工程做法》 DBJT06-35-90
（5）《節(jié)能構(gòu)造參考圖集》 DBJT06-12-90
（6）《塑鋼門窗圖集》 DBJT06-69-93
（7）《室外設施》 DBJT06-16-85
（8）《墻身》 DBJT06-13-90
（9）《鈣塑門窗圖集》吉J94-771

教學樓設計開題報告范文

我們的每棟教學樓都是經(jīng)過精心設計的，那么你們知道教學樓設計的開題報告要怎么寫嗎？下面是我為大家整理的教學樓設計開題報告范文，歡迎閱讀。

教學樓設計開題報告范文篇1

題目：XXXXXXXXX中學教學樓建筑與結(jié)構(gòu)設計

系部：土木工程系

專業(yè)年級：

姓名：

學號：

指導老師：

職稱：

1、本選題研究的目的及意義

研究的目

隨著中學的設計標準的日益提高，對于中學建筑設計有新的規(guī)范和要求。因此，為了能夠熟悉掌握中學建筑與結(jié)構(gòu)設計，熟悉新的設計規(guī)范和設計要求。

研究的意義

1、為農(nóng)村提供高質(zhì)量的室內(nèi)生活環(huán)境。通過設計任務書的形式，培養(yǎng)學生獨立完成室內(nèi)環(huán)境設計項目的能力。

2、學生在設計中通過聯(lián)系實際空間尺度，把握住宅建筑結(jié)構(gòu)和使用功能，綜合運用所學知識來設計室外庭院及住宅室內(nèi)空間的平面布局、規(guī)劃，從中更好的理解把握人與空間、空間與空間、空間與環(huán)境的依存關(guān)系。

3、融會貫通相關(guān)學科知識，合理運用技術(shù)和藝術(shù)手段，拓寬思維，開闊思路，充分發(fā)揮主觀能動性和創(chuàng)造性。

2、本選題國內(nèi)外研究狀況綜述

建筑行業(yè)是我國國民經(jīng)濟建設中重要的產(chǎn)業(yè)之一，近年來，我國建筑業(yè)發(fā)展十分迅速。

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展和教育改革的不斷深入，城市中新建、改建、加建的學校設施逐步增多。然而，在學校設施的大量建設，空間布局靈活多樣的同時，空間品質(zhì)能否滿足教師、學生在校園中的學習、生活要求，成為學校研究中有待探索的課題。

教學樓是現(xiàn)代教育的服務設施，像其它社會產(chǎn)品一樣，它不可能不經(jīng)過歷史更新與換代過程。教育建筑不同于其他文化性、商業(yè)性建筑。它是學生接受知識的場所，應堅持典雅、莊重、自然又具人性化才是其本質(zhì)特征。

近年來校園集約化發(fā)展已逐漸成為一種趨勢，具體表現(xiàn)在兩個方面：第一，高密度規(guī)劃。包括校園整體高密度和教學區(qū)建筑的局部高密度;第二，建筑資源的有效利用。要求校園建筑按功能類型進行重組，促使具有公共性質(zhì)的使用空間為全校所共用，避免重復建設及浪費。密度的提高和資源的高效利用必然使校園建筑的功能向綜合性、復合化發(fā)展。因此，教育建筑綜合體的模式將成為新世紀我國中學建筑發(fā)展的趨勢而對于結(jié)構(gòu)方面，近年來鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)已逐漸成為我國各類建筑中使用最為普遍的結(jié)構(gòu)形式之一。

混凝土結(jié)構(gòu)使用歷史較長。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有造價低，防火性能好，剛度大，可減少側(cè)向位移的特點，它的材料來源的方面也有許多自身優(yōu)點，發(fā)展迅速，應用也最為廣泛，已從工業(yè)與民用建筑，交通設施轉(zhuǎn)移到了建海工程和海底工程等。我國應用混凝土的時間比較短，但目前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展勢頭非常好，所以深入了解混凝土的性能非常有必要。

