体育场馆安全容量评估方法研究

李 俊

(华南理工大学土木与交通学院，广州510640)

体育场馆是作为体育竞技、体育教学、体育娱乐和体育锻炼等活动之用的建筑物[1]，人流高度密集，一旦发生事故灾害，将造成严重的经济损失与人员伤亡.因此，体育场馆安全性能化分析是体育场馆能否保障观众安全观看比赛或演出的一项非常必要的工作，安全容量评估作为体育场馆安全性能化分析中最重要的工作步骤，能让我们清楚地了解整个场馆在满足安全条件下能够容纳的最大观众数，以达到消除或降低场馆安全隐患的目的.

在英国、美国等大多数国家都明确规定，当场馆座席容量超过10 000个或站席容量超过500个时，需评估场馆安全容量，并给出了详细评估标准，如表1所示北爱尔兰《红色指南》所给评估方法.

表1 《红色指南》安全容量评估方法

该指南提出安全证书的概念，给出安全证书涉及到的评估内容，其中包括座位席与站位席的安全容量评估等.该指南主要参考国际流行的英国《绿色指南》，不同的是该指南主要应用于大型或无临时站位席的场馆，且安全容量评估方法过于简单，未能考虑不安全因素对场馆安全容量的影响[2].

从我国情况来看，目前尚未颁布或执行专门针对体育场馆安全容量评估的设计法规，体育场馆安全性能化分析还处在起步阶段[3-7]，而国外早就推行了相关法规，且有许多大型咨询公司专门从事这方面的技术服务，足见安全容量评估的重要性.因此，本文引进国际上通用的《绿色指南》，介绍其评估方法，并结合工程实例给出详细计算步骤，同时考虑到国内外人员行为习惯的不同，在具体计算时结合国内标准标定相关参数，最后利用计算机仿真软件分别对评估前与评估后的场馆容量进行了仿真，结果表明场馆安全容量评估是非常必要的.

1 安全容量概念

体育场馆的安全容量是指在满足安全条件下，体育场馆可容纳的最大观众数.体育场馆安全容量是场馆各区域的安全容量总和，主要影响因素有P因子与S因子.各区域安全容量取值为各区域入口容量、持有容量、出口容量、紧急疏散容量四者中的最小值[3].

区域入口容量:单位时间内(h)通过区域所有入口的人数;

区域持有容量:各区域可安全容纳的人数.对于座位席，它由实际座位数减去视线严重受限区或条件不合适区以及需评估的座位数所确定;对于站位席，它由站位席区密度与可用面积确定，该区域密度与可用面积由一些特征确定，包括栅栏挤压强度、站位席布局及视线等;

区域出口容量:正常条件下能够安全离开观看区域的人数;

紧急疏散容量:由紧急疏散时间确定，指紧急情况下在规定疏散时间内到达安全地点的人数.

2 安全容量评估方法

2.1 安全容量评估步骤

体育场馆安全容量评估是根据场馆结构与观众席类型而确定，包括所有座位席和站位席，安全容量评估的每一步骤需要对场馆结构有透彻理解，具体评估步骤如图1、2所示.

2.2 P因子与S因子取值

P因子(物理评估)与S因子(安全评估)作为体育场馆安全容量评估的关键指标，其取值直接影响场馆保有容量的大小，而影响P因子与S因子取值的因素很多，需要根据实际情况确定，表2列出了几个主要考虑因素.

表2 影响P因子与S因子取值的主要因素

表2中各项具体解释可参考《体育场馆安全导则》，根据各项影响因素的大小P因子和S因子从低到高(0-1)取值.无论何时当座位席或站位席或建筑设施的物理状况、或安全管理措施的安全性受到质疑时，应降低P因子或S因子取值，减小场馆容量，确保场馆内行人的安全.

2.3 参数取值

计算入口容量、保有容量、出口容量、紧急出口容量时，需要标定相关参数，如表3所示.

表3 《绿色指南》参数

我国在人群形态特征、行为习惯、文化背景、以及紧急疏散素养等方面与西方国家有很大不同，所以在入场、散场、紧急疏散时表现出来的行为与西方人群有较大不同.该指南计算容量时取值默认为西方人的特征数据，因此应用在我国时，应使用针对中国典型人群的相关数据，提高评估准确程度.本文根据不同区域行为特点，参考国内权威标准[8]取值，如表4所示.

表4 本文参数标定

3 方法验证

本文以广州某体育场馆为例，对其安全容量进行评估.该体育场馆由主会场看台建筑与表演舞台组成，建筑面积57 732 m2，将于2010年11月投入使用.其中主会场建筑为八层高建筑，耐火等级为1级，有座位席25 868个，无站位席[9].

