The Perceptual Evaluation of Spatial Factors to Improve Evacuation Performance in Educational Buildings

Abstract

Fire safety design is a critical area that influences evacuation processes, where spatial perceptions of individuals play a significant role. The aim of this study is to identify spatial factors that can enhance evacuation behavior by improving the perception of fire escape routes. The research was conducted with middle school students, who fall under the formal operational stage of Piaget’s cognitive development theory, and the sample consisted of middle school buildings. These buildings were selected based on the most commonly used plan types: I, L, and U-shaped layouts. The effects of visual and sensory factors, along with informational tools, on spatial perception were examined using the cognitive mapping technique. The results demonstrate that all factors contributed to enhancing the perception of escape routes. While the influence of these factors varied across different plan types, color emerged as the most effective factor in all plan types. This was followed by landmarks, signage and labels, and shape factors, respectively. The integration of these factors, in conjunction with existing regulations, is expected to improve users' perception and orientation within the space, facilitating easier, faster, and safer identification of fire escape routes, ultimately contributing to a more efficient evacuation process.

Keywords

• Evacuation
• Spatial Perception
• Wayfinding

Eğitim Yapılarında Tahliye Performansını Artırmaya Yönelik Mekânsal Faktörlerin Algısal Değerlendirilmesi

Abstract

Yangın güvenliği tasarımı, insanların tahliye süreçlerini etkileyen önemli bir alandır ve bu süreçte bireylerin mekânsal algıları büyük rol oynamaktadır. Bu çalışmanın amacı, yangın kaçış rotalarının algısını artırarak tahliye davranışını iyileştirecek mekânsal faktörleri belirlemektir. Araştırma, Piaget’in bilişsel gelişim kuramına göre soyut işlem dönemindeki ortaokul öğrencileri üzerinde gerçekleştirilmiş olup, örneklem alan ortaokul binalarında en yaygın kullanılan I, L ve U plan tiplerinden seçilmiştir. Mekândaki görsel ve uyarıcı faktörler ile bilgilendirme araçlarının etkisi, bilişsel haritalama tekniğiyle araştırılmıştır. Sonuçlar, tüm faktörlerin kaçış yollarının algısını artırdığını göstermektedir. Farklı plan tiplerinde faktörlerin etkisi farklı düzeylerde olsa da, tüm plan türlerinde en etkili faktörün renk olduğu bulunmuştur. Renk faktörünü, sırasıyla nirengi işaretleri, işaret ve tabelalar, biçim faktörleri izlemiştir. Bu faktörlerin mevcut mevzuatlara ek olarak belirtilen plan türlerinde kullanılması, kullanıcı algısını iyileştirerek yangın kaçış yollarının daha kolay, hızlı ve güvenli bir şekilde bulunmasını sağlayacak ve tahliye sürecini iyileştirecektir.

Keywords

• Tahliye
• Mekan Algısı
• Yön Bulma

References

1. [1] Butcher, E.G. 1983. Parnell AC. Designing for Fire Safety. John Wiley & Sons, England 372s.
2. [2] Yaman, M., Demirel, F. 2020. Cephelerde Yangın Güvenlik Önlemleri ve Mevzuatların Karşılaştırmalı Analizi. Uluslararası Doğu Anadolu Fen Mühendislik ve Tasarım Dergisi, 2(1), 88-108.
3. [3] Başdemir, H., Demirel, F. 2010. Binalarda Pasif Yangın Güvenlik Önlemleri Bağlamında Bir Literatür Araştırması. Politeknik Dergisi, 13(2), 101-109.
4. [4] Yaman, M. 2021. Öğrenci Yurt Binalarında Yangın Güvenlik Önlemleri ve Tahliye Simülasyonları: Binalarda Yangın Güvenliği. Tasarım+ Kuram, 17(34), 123-138.
5. [5] Kadı, F., Gökhan, C., Ekrem, B. 2022. Tahliye Sırasında Yangın Dumanından Etkilenme Oranlarının Simülasyon Destekli İncelenmesi: Bir Hastane Modeli. Uluslararası Yakıtlar Yanma ve Yangın Dergisi, 10(1), 103-107.
6. [6] Aydemir, S. 2018. Alışveriş merkezlerinde tahliyenin mekânsal dizim yöntemi ile irdelenmesi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 169s, İstanbul.
7. [7] Sayın, S., Kutsal, H. 2021. Okul Öncesi Eğitim Yapılarının Pasif Yangın Güvenlik Önlemlerinin Değerlendirilmesi. Online Journal of Art and Design, 9(2), 233-255.
8. [8] Özgüç, A., Bakar, M., Oral, G. 2011. Bir Felaketin Anatomisi Bazar de La Charite Yangını. Adli Tıp Bülteni, 16(3), 104-109.