框架結(jié)構(gòu)是由梁和柱連接而成的，是如今常用的一種建筑結(jié)構(gòu)，以堅固耐用而著稱，還有如下優(yōu)點：空間分隔靈活，自重輕，有利于抗震，節(jié)省材料;具有可以較靈活地配合建筑平面布置的優(yōu)點，利于安排需要較大空間的建筑結(jié)構(gòu);框架結(jié)構(gòu)的梁、柱構(gòu)件易于標準化、定型化，便于采用裝配式整體式結(jié)構(gòu)，以縮短施工工期;采用現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)時，結(jié)構(gòu)整體性好、剛度好，設計處理好也能達到較好的抗震效果，而且可以把梁或柱澆筑成各種需要的截面形狀。

樁基礎是一種發(fā)展迅速的深基礎，在工程中應用廣泛。相對于淺基礎，樁基礎承載力高，穩(wěn)定性好，沉降量小且均勻，能承受一定的水平荷載，又有一定的抗震能力，適應性強。

3、本選題研究的主要內(nèi)容及寫作大綱

主要內(nèi)容

1、結(jié)構(gòu)形式：基礎采用樁基礎，主體采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

2、設計內(nèi)容：包括建筑設計和結(jié)構(gòu)設計兩部分。

(1)建筑設計部分：

a.建筑的平面、里面、剖面設計;

b.墻身、樓梯及主要節(jié)點的構(gòu)造設計;

c.繪制建筑施工圖。

(2)結(jié)構(gòu)設計部分：

a.結(jié)構(gòu)方案及結(jié)構(gòu)布置;

b.結(jié)構(gòu)構(gòu)件初步估計與選型;

c.內(nèi)力計算及結(jié)構(gòu)分析;

d.結(jié)構(gòu)梁板圖平面布置與配筋;

e.基礎設計;

f.繪制結(jié)構(gòu)施工圖;

g.整理計算書。

寫作大綱

第一章：緒論

第二章：結(jié)構(gòu)設計

第三章：荷載設計

第四章：橫向框架側(cè)移剛度計算

第五章：橫向水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計算

第六章：豎向荷載作用下橫向框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算

第七章：框架內(nèi)力組合

第八章：截面設計

第九章：基礎設計

4、主要參考文獻

(一)建筑設計部分

[1]國家標準。房屋建筑制圖統(tǒng)一標準(GB/T50001-2001)。北京：中國計劃出版社，2002

[2]國家標準。建筑制圖標準(GB/T50104-2001)。北京：中國計劃出版社，2002

[3]國家標準。高層民用建筑防火規(guī)范(GB50045-2015)。北京：中國計劃出版社，2015

[4]國家標準。民用建筑熱工設計規(guī)范(GB50176-93)。北京：中國計劃出版社，1993

[5]國家標準。辦公建筑設計規(guī)范(JGJ67-89)。北京：中國建筑工業(yè)出版社，1989

[6]國家標準。公共建筑節(jié)能設計標準(GB50189-2015)。北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015

[7]同濟大學、西安建筑科技大學、東南大學、重慶大學合編。房屋建筑學。北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015

[8]建筑設計資料集編委會。建筑設計資料集(第2、4、8集)。北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998

[9]陜西省建筑設計標準圖集(陜02J01~06)。陜西省建筑標準設計辦公室。2015

(二)結(jié)構(gòu)設計部分

[1]國家標準。建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2015)。北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015

[2]國家標準。建筑抗震設計規(guī)范(GB50011-2001)。北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001

[3]國家標準。建筑抗震設防分類標準(GB50223-2015)。北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015

[4]國家標準。混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范(GB50010-2002)。北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002

[5]國家行業(yè)標準。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ3-2002、J186-2002)。北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002

[6]國家建筑標準設計圖集。建筑物抗震構(gòu)造詳圖(03G329-1)。中國建筑標準設計研究院出版，2015

[7]國家標準。建筑結(jié)構(gòu)制圖標準(GB/T50105-2001)。北京：中國計劃出版社，2002

[8]龔思禮主編。建筑抗震設計手冊(第二版)。北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002

[9]中國有色工程設計研究總院?；炷两Y(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊。中國建筑工業(yè)出版社。2015

