大型体育场如何解决大量人流短时间聚集、疏散问题?
大型体育场建筑属于大型人流密集型公共建筑,动则上万人的聚集,怎么合理的规划流线保证观众能有序进场,在紧急情况下如何快速的疏散大量人群,是体育场馆设计中非常重要的点。
如果我们把人流比作水流,那么体育场建筑面对的就是洪水。怎样解决洪水问题呢?
简单来说就是把洪水分流,多搞几个洪水分流的路径,那么大洪水就变成小溪流,大量人群就被分割为少量人群,这样就能短时间进行聚集和疏散了。
下图可以作为一个参考示例,来理解短时间聚集疏散的原理。在具体到不同类型、不同规模得场馆时,还会具体问题具体分析。
人流分四个方向,每个方向两股,这样疏散就变得容易了。
虽然定性的原理理解很容易,但具体到定量的设计时,还是需要大量的分析和计算,甚至是人流仿真模拟来加以支撑,以保证最终建筑物的可靠性。
当然,国外的体育场不使用我国的规范,但原理都差不多,所以下面我以国内的体育场馆设计为例来说明大量人群聚集和疏散的设计逻辑。
几乎所有的建筑类型,第一步,都是对建筑本身进行定性,体育建筑也不例外。
定性以后,其实就是分级,每一级有不同的要求,和疏散挂钩的是观众座席数,这里可以参看体育设施的规模。
体育建筑等级与规模不完全挂钩,建筑等级和场馆的功能配置标准、内容有关,这里仅作介绍。
我们就以6万座体育场为例进行讨论。有了具体规模后,就可以按照疏散计算公式和表格,进行疏散通道数量、宽度计算。
室外看台,60000 人,阶梯地面,每百人宽度 0.22m,所以总的疏散宽度要求:60000X0.01 X 0.22=132m
有了这个总宽度后,我们还需要知道,一条有效的疏散通道的要求,这里也有相关的规范规定。
4.3.8 看台安全出口和走道应符合下列要求:
1、安全出口应均匀布置,独立的看台至少应有二个安全出口,且体育馆每个安全出口的平均疏散人数不宜超过 400~700 人,体育场每个安全出口的平均疏散人数不宜超过 1000~2000 人。
注:设计时,规模较小的设施宜采用接近下限值;规模较大的设施宜采用接近上限值;
2、观众席走道的布局应与观众席各分区容量相适应,与安全出口联系顺畅。通向安全出口的纵走道设计总宽度应与安全出口的设计总宽度相等。经过纵横走道通向安全出口的设计人流股数应与安全出口的设计通行人流股数相等;每个安全出口按 2000 人计算,那么每个安全出口的宽度约为 2000 X 0.01 X 0.22=4.4m。
所以,总共 6 万人的体育场,我们需要 132/4.4=30 个安全出入口。
然后就是对看台进行分层、分片,比如首层看台兜圈,楼座看台两侧设通道。到这一步后,基本上这个体育场的人流就被安全的分成了若干部分,每部分就没有那么多人了,是不是感觉安全了一点?
那让我们再回到这些数据上,到底是怎样得出这样的数据和公式的呢?主要还是疏散时间决定的。
国内体育场疏散时间要求控制在 6-8 分钟内,以下是国内一些体育场实测的疏散时间。
当然具体设计中,我们还会考虑同一通道中,人流股数的问题,这里就不展开说明了。
接下来,我们需要了解下,观众们是怎样一个疏散流线。基本上观众的疏散路径,都是从看台出来,钻猫洞,进入观众休息厅,然后走楼梯(首层观众不用),跑出室外。具体可以分为:上行式疏散、下行式疏散、中行式疏散、复合式疏散。
楼梯的宽度也是按之前算的宽度来算,要保证哪儿哪儿都是通畅的。
疏散总结来说,就是分区分片不同方向疏散。定量内容以疏散时间为基础,进行疏散宽度计算,从而得到最终的设计成果。
当然,疏散的标识系统也很重要,一定要清晰完整。
疏散怎么解决说完了,我们来看看人流怎么聚集的。
其实和疏散差不多,也是分区分块,不同方向进入,避免人群堆积。但是和疏散不同,人们会通过各种交通方式过来,所以还要解决观众们的停车问题。
我们来看一个体育场的总图。
所有停车位都应在体育场内,以便观众直接进入体育场。对于容量为 60,000 座的体育场,应提供 10,000 辆汽车的停车位和 500 辆公共汽车提供停车位。须确保停车场的出入迅速,并提供通往最近高速公路的直接路线。
观众下车后,需要经过安检、检票的环节。体育场外围通常有栅栏,进行首次安检。第二次检查出现在体育场的旋转门处。
这两道关卡之间需要设置足够的空间,避免人群集中聚集时候出现安全事故。
从图中我们可以看到,体育场进场也是通过分散人流群体来完成的。
此外,除了普通观众流线外,体育场至少还有 VVIP、VIP 流线、运动员流线、组委会流线、媒体流线等,各条流线都有特别的设置要求,不能混在一起。
我国体育行业目前是蓬勃发展,但与许多发达国家相比,还大有可为。