9. [9] Ünlü, A., Ülken, G., Edgü, E., 2005. A Space Syntax Based Model in Evacuation of Hospitals. Proceedings of 5th International Space Syntax Symposium – Vol 2, 13-17 Haziran, Delft, 840s.
10. [10] Ayçiçek, E. 2017. Hastanelerde plan kurgusunun yön bulma ve tahliyeye etkisinin irdelenmesi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 97s, İstanbul.
11. [11] Ünlü, A., Edgü, E., Ülken, G., Apak, S. 2008. Acil Durumlarda Hastane Sirkülasyon Sistemlerinin Performansı İçin Bir Model. İTÜDERGİSİ/a, 7(1), 99-109.
12. [12] Natapov, A., Parush, A., Laufer, L., Fisher-Gewirtzman, D. 2022. Architectural Features and Indoor Evacuation Wayfinding: The Starting Point Matters. Safety science, 145s.
13. [13] Zhu, R., Lin, J., Becerik-Gerber, B., Li, N. 2020. Influence of Architectural Visual Access on Emergency Wayfinding: A Cross-Cultural Study in China, United Kingdom and United States. Fire safety journal, 113, 102963.
14. [14] Wang, X., Liu, Z., Wang, J., Loughney, S., Zhao, Z., Cao, L. 2021. Passengers’ Safety Awareness and Perception of Wayfinding Tools in a Ro-Ro Passenger Ship During an Emergency Evacuation. Safety science, 137, 105189.
15. [15] Wang, D., Liang, S., Chen, B., Wu, C. 2022. Investigation on the Impacts of Natural Lighting on Occupants' Wayfinding Behavior During Emergency Evacuation in Underground Space. Energy Buildings, 255, 111613.
16. [16] Hajibabai, L., Delavar, M., Malek, M.R., Frank, A.U., 2007. Agent-Based Simulation of Spatial Cognition and Wayfinding in Building Fire Emergency Evacuation. ss 255-270. Li, J., Zlatanova, S., Fabbri, A. G., ed. 2007. Geomatics solutions for disaster management, 444s.
17. [17] Piaget, J. 1964. Cognitive Development in Children. Journal of research in science teaching, 2(2), 176-186.
18. [18] Lang, J. T. 1974. Design For Human Behavior: Architecture and the Behavioral Sciences. Dowden Hutchinson & Ross, 353s.
19. [19] Cüceloğlu, D. 2016. İnsan ve Davranışı. Remzi Kitap Evi, Türkiye, 591s.
20. [20] Aslan, F., Aslan, E., Atik, A. 2015. İç Mekanda Algı. İnönü Üniversitesi Sanat ve Tasarım Dergisi, 5(11), 139-151.
21. [21] Chen, C-H., Chang, W-C., Chang, W-T. 2009. Gender Differences in Relation to Wayfinding Strategies, Navigational Support Design, and Wayfinding Task Difficulty. Journal of environmental psychology, 29(2), 220-226.
22. [22] Yassin, M., El Antably, A., Abou El-Ela, M. A. 2021. The Others Know the Way: A Study of the Impact of Co-Presence on Wayfinding Decisions in an İnterior Virtual Environment. Automation in Construction, 128, 103782.
23. [23] Arthur, P. Passini, R. 1992. Wayfinding: People, Signs, and Architecture. McGraw-Hill, New York, 238s. [24] Butler, D. L., Acquino, A. L., Hissong, A. A., Scott, P. A. 1993. Wayfinding by Newcomers in a Complex Building. Human Factors, 35(1), 159-173.
24. [25] Başkaya, A., Wilson, C., Özcan, Y. Z. 2004. Wayfinding in an Unfamiliar Environment: Different Spatial Settings of Two Polyclinics. Environment Behavior, 36(6), 839-867.
