本书基于新安全形势下公共建筑空间中人员安全的现实需求，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。

本书面向新形势下公共建筑空间中人员安全的现实需求，突破传统方法的局限性，综合了建筑学设计理论与方法、计算机模拟、地理学时空理论等多科学领域。该书符合建筑专业从业者与高校师生的知识结构要求，对建筑疏散效率方法应用具有指导作用。

前言在快速的城市化进程和经济发展中，人们面临着越来越多的不安全因素，直接影响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，不安全因素对公共建筑的影响较大，因此公共建筑对疏散应急的要求非常高。这就对建筑学科提出了相对较高的要求，除了要对建筑本身的美观、实用和文化底蕴承载进行研究和实践，还要对建筑中的空间与人流进行科学规划和引导。面对越来越多的不安全因素，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关系密切。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。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。在此背景下，本书基于新安全形势下公共建筑空间中人员安全的现实需求，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，并以此作为一个重要研究契合点，向公共建筑的数字化设计与自动化评估发展趋势和方向进行初步的积极探索。本书的主要成果包括以下四点。(1) 研究了公共建筑空间的精细化疏散评价指标。本书在充分分析公共建筑空间设计、公共建筑疏散这两方面国内研究现状的基础上，比较了公共建筑的空间要素和疏散要素、多种组合模式的空间特点，提炼了不同组合模式的空间特点给人员疏散可能带来的影响；系统化地分析公共建筑疏散效率评价指标，包括疏散时间、疏散距离、疏散时空拥挤度、疏散时空利用率等，并以此为基础，从被疏散个体的疏散时空路径集合的角度，提出新的支持人员自由超越的公共建筑空间疏散时空利用率这一疏散评价指标，可以统一对通道、房间和空间组合等进行疏散效率评价；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。(2) 研究了基于时空轨迹的公共建筑空间组合的疏散模拟评估方法。本书基于被疏散个体的时空可达势能理论思路，定义了三维元胞自动机疏散模拟模型规则，提出了公共建筑空间疏散效率的三维元胞自动机疏散模拟模型、框架、算法，可以方便实现公共建筑空间的疏散过程模拟；在此基础上，建立了被疏散个体时空轨迹集合与疏散效率评价指标的映射方法，*终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。(3) 研究了公共建筑空间组合模式对疏散效率的贡献度量方法。本书首先针对公共建筑设计中对空间组合模式的数值化分析需求，提出了公共建筑空间的组合层次结构图概念，用于表达公共建筑空间组合模式的层次间隶属关系以及相互关联关系。然后，基于提出的公共建筑空间组合层次结构图概念，建立了被疏散个体时空轨迹与公共建筑空间组合层次结构图的映射匹配机制，提出了公共建筑空间组合模式的疏散效率贡献度、疏散效率贡献主路径以及疏散效率贡献均衡等概念或指标，可直接用于刻画公共建筑空间组合模式对疏散效率的贡献作用，为公共建筑空间组合模式在疏散效率方面的对比分析提供计算依据。*后，形成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。(4) 结合单一空间组合模式、一般简单建筑设计方案、国际竞标大型建筑设计方案等三个层次的实验案例，对提出的模型、方法进行了实验与分析。本书首先研发了公共建筑空间疏散效率分析实验原型系统，可以实现公共建筑空间的自动导入和公共建筑空间内被疏散个体的疏散过程模拟，从而导出所有被疏散个体的疏散时空路径集合及各通道、房间对应的疏散评估指标值，为空间组合模式的对比分析提供实验数据。然后，结合模拟出来的公共建筑空间内被疏散个体的疏散时空路径集合以及所提出疏散评估指标值，分别分析单一空间组合模式、一般简单建筑设计方案、国际竞标大型建筑设计方案等实验案例的疏散效率、疏散效率贡献度、疏散效率贡献主路径及其均衡指标等，证实了提出概念与方法的正确性和合理性。本书的研究成果能够为新安全形势下的公共建筑空间人员疏散提供模拟与分析方法，为公共建筑空间组合模式的设计提供定量化的分析对比数据支撑，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，为建筑设计师的公共建筑空间设计提供实用的疏散效率分析技术手段，提高建筑理论与方法在人员疏散方面的适用性，从而促进公共建筑空间组合模式设计的科学化发展。著者2023年5月

徐虹，建筑学博士，副教授，硕士研究生导师，武汉科技大学智慧城镇与城乡发展研究所所长，中国建筑学会会员，武汉土木建筑学会会员、湖北省历史建筑研究会理事，湖北省综合评标库专家。主要从事建筑设计及其理论、建筑历史与文化、城乡规划与设计、城市与建筑遗产保护、数字城市与建筑、美丽乡村建设等方面的研究。参与国家自然基金面上项目1项（排名第二）；主持湖北省文化和旅游厅研究项目1项，湖北省教育厅自然科学青年项目1项、湖北省教育厅人文社科重点项目1项、湖北省教育厅人文社科青年项目1项、湖北省住建厅科技计划项目2项、校级项目2项；参与多项厅局级项目；主持和参与各类城市更新、老旧小区改造、数字城市与建筑、乡村振兴、规划设计、建筑设计、建筑文化提炼等横向课题。公开发表论文40余篇，其中SCI、EI期刊论文10余篇，核心期刊、SCD、EI、ISTP检索论文30余篇。主持5项武汉科技大学教研项目和2项*产学研协同育人项目，多次获得学校教学优秀一二三等奖，并获武汉科技大学第三届课程思政教学设计大赛一等奖。指导学生3项*大学生创新创业项目和2项省级大学生创新创业项目，并入选参加大学生创新创业年会展示。指导学生获多项学科类竞赛奖励。

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)