地震灾害下建筑物内人员逃生模拟系统的研究_现状与问题的综合分

地震灾害下建筑物内人员逃生模拟系统的研究_现状与问题的综合分析《建筑学报》

防灾减灾　PREVENT ION AND MITI GATION地震灾害下建筑物内人员逃生模拟系统的研究—现状与问题的综合分析吴农 １张良 １王军 ２１　　序言 地震是人类共同面临的一种严重自然 灾害， 在强烈的地震力作用下， 不仅可能导 致建筑物结构的损毁、非结构部分（ 如隔 墙、吊顶及悬挂物、门窗等） 及设施（ 如电 梯、各种管道设备、家俱等）也相应地遭到 严重破坏，而且地震后经常伴随发生大量 的次生灾害（如存活人员的逃生受阻、跌倒 踩踏、建筑火灾等）。因此，地震灾害带给 人类的损失不可估量。 根据我国的现行《建筑抗震设计规范》 的要求，建筑物抗震设防的目标是： “当遭 受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影 响时，一般不受损坏或不需修理可继续使 用，当遭受相当于本地区抗震设防烈度的 地震影响时， 可能损坏， 经一般修理或不需 修理仍可继续使用，当遭受高于本地区抗 震设防烈度预估的罕遇地震影响时，不致 倒塌或发生危及生命的严重破坏” ［ １ ］ 即： 。 “小震不坏，中震可修， 大震不倒” 。但地震 灾害下建筑物的不完全倒塌并不能保证无 人员伤亡以及成功的逃生。因此从建筑学 领域的研究角度看， 地震发生之后， 建筑物 内人员的逃生行为，以及由于建筑物内非 结构部分及设施的损毁对逃生行为的影响 等诸方面研究也至关重要。随着计算机仿 真 技 术 的 发 展， 特 别 是 多 主 体 仿 真 技 术 （Ｍｕｌｔｉ－Ａｇｅｎｔ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ） 为分析地震灾害下各种不同类型建筑物内， 以及不同类型人员的逃生状况提供了一个 有效的模拟工具。 ２　　建筑学专业与计算机仿真技术 众所周知，建筑学及其相应的专业领 域从古至今都服务于人类社会的方方面面， 而正因为人类社会本身，不管是个体还是 群体的复杂性致使本学科不仅仅是多学科 交叉的领域，而且是一个复杂的系统理论 计（包括城市或区域规划）的初期阶段， 规划 或设计者就应该对将来形成的建筑设施的 人员利用状况进行必要的预测（如各种流线 的组织、空间布局及使用效率、方便性、安 全性， 使用者的心理等）， 做到心中有数。 这 也是规划或设计的先决条件。但过去对于 这样一些复杂系统理论（也被称之为复杂性 科学）的研究和预测往往凭借规划或设计者 的经验积累或以往的观察、 统计数据， 这已 远远不能满足当今复杂社会的高速发展和 变化的需求。随着计算机技术的迅猛发展， 一种全新的研究方法—计算机仿真技术 被大量地应用在这种复杂系统理论的研究 方面。计算机仿真技