3.1 保有容量计算

3.1.1 可用座位数

该场馆有座席25 868个，其中首层看台6 388个、二层看台6 511个、三层看台12 969个.考虑到该场馆三层看台处有14根立柱，一部分座席的观看视野将受到遮挡，应扣除受限座位数，共2 207个，即可用座位数为23 661个.

3.1.2 物理评估(P因子)

该场馆为新建场馆，各处建筑结构与设施满足安全要求，纵走道间的座位数未超过规定要求，座椅据疏散口的最远距离小于30 m，最小净空大于0.4m，各类座位席的均满足视线要求，鉴于存在视线受限座位，取P因子为0.9.

3.1.3 安全评估(S因子)

该场馆投入使用后，将严格按照安全管理要求进行管理，暂取S因子为1.0.

3.1.4 保有容量

根据计算公式，持有容量=可用座位数×min(P，S)有:

首层看台座保有量=6 388×0.9=5 749个;

二层看台座保有量=6 511×0.9=5 860个;

三层看台座席保有量=(12417-2207)×0.9=9 686个;

全场座席保有量=5 749+5 860+9 686=21 295个.

3.2 入口容量计算

考虑到人员进场时，按股的形式有序通过各入口设施，因此入口容量按股取值，结果如表5所示.

表5 入口容量

3.3 出口容量计算

散场时，人员心态平和，行走秩序良好，仍以股的形式通过门、楼梯等节点，按股数来计算容量，按照观众8 min散场完毕，计算结果如表6所示.

表6 出口容量

3.4 紧急出口容量

3.4.1 火灾风险评估

火灾风险评估即评估建筑结构和场馆设施，包括所有观众区域，需考虑建筑布局与功能、设施结构和管理措施等.火灾风险评估决定紧急疏散时间，反过来又作为评估场馆安全容量的组成部分.若火灾风险评估表明，该区域容量过大，观众不能在相应紧急疏散时间内到达安全区域，或产生了过渡拥挤或心理上的不安，则容量应相应减少，见表7.

表7 火灾风险等级

3.4.2 紧急出口容量

紧急情况下，人员行走慌张，行为复杂，不再以股的形式通过门、楼梯等节点，因此采用有效宽度计算紧急疏散出口容量.该体育场馆为新建场馆，参考表7取疏散时间为8 min，结果如表8所示.

表8 紧急出口容量

3.5 场馆安全容量

根据以上各步计算结果，场馆保有容量、入口容量、出口容量和紧急疏散出口容量，4个量当中最小者为场馆保有容量，因此该体育场馆最终安全容量为21 295个.

4 计算机仿真

采用计算机仿真软件对该体育场馆进行仿真研究，处理相关数据如图3、4所示.

由图3、4可以看出，当按照场馆设计容量仿真时(且未严格采用相关安全措施)，需12 min才能将观众疏散完毕，当采用评估得到的安全容量仿真时(严格采用满足P、S因子要求的安全措施)，仅需8 min就能将观众疏散完毕，安全疏散时间明显减小，且仿真过程中可看到人员行走空间较评估前增大，安全级别也较评估前高，因此场馆安全容量评估是非常必要且有用的.

5 结语

现代体育场馆建筑结构的特殊性和使用功能的多元性大大增加了场馆的安全隐患，国外很早就提出场馆安全容量评估的法规，且有许多大型咨询公司专门从事这方面的技术咨询服务，而国内尚无这方面的专门研究，本文通过分析对比国内外的评估方法，选择国际上通用的《绿色指南》，详细介绍其评估方法，并结合实际工程案例给出了具体计算步骤，考虑到国内外人员行为习惯的迥异，在计算出、入口容量，紧急出口容量，保有容量时，结合国内实际情况标定相关参数，最后用计算机仿真软件进行了仿真分析，仿真结果表明，采用评估容量与P、S因子条件仿真时，行人安全等级明显高于评估前，安全疏散时间也随之减少.

在场馆实际运行管理中，为确保安全容量评估的可靠性，应特别注意控制危险源，如明火控制、易燃易爆物管理等，定期对各类设施进行日常维护，加强工作人员的防范意识，完善安全管理措施，减少安全隐患，保证场馆人员的安全.

[1]JGJ31-2003.体育建筑设计规范[S].

[2]刘 强，杨 浩，陆化普，等.运动场馆人流疏散及其模型探讨[J].土木工程学报，2004，37(10):92-98.

[3]李 强，陈春晓，陈 晋，等.考虑疏散安全的公共场馆人员容量控制研究[J].中国安全科学学报，2007，17(3):33-39.

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[9]李 俊.体育场馆人员疏散时间数字模型研究[J].哈尔滨商业大学学报:自然科学版，2011，27(2):252-256.