教學樓疏散都有哪些模型? 各有什么適用范圍

地震時教學樓學生安全疏散所用教學樓設計思路的時間的計算和分析

Ⅰ. 摘要：

在工程實際中教學樓設計思路，通過人員疏散所需要的時間與人員安全疏散可用的時間進行比較來判斷建筑的疏散設施能否滿足突發(fā)情況下的人員疏散要求。本文設計了兩種模型，一種是口容量模型，另一種是串、并聯(lián)系統(tǒng)模型，來對此進行研究與討論?？谌萘渴枭⒛Ｐ偷脑O計思路是：疏散開始后作為疏散人員離開所在的空間, 經(jīng)由門、走廊、樓梯等構(gòu)成的疏散通道, 轉(zhuǎn)移到安全的場所。串、并聯(lián)系統(tǒng)模型是將建筑的疏散設施抽象成網(wǎng)絡的節(jié)點，從而將人員在建筑中的疏散流程簡化成節(jié)點的串聯(lián)系統(tǒng)模型，并聯(lián)系統(tǒng)模型或者是串、并聯(lián)系統(tǒng)組成的復雜模型。并通過上述兩種模型給出了計算方法和分析。

Ⅱ. 關(guān)鍵詞：口容量模型串、并聯(lián)模型疏散時間疏散能力有效寬度

Ⅲ. 問題重述：

1.社會背景：

中新網(wǎng)5月24日電國務院新聞辦今天下午受國務院抗震救災總指揮部授權(quán)發(fā)布，據(jù)民政部統(tǒng)計，截至24日12時，四川汶川大地震已經(jīng)造成60560人遇難，352290人受傷，26221人失蹤，全國人民沉痛衰悼遇難同胞，在重大災害面前，全國上下，眾志成城，堅決戰(zhàn)勝這場特大的地震災害，顯示了中華民族的偉大力量！

痛定思痛，在這場特大地震災害里，遇難的同胞大多是被倒塌的建筑掩埋或擠壓而失去自己的生命，在人員聚集的場所（如學校）傷亡猶其慘痛！如果地震發(fā)生之時人們能在第一時間撒離建筑物，那么傷亡可能會小得多！

2.問題簡述：

現(xiàn)在考慮學校的一座教學樓,共五層，其中每層樓有一排教室，共四間。

問題一叫教學樓設計思路我們用數(shù)學模型來分析這棟教學樓的師生疏散所用的時間教學樓設計思路；問題二叫我們根據(jù)建立的數(shù)學模型給出最佳撤離方案；問題三叫我們結(jié)合實際給出教學樓的設計方案合理的建議；問題四叫我們按照教學樓預計的設計方案建造，在考慮不同年齡的學生的運動能力不同情況下, 為方便緊急撤離,給學校提供合理的教室安排方案.

Ⅳ. 問題一：用數(shù)學模型來分析這棟教學樓的師生疏散所用的時間

1. 基本假設：

a．疏散過程中，人群的流量與疏散通道的寬度成正比分配；

b．所有人員在突發(fā)事件發(fā)生后同時疏散，中途不退后；

c．所有人員在疏散過程中撤離速度不變；

d．此時不考慮不同年齡的人的身體條件以及運動能力的不同。

2. 模型一：

將整個疏散分為2類，即當待疏散人數(shù)較少時，疏散時間由疏散的最遠距離和速度決定；當待疏散人數(shù)很多時，疏散時間由通過出口的最長時間決定。

2.1 符號說明：

①：L是距離疏散出口的最遠距離（m）；

②：v是人員疏散的速度（m/s）；

③：P是待疏散的人數(shù)（人）；

④：e疏散出口的疏散能力（人/ms）；

⑤：w是疏散出口的有效寬度（m）；

⑥：q表示每個教室單位時間內(nèi)從門口流出的人（人/s）；

2.2 單元體:

