随着全球人口的增长和经济社会的快速发展,大型人群聚集活动越来越频繁,在人群聚集活动中,极易引发人群事件,造成群死群伤。高密度人群事件造成伤亡的原因主要包括挤压伤亡和踩踏事故,而接触力是引起高密度人群复杂流场结构和特殊运动现象并造成伤亡的本质原因,因此本文以高密度人群事件造成伤亡的原因为主线,对高密度人群中不同类型的接触力进行研究。1.针对踩踏事故发生前个体会受到瞬时接触力作用,设计并分别开展单个体和双个体受不同大小外力作用下运动特征的可控实验研究,将真实接触力与行人运动行为有机关联,研究冲量在多个体之间定量化的传递规律。在单个体实验中,利用二次多项式将真实接触力与行人运动行为有机关联,建立行人在受到突然外力作用下速度、移动距离和所受冲量之间的经验运动方程。在双个体实验中,当人群密度超过2人/米时,发现若行人受到冲量在个体容忍度范围内,行人传出冲量随着受到冲量的增大而增大,行人受到冲量和传出冲量之间的定量关系可以用e指数关系建立;发现冲量平均传递系数随着行人密度的减小呈现先增大后下降的趋势,当人群密度小于2.5人/米时,行人传递出的冲量会不断减小,冲量平均传递系数和行人间距之间的定量关系可以用有理关系式建立。2.针对高密度人群挤压伤亡时会受到持续作用力,设计并分别开展静止和运动高密度人群中个体受持续接触力的可控实验研究,研究接触力、空间占有率和速度之间的定量关系,揭示接触力时间序列的波动特性。本章人群密度为8人/米2～12人/米2,对应空间占有率为0.57～0.87。在静止人群中,发现接触力随着空间占有率的增大而增大,接触力和空间占有率之间的定量关系可以用线性关系建立。在运动人群中,发现不同空间占有率下接触力随着运动速度的增大呈现出增大的趋势,空间占有率、速度和接触力之间的定量关系可以用二次函数建立。利用自相关系数、基于直方图的周期分析和Fisher-Shannon分析,发现高密度运动人群中的接触力时间序列会表现出很强的波动性且有较高的不确定性和较低的有序度,并会呈现出周期性特征,较高密度下的平均周期大于较低密度条件下,高、低密度下的接触力在Fisher-Shannon信息平面上有清晰的区分。3.针对高密度人群极易与瓶颈建筑结构发生相互作用,设计并开展紧急条件下高密度人群瓶颈疏散可控实验,研究高密度人群对瓶颈建筑结构压力的变化规律,建立建筑结构压力与疏散特征之间的关联。本章出口宽度为0.5米～1.2米,发现增加出口宽度,在一定程度上可以降低人群对建筑结构的压力,并且男性对建筑结构的压力值大于女性。定量化得到紧急情况下高密度人群的基本图,发现基本图中身体可达到区域会更广,提出结合建筑结构压力、速度和密度的三维基本图。发现瞬时流量随着出口墙面压力均值的增大而下降,并提出瞬时流量不为零时对应的压力均值可作为临界预警压力值指导紧急情况下的人群疏散。本研究深入揭示了高密度人群中的接触力规律和疏散运动特征,获得大量更加细致的量化描述和实验数据,不仅为直接以人群真实压力为指标的高密度人群风险评估提供理论支撑,也为建筑设计提供理论支持和紧急情况下疏散提供指导。