25. [26] Sönmez, B. E., Önder, D. E. 2015. Bir Tasarım Ölçütü Olarak Yön Bulma Kavramı: Tanımlar ve Tartışmalar. Megaron, 10(3), 355-364.
26. [27] Long, Y., Baran, P. K. 2012. Does Intelligibility Affect Place Legibility? Understanding the Relationship Between Objective and Subjective Evaluations of the Urban Environment. Environment Behavior, 44(5), 616-640.
27. [28] O'Neill, M. J. 1991. Effects of Signage and Floor Plan Configuration on Wayfinding Accuracy. Environment Behavior, 23(5), 553-574.
28. [29] Weisman, J. 2011. Evaluating Architectural Legibility: Way-Finding in The Built Environment. Environment Behavior, 13(2), 189-204.
29. [30] Herzog, T. R., Leverich, O. L. 2003. Searching for Legibility. Environment Behavior, 35(4), 459-477.
30. [31] Güneş, E., Memikoğlu, İ., Bülent, Ü. 2021. Color as a Design Tool for Children’s Wayfinding Performances in Interior Spaces. Atlas Journal, 7(38), 1402-1412.
31. [32] Downs, R.M., Stea, D. 2011. Cognitive Maps and Spatial Behaviour: Process and Products. ss. 312-317. Dodge, M., Kitchin, R., Perkins, C., 2011. The Map Reader: Theories of Mapping Practice Cartographic Representation, USA: John Wiley & Sons ,1. Baskı, New York, 512s.
32. [33] Bakal, H., Bilgiç, D. E. 2023. Eğitim Yapıları İç Mekân Tasarımı ve Bilişsel Gelişim İlişkisi. Mimarlık ve Yaşam, 8(1), 113-131.
33. [34] Trawick-Smith, J.W. 2023. Erken Çocukluk Döneminde Gelişim: Çok Kültürlü Bir Bakış Açısı. Nobel Akademik Yayıncılık, Ankara, 528s.
34. [35] Gander, M.J., Gardiner, H. 2004. Çocuk ve Ergen Gelişimi. İmge Kitapevi, İstanbul, 618s.
35. [36] Erden, M., Akman, Y. 2018. Gelişim ve Öğrenme. 21.Baskı, Arkadaş Yayınevi, Ankara, 272s.
36. [37] Barrouillet, P. 2015. Theories of Cognitive Development: From Piaget to Today. Developmental Review, 38, 1-12.
37. [38] Sigelman, C.K., Rider, E.A. 2017. Life Span Human Development. 9.Baskı, Cengage Learning, ABD, 768s.
38. [39] McLeod, S. 2018. Jean Piaget’s Theory of Cognitive Development. Simply psychology, 18(3), 1-9.
39. [40] Clarke-Stewart, A., Parke, RD. 2014. Social Development. İkinci Basım, John Wiley & Sons, New York, 576s.
40. [41] Pakpahan, F. H., Saragih, M. 2022. Theory of Cognitive Development by Jean Piaget. Journal of Applied Linguistics, 2(1), 55-60.
41. [42] Lefa, B. 2014. The Piaget Theory of Cognitive Development: An Educational Implications. Educational Psychology, 1(1), 1-8.
42. [43] Piaget, J., Inhelder, B. 2016. Çocuk Psikolojisi. 2.Baskı, Pinhan Yayıncılık, İstanbul, 144s.
43. [44] Yavuzer, H. 2019. Çocuk Psikolojisi. 44. Baskı, Remzi Kitapevi, İzmir, 344s.
44. [45] Çukur, D., Delice, E. G. 2011. Erken Çocukluk Döneminde Görsel Algı Gelişimine Uygun 25 Mekân Tasarımı. Sosyal Politika Çalışmaları Dergisi, 24(24), 25-36.
45. [46] Keskin, S. P. 2012. Çöp Çocuk - Çocuk Çizgilerindeki Giz. Boyut Yayın, İstanbul, 120s.