D

Ni Li

圖1b

圖1a

圖1所示的單元體是最簡單的建筑結(jié)構(gòu)。門為第一道疏散出口，寬度為D。圖1b為圖1a簡化結(jié)構(gòu)。人員在平地疏散區(qū)域內(nèi)運動，疏散時間。人流通過疏散出口一般會發(fā)生擁塞，疏散時間。單元體里面人員安全通過第一道疏散出口需要的時間等于上述兩種情形下的最長時間。

即：

2.3 并聯(lián)系統(tǒng):

圖2a

圖2b

如圖2所示的建筑結(jié)構(gòu)（圖2b為圖2a的簡化），我們把每層四個教室看成是四個單元體教室并聯(lián)系統(tǒng)，把走廊也看成是一個大一點的單元體，將它與并聯(lián)系統(tǒng)串聯(lián)。

則這種情況就出現(xiàn)了兩種疏散出口：第一種是每個教室的門是一種疏散出口；第二種是把樓梯口看成一種疏散出口。

當?shù)谝环N疏散出口處未發(fā)生擁塞，即時，距離疏散出口最遠處到達疏散出口的時間決定了人員安全需要的時間；當疏散出口處發(fā)生擁塞，即時，人流通過出口的時間決定了人員安全疏散需要的時間。

即：

依此類推，當每層有個教室時，就可提供同n門同時疏散，即有個疏散出口相互并聯(lián)時，人員安全疏散需要的時間可以表示為

可見，在并聯(lián)系統(tǒng)中，疏散時間最長的節(jié)點對整個系統(tǒng)的疏散時間有重要的影響。

此時，每層教室里的所有學生都已經(jīng)逃離教室來到走廊。

我們把走廊看成是一個大的單元體，這時里面的總?cè)藬?shù)就是每層所有教室里的人數(shù)之和。

注意：我們這里假設每層教室的學生逃出教室以后都以速度v到達了樓梯口，且這之間沒有堵塞，并且所有人都集中在樓梯口還沒有下樓梯。這之間時間的計算我們就認為是： (這里我們忽略了人之間的距離)。

2.4 串聯(lián)系統(tǒng)：

圖3

如圖3所示的建筑結(jié)構(gòu)是兩個房間串聯(lián)。位于最終房間的人員通過多個疏散出口才可到達安全區(qū)。房間1人員安全疏散需要的時間同單元體人員安全疏散的時間，

即：

房間2的疏散分兩部分完成：

第一，房間2的人員離開房間2，

即：

第二：房間1的人員流入房間2，當疏散出口2處未發(fā)生擁塞，即時，距離疏散出口最遠處到達疏散出口的時間決定了疏散完成時間，

即：

；

當疏散出口2處發(fā)生擁塞，即時，人流通過疏散出口的時間決定了疏散完成時間，

即：

房間2人員安全疏散需要的時間為：

房間3的疏散情況與房間2相同，房間3人員安全疏散需要的時間

依此類推，當最終的房間要通過個疏散出口才可以到達安全區(qū)域，既有個疏散出口相互串聯(lián)時，人員安全疏散需要的時間可以表示為：

可見，在串聯(lián)系統(tǒng)中，最后一個節(jié)點的疏散時間對整個系統(tǒng)的疏散時間有重要的影響。

2.5 舉例應用:

現(xiàn)在考慮學校的教學樓，共五層，如圖：

圖3a

圖3b

如圖3所示的建筑結(jié)構(gòu)（圖3b為圖3a的簡化）。此時，我們把每層走廊看成是一個串聯(lián)的系統(tǒng)，且此系統(tǒng)中每個單元體里面的人數(shù) 就是每層所有教室的人數(shù)之和。

即：

人員逃生總時間應為人員走出教室的時間、走廊上的時間、樓梯中的時間和最后經(jīng)過出口的時間。

教室中的時間：△T

由于教室中的桌椅等障礙的影響，避難者的行動路線是折線運動。針對這個問題，本文提出一種按“L”型行動路線表示人員在房間中的行走情況，并用面積法計算避難者在房間出口的集結(jié)狀況。如圖所示：

