近年来,医院、车站、商场等公共建筑朝着规模巨大化、功能复杂化发展,建筑体量的增大和复杂功能的整合使建筑物内的人群构成更加复杂,此类人员密集场所的安全疏散问题也更加复杂,成人、老人、儿童具有较大的身体状态差异,身体尺寸差异是其中最明显的一点。在疏散发生拥堵时,行人相互碰撞排挤,老人和儿童相对成年人处于明显的劣势,因此存在尺寸差异的混合人群疏散运动的研究在建筑物疏散安全设计中至关重要。然而目前有关人群疏散问题的研究,多关注综合各种影响因素讨论疏散效率、疏散时间等问题,鲜有关注尺寸差异对运动特性的影响现象和机理分析的研究。本文关注人群中有尺寸差异的个体混合时对疏散过程及疏散效率的影响,通过社会力模型对二元混合(两种个体尺寸)的模拟,发现存在大个体排挤小个体的分层现象,主要研究内容如下:首先在对比人群运动与颗粒物质的群体运动中发现,两种群体运动在描述方法、运动机制、宏观现象等方面具有很高的相似性,因此引入非均匀颗粒体系中描述混合-分离过程中分层程度的混合熵,来描述人群疏散运动的分层程度。并参考颗粒分层机理----非均匀颗粒体系运动分层的“巴西果”效应,用惯性机制对人群中的分层现象进行解释,然后揭示出行人身体尺寸差异与合理的行人间隙是导致疏散运动出现分层现象的两个主要因素。进一步研究人群整体疏散状况发现,当环境和模型参数一定时,不同的二元尺寸差异会导致出现疏散时间的最小值。通过引入理论几何流量率和拥堵概率系数,本文分析了出现最小值的原因:尺寸差异的存在使得理论几何疏散时间存在最小值,也会加剧拥堵、增大疏散时间,两种机制共同作用、相互竞争使得整体疏散时间存在极小值。为揭示各种真实场所的疏散情况,本文分别模拟大尺寸行人数量占优、均匀混合、小尺寸行人数量占优时的情形。分析发现:小个体作为“闯入者”参与混有较多大个体的人群的疏散时,会被排挤在拥堵区域的最外层,这种情况从疏散开始一直持续到最后时刻。青少年、儿童处于身体发育期,年龄层次导致的身体尺寸差异较大,因此为提高小个体在群体疏散过程中的生存率,本文以中国各年龄段未成年人体的数据,将模拟拓展至多元混合(多种个体尺寸),发现人体尺寸多元混合服从高斯分布时,在一定条件下仍存在疏散时间的最小值。对不同出口门宽时的疏散状况的模拟分析表明:在门宽较小时,尺寸差异会导致拥堵更严重,对整体疏散时间的影响更大。本文研究有助于进一步理解有个体差异的人群的疏散运动的特点,对人群构成复杂的综合性公共建筑的内部布局、疏散通道设计以及建筑物内混合人群疏散策略的制定有一定的指导参考意义。