希望以后有越来越多亲民的体育设施能够走进千家万户。
对于体育场这样有短时间、大流量疏散需求的大型公共建筑,各国都有专门针对的建筑与消防规范针对其设计布局进行指导,以保证高效、安全地完成引导人群进入或离开场馆,比如对最大逃生距离(不论水平或垂直)、疏散通道出入口之间的最大与最小距离、逃生走道和逃生门的宽度、都会根据实际使用人数和使用面积进行相应的规定,来保证疏散通道的硬性指标可以满足要求。
因为所容纳的比赛场地的特殊性,绝大多数体育场建筑都会采用某种对称(轴对称、旋转对称、或中心对称)形式的布局,这也决定了体育场馆疏散出入口的最佳布置模式就是:围绕对称中心,在建筑外围每隔一段固定距离平均布置,如下面「鸟巢」的内部平面示意图中的 12 个出入口。
这种布局可以最大程度地缩短位于体育场内部任意一处的人群寻找逃生口的时间——不论顺时针或逆时针,只要按固定方向前进,都可以迅速地找到某个逃生口;同时,这种分散逃生的策略,可以有效「分流」,避免某个方向上或者某个出口前过于拥挤的情况,也可以避免紧急情况如火灾、地震导致的单一逃生方向阻断后无法及时逃生的困境。
当然,这种分散的逃生口布置,需要搭配的是对体育场坐席区的合理「分区」
——在紧急情况下,普通人很容易因为紧张与恐惧而无法冷静思考,只能遵从下意识的避险反应来进行逃生,这也就决定了在一个庞大而复杂的陌生空间中,人们最有可能选择自己进入的路线原路逃生,因为这是下意识中唯一「熟悉」而有安全感的路线。
可是如果我是在体育场东侧的公交站下的车,从东门进入,但是我的座位又恰好在西侧,我因此穿越了长长的走廊、商店区、搭乘不同的扶梯,才最终落座。
那么且不说在逃生的时候我能否准确地记住这条出路,单是跑出去,都必然会比找到最近的西侧出口再逃生要花费更多的时间。
——如果同时有上万个这样的「我」从西到东、从南到北四处逃散,可以想见会因为互相的阻碍和碰撞导致灾难性的后果,很可能还没有跑出去就已经造成踩踏事故了。
因此,坐席区的「分区」也是必要的策略:不论是通过不同的座椅颜色、逃生标识系统、抑或灯光和广播指引,乃至最原始的人工分流,都必须尽量保证每一区的观众优先使用自己所在区域的逃生口。
——不仅因为就近逃生可以缩短时间,更是因为只有这样才能避免混乱,配合分散布置的逃生口提供最优的逃生路线(如下图中加州大学伯克利分校为学校橄榄球场专门制定的分区疏散方案平面图)。
加州大学伯克利分校2009赛季橄榄球场分区疏散方案示意图
针对大型体育场「短时高密度」的人流特性,还有一点是非常关键的:如何尽量避免疏散瓶颈或者所谓「咽喉点」(choke point)的产生:
不难看出,上图中普渡大学体育场某次赛后观众退场时,出现的最明显的「咽喉点」就是沿着垂直的楼梯从看台座椅走下来后,汇入水平疏散区之后的长长的「咽喉点」。
这种「咽喉点」多数情况是因为路线有变化导致人流行进的减缓或停止最终形成了一个人群聚集的区域,所以主要在楼梯口、逃生门口、走廊拐弯处、电梯厅这些地方出现。
其中,垂直方向的咽喉点比水平方向的更容易产生,因为垂直方向的疏散速度通常要低于水平方向(普通人上下楼梯的速度通常比水平疏散的速度更慢)且路线更复杂:
而若在垂直疏散路线,如楼梯间附近预留的面积不够,造成人群聚集,一旦发生拥挤或踩踏,因为垂直落差附加的势能,后果也往往比平地更加严重。
——前段时间的韩国梨泰院事故,也是因为事发的小巷本身有一定坡度,导致挤压更难排解,最终酿成伤亡数百人的悲剧。
为了避免类似的「咽喉点」产生,很多学者都进行了相关的模拟研究,比如这篇为东京奥运会场馆疏散准备进行的研究论文中,作者就专门通过控制变量模拟了不同情况下体育场看台疏散时「咽喉点」产生的原因和位置(图中四种情况分别为正常设计、疏散收纳区过窄、楼梯过窄、部分出口关闭。
红色为完全停止的人群,蓝色为缓步行进的人群,白色为正常疏散的人群):
根据这个模拟图表,再回看刚才那张普渡大学体育场橄榄球赛后的照片,就可以发现那座体育场很可能是因为离开疏散收纳区的楼梯或走廊宽度或数量不足,导致大量观众滞留在看台与出口之间的疏散收纳区,虽然避免了垂直方向的拥挤造成的更大的潜在风险,但是加宽从看台通往户外出口的逃生通道,应该是下次安全改造时的重点。
以上只是对体育场疏散策略最简略的概括。
实际上,为了满足规范和优化逃生路线,在保证安全的同时不影响体育场内空间的美观和使用效率,设计过程中需要进行大量的计算与协调,才能将概念变成最终的建筑。
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