可用面積法計算疏散開始后，經(jīng)過時間 T 能到達房間出口的避難者人員總數(shù)。

其中： ——時刻 T 時，能到達房間出口的避難者人員總數(shù)，人；

——房間單元的短邊長度，m

——房間單元的長邊長度，m

Vr——避難者在房間內(nèi)的步行速度，m/s

——疏散前房間單元內(nèi)的人員密度，人/ m2

T ——疏散開始后經(jīng)過的時間，s

則在時刻（T+△T ）時，在時間間隔△T內(nèi)人群向房間節(jié)點R（i）的出口集結(jié)，并有部分或者全部人員流出該節(jié)點，能夠集結(jié)至房間節(jié)點R（i）出口部分的人數(shù) 為：

其中：△T——疏散累計計算時間間隔，s

其他時間：T

a. 樓梯中不擁擠，即上層的人到達下一層樓梯口時，下一層的人已經(jīng)走了。

此時：

b．樓梯中擁擠，即上層的人到達下一層樓梯口時，下一層的人還沒走完。

此時：

故逃離總時間為△T+T。

3 模型二：

3.1 符號說明：

① L為水平通道的長度；

② V為人員的行走速度；

③ N為人員的數(shù)目；

④ W 為樓梯有效寬度；

⑤ S 為樓梯的長度；

⑥ R 為樓梯的級高；

⑦ B 為樓梯的級寬；

⑧ f為移動速率；

3.2 人員疏散時間：

人員疏散時間是指全體人員疏散到安全出口所需的時間。人員疏散時經(jīng)過不同的通道需要不同的時間。根據(jù)其特征, 可以把通道分為三類: 水平通道、樓梯通道和門。下面分別計算人員通過不同通道所需的時間。

（1）水平通道：水平通道是指走廊這一類的通道, 這種通道一般較寬, 且有一定的長度。除非很特殊的情況, 人員疏散時在水平通道一般不會出現(xiàn)堵塞, 因而人員通過水平通道的時間即等于水平通道的長度L 除以人員的行走速度V , 即

（1）

其中人員的行走速度V 近似為1.016 m/s, 這是由研究人員根據(jù)統(tǒng)計資料得到的。

（2）樓梯：人群通過樓梯的時間和人員的數(shù)目有很大的關(guān)系, 因此很難用計算人員通過水平通道時間的公式來計算。人群沿著樓梯向下疏散時, 人員通過樓梯的時間t, 人員的數(shù)目N和樓梯有效寬度W 之間的關(guān)系如下面的公式：

（2）

而對于單個人沿樓梯向下疏散的行走時間, 考慮樓梯的臺階對行走時間的影響, 可由下面的公式進行計算：

（3）

其中S 為樓梯的長度, R 為樓梯的級高,B 為樓梯的級寬。這里的速度V 近似為1.2 m/s。

（3）門：疏散人群通過門時, 一般都會堵塞, 因而人群通過門的時間計算也比較復雜, 我們采用移動速率的概念來表征人群通過門的難易程度。移動速率是指單位時間單位門寬度所通過的人員的數(shù)目。因此人群通過門的疏散時間可以用下面的式子計算：

（4）

其中W 為門寬度, 為人數(shù), 為移動速率, 由統(tǒng)計資料得到近似值為0.93人/s.m。

3.3 疏散模型的設計方法：

疏散模型的設計思路是：疏散開始后作為疏散人員離開所在的空間, 經(jīng)由門、走廊、樓梯等構(gòu)成的疏散通道, 轉(zhuǎn)移到安全的場所。為了模擬的方便, 作了下面的簡化處理：

（1）假設全部人員都能自己疏散出去, 而且疏散人員的特征沒有區(qū)別, 全部具有相同的特征。實際上, 由于人員的性別、年齡、身體條件的差別, 疏散能力也有所不同。且要定量地描述每個人員不同的疏散能力, 會使模型過于復雜，故此處作簡化處理。（疏散能力差異這一因素不同，而對疏散產(chǎn)生的影響將在第四問中詳細論述）

