本书基于新**形势下公共建筑空间中人员**的现实需求，从多学科交叉角度出发,综合建筑学设计理论与方法、计算机模拟、地理学时空理论等科学领域的研究成果，针对公共建筑空间组合模式，开展疏散效率贡献度差异的研究。本书主要包含公共建筑空间的精细化疏散评价指标、基于时空轨迹的公共建筑空间组合的疏散模拟评估方法、公共建筑空间组合模式对疏散效率的贡献度量方法及结合建筑设计方案的模型、方法实验与分析等内容。书中构建了从疏散时空路径到疏散效率精细化评价指标的自动化计算思路与方法，提出了基于被疏散个体时空轨迹集合的公共建筑空间疏散效率自动化评估方法，形成了面向公共建筑空间组合模式的疏散效率贡献度差异的新定量化评估方法，结合模拟出的公共建筑空间内被疏散个体的疏散时空路径集合以及疏散评估指标值，分别对单一空间组合模式、一般简单建筑设计方案、国际竞标大型建筑设计方案等进行疏散效率、疏散效率贡献度、疏散效率贡献主路径及其均衡指标的分析。

1绪论











建筑设计师的激情可以从顽石中创造出奇迹。——勒·柯布西耶



建筑的目标在创造**，也就是创造*美的效益。——布鲁诺·陶特









1.1研究背景和意义



当今社会，人们面临着许多的不**因素，包括自然灾害(如地震、洪水、飓风、火山喷发、强冰雪、地表塌陷与沉降)、人为灾害(如恐怖威胁和袭击、生化威胁、强致命传染病、火灾)和事故灾难(如核辐射、危险有害物质泄漏)等，这些不**因素造成了巨大的生命和财产损失(图11)，危及亿万家庭的幸福安宁和社会稳定。公共建筑发挥着非常重要的经济社会作用，一旦这些不**因素造成的灾害发生，必须确保公共建筑中的人员被**疏散。这就要求公共建筑对空间与人流进行科学规划和引导。



图11公共场所灾害事件



通常，公共建筑包含办公建筑(如写字楼、政府部门办公楼)、商业建筑(如商场、金融建筑)、旅游建筑(如旅馆、饭店、娱乐场所)、科教文卫建筑(包括科研、教育、文化、**、卫生、体育建筑等)、通信建筑(如邮电、通讯、广播用房)以及交通运输用房(如机场、车站建筑)等。公共建筑空间承载着人们的经济社会活动。建筑学在地形环境融合、外观设计、结构设计、力学分析、室内环境营造等方面开展了很多设计理论与方法研究，取得了非常多的成就。建筑空间是建筑中*为本质的要素，具有很强的层次性。微观层次包括形状，即长宽高三维度空间尺寸、形式、颜色、尺度等物理参数所描述的空间；中观层次指建筑所占有与围合的空间，也包含人的行为与空间的相互影响，表现为场所、情景；宏观层次指作为整体观念的建筑空间，表现为建筑间结构(安源，2009)。



城市化快速发展大大改变了公共建筑和城市形态(齐康，2009)。如何保证这些快速发展的建筑空间功能布局的科学性一直以来都是建筑学所关注的核心问题，面对越来越多的不**因素，人们越来越重视公共建筑的疏散效率。公共建筑的疏散效率与空间布局有着密切的关系。如何实现功能组合使用需求和疏散需求之间的协调统一，形成科学合理的公共建筑空间组合分析理论与方法，成了建筑学科研究领域的一个非常重要和亟须解决的研究问题。





现代科学技术的快速发展，给建筑学科带来了巨大的机遇和挑战。比如：人类活动导致环境快速变化，传统的设计方法缺乏科学的分析数据支撑，无法快速跟上环境变化的步伐，亟需今天的建筑设计师在建筑设计完成之前，用一些积极的、科学的、有效的方法来探究建筑建成之后的运行效果。学术界因此提出了“GeoDesign”的概念，力求积极联系建筑学、城市规划、土木工程、风景园林、地理学等学科，建立科学的设计方法体系，为可持续的、综合性的建筑设计与城市规划过程提供不同尺度的分析和设计依据。GeoDesign是这些学科的一个重要发展趋势，比如：Oxman(2008)指出数字化建筑设计的一些理论、知识、方法的挑战，是GeoDesign的一个积极探索。因此，结合GeoDesign的发展方向，为公共建筑的疏散效率的提升做出积极努力，是本书的重要立论方向。



本书在研究传统疏散时间、疏散距离、疏散时空拥挤度、疏散时空利用率的基础上，提出新的能够支持人员自由超越的疏散时空利用率评价指标；建立疏散环境中各自元胞的时空可达势能模型，并结合三维元胞自动机理论，建立基于时空可达势能的三维元胞自动机疏散模拟模型和方法；提出了公共建筑空间的组合层次结构图概念，通过分析组合层次结构图中疏散时空路径的承载情形，进一步提出基于公共建筑空间层次结构图的疏散效率贡献度及其分析方法；研发实现公共建筑空间疏散模拟仿真平台，结合实例对不同公共建筑空间组合模式、不同的公共建筑设计方案以及国际竞标大型建筑设计作品等疏散指标进行对比分析，总结出一些对公共建筑空间设计有指导性的规律和建议，为建筑学研究中的空间组合布局理论与规则提供科学分析方法和依据；为现实的建筑设计提供可行的分析方法，提高建筑理论与方法在人员疏散方面的适用性。

1绪论(001) 1.1研究背景和意义(001) 1.2国内外研究(004) 1.3研究内容与组织结构(016) 2公共建筑空间的组合模式与疏散效率(020) 2.1公共建筑空间要素与疏散要素(020) 2.2公共建筑空间组合模式(024) 2.3公共建筑空间的疏散效率评价指标(035) 2.4支持人员自由超越的疏散时空利用率评价指标(038) 2.5本章小结(040) 3公共建筑空间疏散效率的三维元胞自动机评估方法(042) 3.1基于时空可达势能的三维元胞自动机疏散模拟模型(042) 3.2三维元胞自动机疏散模拟框架及其算法(051) 3.3基于时空轨迹的公共建筑空间疏散效率评估方法(055) 3.4本章小结(057) 4公共建筑空间组合模式的疏散效率贡献度及其分析方法(058) 4.1公共建筑空间组合层次结构图(058) 4.2基于公共建筑空间组合层次结构图的疏散效率贡献度分析 方法(062) 4.3公共建筑空间组合模式的疏散效率贡献主路径(067) 4.4公共建筑空间组合模式的疏散效率贡献均衡指标(068) 4.5本章小结(069) 5公共建筑空间组合模式的疏散效率及贡献度实验分析(071) 5.1实验软件平台的开发(071) 5.2实 验 数 据(078) 5.3疏散效率贡献度的实验与对比分析(079) 5.4本章小结(114) 6结论与展望(115) 6.1主要研究工作(115) 6.2主要创新点(117) 6.3后续研究展望(118) 附录(120) 参考文献(126)