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术之所以能够在建筑 学领域得到应用，正是因为在计算机里可 以构筑一个人工社会群体，让这样一个特 殊的社会群体在一个未建成的或将要改造 的建筑设施中运作， 观察其结果。 通过这样 的预测，使规划或设计者做到真正的心中 有数， 尽量避免规划或设计上的失误， 提高 规划和设计的科学性。同时这项技术也可 应用于对现有建筑设施的某些评价之中。 要实现计算机仿真技术在建筑学领域 的应用，就必须在计算机上建立三种数学 模型， 即表现建筑空间环境的 “空间模型” ， 表现建筑空间内人员的“人群模型” ，以及 表现在这些空间中发生某一情况的“事件 模型” （如火灾、地震、参加集会等）。这三 者之间具有紧密的关系，同时它们又都是 时间（ｔ）的函数。其中表现建筑空间的“空 间模型” 又可分：把建筑内各空间当作是一 个以网络内的节点的 “网络模型” 和尽可能 表现出空间几何形状的“网格模型”两种。 而“人群模型”又可大体分为：把人群看作 是一个整体，所有人员都具有相同特征和 共同动向的“群体模型” ，以及侧重个性特 征、从个体到群体表现的“个体模型” 。 在计算机仿真的早期阶段，由于计算 机硬件和软件的限制，基于某一“事件模 型” “空间模型” 下的 一般采用 “网络模型” ，摘要／　随着计算机仿真技术的迅猛发展， 特别是多主体 仿真技术（Ｍｕｌｔｉ－Ａｇｅｎｔ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）在建 筑学领域已被运用于建筑中疏散模拟的研究。文章从建 筑学专业的角度，对地震灾害下建筑物内人员紧急逃生 模拟系统的研究现况与问题进行综合分析。 关键词／ 地震灾害 紧急逃生 建筑内部 模拟技术 ABSTRACT/ Along with the rapid development of computer simulation technology, Multi-Agent Simulation Technology has been widely used in various fields. in sight of this technology, the paper makes a comprehensive analysis of the current situation and problems on the study of the emergent escape simulation system for people inside building in seismic disasters. KEY WORDS/ seismic disasters, emergent escape, inside building, simulation technology作者单位：１　西北工业大学建筑系（西安，７１００７２） ２　西安建筑科技大学建筑学院（西安，７１００５５） 收稿日期：２００８－０９－０２（从当今一些功能繁多和流线复杂的人群密 集型建筑物就可以看出）。因此，从建筑设94建筑学报而“人群模型”则采用“群体模型” 。由于 计算机硬件处理能力的飞速发展，以及软 件理论水平的提高，目前 “空间模型”多采 用“网格模型”“人群模型”则采用“

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个体 ， 模型” 特别是上世纪８０ 年代中期出现的多 。 主体仿真技术，以及由此演化出的相应的 子学科和子领域，不仅使多主体仿真技术 在环境科学、 交通系统、 组织决策、 经济学、 社会科学等多项领域中得到了应用，并且 使这种复杂性科学的研究不仅成为系统科 学（建筑学专业也是一门重要的系统科学）的 前沿，而且逐渐演化成为整个科学体系的 前沿，因此有人称其为 ２１ 世纪的科学。［２］Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ 看作能够通过传感器感知环境，并 借助执行器作用于环境的任何事物。个体 Ａｇｅｎｔ 是主动的、活的实体。多个体协同运 作，就可以模拟出复杂系统的运作。 多主体仿真技术方法是通过对上述复 杂系统中的基本元素（如人）同环境（如建筑） 及其元素之间（ 如人群） 交互作用的模拟仿 真， 研究在复杂系统中的微观行为， 自底向 上建模， 汇集形成宏观现象， 来解决复杂系 统中多因素不确定的问题。 因此， 它也为像 建筑学及其相关专业领域这样一个复杂系 统提供了一项全新的研究手段。 ３　　多主体仿真技术在建筑学专业方面的应 用 关于计算机仿真技术在建筑学专业方 面的应用研究，德、英、日、美等发达国家 一直处于世界前列。例如日本从上世纪 ７０ 年代就已出现［４］， 而多主体仿真技术则在９０ 年代被引进建筑学（包括城市或区域规划）领 域，其研究可分为以下两个大的方向： １）　为建筑设计提供一般的理论基础及 预测。代表成果例如： 《连续空间中基于多 主体模型的人类行为仿真技术的构筑及在［５－７］ 建筑设计方向的应用》等。１　多 Ａｇｅｎｔ 模拟系统示意以多主体仿真技术为基础的“个体模 型”最初来源于 ２０ 世纪 ７０ 年代美国麻省理 工学院开展的一系列关于分布式人工智能 的研究团。 主体（Ａｇｅｎｔ）一般被理解为一个 具有智能行为的个体， 也是一个独立的、 自 治的实体，同时可以根据其它实体和系统 …… 此处隐藏：2115字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……