（2）疏散開始之前, 假設全部人員分布在各個房間內(nèi)。在走廊、樓梯等處, 可以認為疏散開始之前人員的密度很低, 可忽略不計。

（3）災難發(fā)生后，不考慮疏散人員的反應時間。

根據(jù)上述的設計思路。疏散過程可以模擬成下面的若干步驟：

（1）疏散開始之前，人員分布在不同的房間內(nèi)；

（2）某一時刻，災難發(fā)生，所有人員開始疏散；

（3）在一個房間內(nèi)的所有人員全部疏散出該房間的時間等于所有人員通過出口(門) 所需的時間等于距離出口最遠的人員步行走到出口所需時間中的最長的時間。有一個以上的出口時,假設人員數(shù)目根據(jù)出口的寬度均勻分配, 距離出口最遠的人到出口的距離為他所在的位置與出口之間的直線距離；

（4）所有人員通過門、走廊等水平通道處的速度為其正常的步行速度；

（5）最先離開房間的人總是選擇最好的通道疏散到安全出口, 而且在門和樓梯處都沒有堵塞, 通過樓梯的人總是選擇最近的通道疏散到安全出口, 而且在門和樓梯處都沒有堵塞, 通過樓梯的時間即為單個人沿樓梯向下行走的時間；

（6）最后一個離開房間的人以正常的步行速度行走到出口(門) 時, 如果所有人員已疏散出出口, 則不計此人通過該門的時間。但如果其他人員未安全疏散出此出口(由于堵塞造成的) ,則需要等到全體人員疏散出此出口后, 才可通過該出口。同樣的情況適用于樓梯, 如果最后一個人員到達樓梯時, 其他人員已經(jīng)疏散完, 則以單個人沿樓梯下行的速度離開; 而當其他人員未疏散完時, 則等到其他人員疏散完后, 再以單個人沿樓梯下行的速度離開此樓梯；

（7）所有人員疏散出建筑物的時間即為最后一個人離開最后一個出口, 到達安全場所的時間。

設整個疏散路徑可以分為n 個通道(包括門、樓梯、走廊等) , 第一步需要利用式(1)、(2)、(3) 和(4) 計算出第一個人通過通道i的時間tfi和所有人員疏散出通道i的時間ti, 這里i指任意通道。

第一個人疏散到安全場所的時間tf 為：

任意通道疏散開始的時刻則為：

最后一個人到達任意通道時, 需要判斷其余人員的疏散是否已經(jīng)結(jié)束。其疏散時間tli的計算方法如下：

通過水平通道：

通過樓梯：

如果

則

如果

則

通過門：

如果

則

如果

則

當門作為第一個通道時，則按下式計算：

如果，則

整個疏散過程所需的時間為：

3.4 實際應用：

問題一的重述：考慮學校的一座教學樓，共五層，其中每層樓有一排教室，共四間，如圖：

用數(shù)學模型來分析這棟教學樓的師生疏散所用的時間。

問題一的解決：

將這棟樓分為3個通道：

第一個通道：第五層樓的走廊；

第二個通道：教學樓的樓梯；

第三個通道：教學樓的大門。

為了運用模型，可將第一個出來的人看成是五樓緊靠樓梯的教室中出來的第一個人，最后出來的人為五樓最里面的的教室中最后出來的人。

第一個人經(jīng)過各通道所需的時間：

最后一個人經(jīng)過各通道所需的時間：

由上可得：

即

Ⅴ. 問題二：

模型一中每個單元體的疏散時間取的是平地疏散區(qū)域內(nèi)的時間與疏散出口擁擠的時間中的最長的，因而在整個疏散時間中占主要部分的是擁擠時疏散所花的時間。

綜上所述，為了盡可能的降低整個過程中的疏散時間，應該盡量控制各人流量大的地方（如樓梯、大門等）出現(xiàn)擁擠的時間。

由于模型二中有具體的控制條件，這里僅以模型二為例，具體說明.在撤離時盡可能多的滿足

舉例說明：

一座教學樓中平均每個人數(shù)N約為50人，長L大約為9米，相鄰兩樓之間的樓梯長度為7.6米，寬度為1.4米，樓梯級寬為0.28米，級高為0.15米，底樓大門長w0為4.2米。由式（3）、（4）計算得到單個人員沿樓梯的步行時間為41s，所有人員疏散該樓大門的時間為256s。由上述的疏散時間計算方法得整個疏散過程所需的時間為8.86+164.00+256.00=428.87s=7.15min。

