前言在快速的城市化進程和經(jīng)濟發(fā)展中，人們面臨著越來越多的不安全因素，直接影響億萬家庭的幸福安寧和社會穩(wěn)定。公共建筑發(fā)揮著非常重要的經(jīng)濟社會作用，不安全因素對公共建筑的影響較大，因此公共建筑對疏散應急的要求非常高。這就對建筑學科提出了相對較高的要求，除了要對建筑本身的美觀、實用和文化底蘊承載進行研究和實踐，還要對建筑中的空間與人流進行科學規(guī)劃和引導。面對越來越多的不安全因素，人們越來越重視公共建筑的疏散效率。公共建筑的疏散效率與空間布局關(guān)系密切。如何實現(xiàn)功能組合使用需求和疏散需求之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，形成科學合理的公共建筑空間組合分析理論與方法，成了建筑學科的一個非常重要和亟須解決的研究問題�，F(xiàn)代科學技術(shù)的快速發(fā)展，給建筑學科帶來了巨大的機遇和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的設(shè)計方法缺乏科學的分析數(shù)據(jù)支撐，無法快速跟上環(huán)境變化的步伐，亟需今天的建筑設(shè)計師在建筑設(shè)計完成之前，用一些積極的、科學的、有效的方法來探究建筑建成之后的運行效果。在此背景下，本書基于新安全形勢下公共建筑空間中人員安全的現(xiàn)實需求，從多學科交叉角度出發(fā)，綜合建筑學設(shè)計理論與方法、計算機模擬、地理學時空理論等科學領(lǐng)域的研究成果，針對公共建筑空間組合模式，開展疏散效率貢獻度差異的研究，并以此作為一個重要研究契合點，向公共建筑的數(shù)字化設(shè)計與自動化評估發(fā)展趨勢和方向進行初步的積極探索。本書的主要成果包括以下四點。(1) 研究了公共建筑空間的精細化疏散評價指標。本書在充分分析公共建筑空間設(shè)計、公共建筑疏散這兩方面國內(nèi)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，比較了公共建筑的空間要素和疏散要素、多種組合模式的空間特點，提煉了不同組合模式的空間特點給人員疏散可能帶來的影響；系統(tǒng)化地分析公共建筑疏散效率評價指標，包括疏散時間、疏散距離、疏散時空擁擠度、疏散時空利用率等，并以此為基礎(chǔ)，從被疏散個體的疏散時空路徑集合的角度，提出新的支持人員自由超越的公共建筑空間疏散時空利用率這一疏散評價指標，可以統(tǒng)一對通道、房間和空間組合等進行疏散效率評價；構(gòu)建了從疏散時空路徑到疏散效率精細化評價指標的自動化計算思路與方法。(2) 研究了基于時空軌跡的公共建筑空間組合的疏散模擬評估方法。本書基于被疏散個體的時空可達勢能理論思路，定義了三維元胞自動機疏散模擬模型規(guī)則，提出了公共建筑空間疏散效率的三維元胞自動機疏散模擬模型、框架、算法，可以方便實現(xiàn)公共建筑空間的疏散過程模擬；在此基礎(chǔ)上，建立了被疏散個體時空軌跡集合與疏散效率評價指標的映射方法，*終提出了基于被疏散個體時空軌跡集合的公共建筑空間疏散效率自動化評估方法。(3) 研究了公共建筑空間組合模式對疏散效率的貢獻度量方法。本書首先針對公共建筑設(shè)計中對空間組合模式的數(shù)值化分析需求，提出了公共建筑空間的組合層次結(jié)構(gòu)圖概念，用于表達公共建筑空間組合模式的層次間隸屬關(guān)系以及相互關(guān)聯(lián)關(guān)系。然后，基于提出的公共建筑空間組合層次結(jié)構(gòu)圖概念，建立了被疏散個體時空軌跡與公共建筑空間組合層次結(jié)構(gòu)圖的映射匹配機制，提出了公共建筑空間組合模式的疏散效率貢獻度、疏散效率貢獻主路徑以及疏散效率貢獻均衡等概念或指標，可直接用于刻畫公共建筑空間組合模式對疏散效率的貢獻作用，為公共建筑空間組合模式在疏散效率方面的對比分析提供計算依據(jù)。*后，形成面向公共建筑空間組合模式的疏散效率貢獻度差異的新定量化評估方法。(4) 結(jié)合單一空間組合模式、一般簡單建筑設(shè)計方案、國際競標大型建筑設(shè)計方案等三個層次的實驗案例，對提出的模型、方法進行了實驗與分析。本書首先研發(fā)了公共建筑空間疏散效率分析實驗原型系統(tǒng)，可以實現(xiàn)公共建筑空間的自動導入和公共建筑空間內(nèi)被疏散個體的疏散過程模擬，從而導出所有被疏散個體的疏散時空路徑集合及各通道、房間對應的疏散評估指標值，為空間組合模式的對比分析提供實驗數(shù)據(jù)。然后，結(jié)合模擬出來的公共建筑空間內(nèi)被疏散個體的疏散時空路徑集合以及所提出疏散評估指標值，分別分析單一空間組合模式、一般簡單建筑設(shè)計方案、國際競標大型建筑設(shè)計方案等實驗案例的疏散效率、疏散效率貢獻度、疏散效率貢獻主路徑及其均衡指標等，證實了提出概念與方法的正確性和合理性。本書的研究成果能夠為新安全形勢下的公共建筑空間人員疏散提供模擬與分析方法，為公共建筑空間組合模式的設(shè)計提供定量化的分析對比數(shù)據(jù)支撐，為建筑學研究中的空間組合布局理論與規(guī)則提供科學分析方法和依據(jù)，為建筑設(shè)計師的公共建筑空間設(shè)計提供實用的疏散效率分析技術(shù)手段，提高建筑理論與方法在人員疏散方面的適用性，從而促進公共建筑空間組合模式設(shè)計的科學化發(fā)展。著者2023年5月