從上述的計算結(jié)果可以看出，總的安全疏散時間取決于整個疏散過程所需的時間。在上面的實例中，整個疏散過程所需的時間主要取決于人員向下的疏散時間和教學樓大門疏散能力。這是因為教學樓的大門的出口寬度和樓梯的寬度（或個數(shù)）不能滿足逃生的需要。在本例中，如果把出口大門的寬度增加和再添加一個樓梯，則會大大降低疏散時間，從而可以大大減少災難發(fā)生時人員傷亡的可能性。

Ⅵ. 問題三：

由上面的模型分析可知，增加疏散出口和盡量避免疏散時的擁擠是減少人員傷亡的關(guān)鍵。因此合理安排好建筑物內(nèi)的安全出口是很重要的，那具體應怎么去安排呢？

根據(jù)模型一的分析，我們可以先看一個實際生活中的建筑布局。如圖5所示的建筑結(jié)構(gòu)（圖5b為圖5a的簡化），第三層有4個房間，房間1，2，3，4的人員公用疏散樓梯sw32和sw21。設疏散時人員同時向疏散出口運動，可以看出這也是一個多個疏散出口組成的串、并聯(lián)的系統(tǒng)，即組成的并聯(lián)系統(tǒng)與sw32，sw21串聯(lián)。根據(jù)上述模型，系統(tǒng)的疏散完成時間取決于sw21疏散時間。樓梯多為有該層人員和上層人員流入，人流再向下層疏散的結(jié)構(gòu)，我們在計算中將流入樓梯的人數(shù)視為一個整體。由此可見，改復雜系統(tǒng)的疏散流程分析為：

其中，是樓梯21的初始人數(shù)，是樓梯21中待疏散的人數(shù)，是樓梯21的長度，sw32，sw21是單位時間內(nèi)從樓梯32，樓梯內(nèi)流出的人數(shù)。

由上可以看出：若教學樓建設為四周環(huán)繞型，可以使人員逃散時盡量分散，減少擁擠，樓梯出口也應對稱分布，提高空間利用率。

從問題二中的舉例說明可知，若把出口大門的寬度增加一倍，則所需時間為：8.86+164.00+128.00=300.86s=5.00min，時間減少（7.15-5.00）/7.15*100%=29.8%.

由此可得大門寬度增加倍數(shù)與疏散全過程所需時間減少的百分比的關(guān)系：

大門寬度增加倍數(shù) 0.1 0.3 0.5 0.7 1.0

時間減少百分比 5.5% 13.8% 19.9% 24.6% 29.8%

根據(jù)上面給的數(shù)據(jù)，我們粗略的用EXCEL作出了大門寬度增加的倍數(shù)與時間減少的百分比的走勢。

由圖我們可以很清晰的看出：門的寬度越大，疏散所用的時間就越少。這一結(jié)論與問題二中疏散時間與w/w0的圖是基本一致的。

但是考慮到增加大門的寬度不太現(xiàn)實，所以可以考慮再建一個樓梯，這就是模型一中增加了并聯(lián)的系統(tǒng)，這樣可以減少樓梯擁擠情況，同樣有助于減少整個過程疏散時間。

Ⅶ. 問題四：

在前三個問題中我們一直假設所有人的運動能力是相同，而在實際生活中這種情況是絕對不可能的，并且每個人的運動能力都是不同的。考慮到個體情況的差異性，根據(jù)常識，在小學中學里，一般是年級越高的體能越大，設體能加大群體的平均運動速度為，體能較小群體的平均運動速度為

① 當max( ) 時，此時高年級在底層能保證疏散后不堵塞樓道出口，應把高年級學生安排在底層，低年級學生安排在較高層。