46. [47] İnanç, B. Y., Bilgin, M., Atıcı, M. K. 2017. Gelişim Psikolojisi: Çocuk ve Ergen Gelişimi. 12.Baskı, Pegem Akademi, Ankara, 312s.
47. [48] Pulaski, M. A. S. 1980. Understanding Piaget: An Introduction to Children's Cognitive Development. Harpercollins, New York, 248s.
48. [49] Altman, I., Chemers, M. M. 1984. Culture and Environment. Monterey, CA, USA: Brooks/Cole, Monterey, CA, USA, 337s.
49. [50] Montello, D.R., Sas, C. 2006. Human Factors of Wayfinding in Navigation. Ss. 2051-2056, Healthcare, I, 2006. International Encyclopedia of Ergonomics and Human Factors-3 Volume Set, CRC Press, 1980s.
50. [51] Şen, A. K. 2015. Kullanıcı odaklı tasarım için bulanık ahs ile bir model önerisi: poliklinikler üzerinden bir değerlendirme. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 178s, İstanbul.
51. [52] Aksoy, E. 2017. Hastanelerde iç mekân konfigürasyonunun yön bulma davranışlarına etkisinin araştırılması. Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 158s, Konya.
52. [53] Helvacıoğlu, E. 2007. Colour Contribution to Children's Wayfinding in School Environments. Optics & Laser Technology, 43(2), 410-419.
53. [54] Gärling, T., Böök, A., Lindberg, E. 1986. Spatial Orientation and Wayfinding in the Designed Environment: A Conceptual Analysis and Some Suggestions for Postoccupancy Evaluation. Journal of Architectural Planning Research, 3(1), 55-64.
54. [55] Appleyard, D. 1970. Styles and Methods of Structuring a City. Environment Behavior, 2(1), 100-117.
55. [56] Stamps III, A. E. 2004. Mystery, Complexity, Legibility and Coherence: A Meta-Analysis. Journal of Environmental Psychology, 24(1), 1-16.
56. [57] Tekel, A., Özalp, Y. 2016. Mekanın Fiziksel ve Algısal Niteliğinin Yürünebilirliğe ve Mekanda Yürümeden Duyulan Memnuniyete Etkisi: Ankara Atatürk Bulvarı Örneği. Planlama Dergisi, 26(1), 40-50.
57. [58] Hasgül, E. 2011. İç mekânda yön bulma: büyük ölçekli binalarda inceleme. İstanbul Teknik Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 209s, İstanbul.
58. [59] Higgins S, Hall E, Wall K, Woolner P, McCaughey C. The Impact of School Environments: A Literature Review, Design Council, London, 47s.
59. [60] Smith, D. 2003. Environmental Colouration and/or The Design Process. Color research and application, 28(5), 360-365.
60. [61] Dalke, H., Little, J., Niemann, E., Camgoz, N., Steadman, G., Hill, S., Stott, L. 2006. Colour and Lighting in Hospital Design. Optics Laser Technology, 38(4-6), 343-365.
61. [62] Read, M. A. 2003. Use of Color in Child Care Environments: Application of Color for Wayfinding and Space Definition in Alabama Child Care Environments. Early Childhood Education Journal, 30, 233-239.
62. [63] Hidayetoglu, M. L., Yildirim, K., Akalin, A. 2012. The Effects of Color and Light on İndoor Wayfinding and the Evaluation of the Perceived Environment. Journal of Environmental Psychology, 32(1), 50-58.
63. [64] Yüksel, M., Onaran, B. S. 2023. Demanslı Bireylerde Mekânsal Yönelim ve Yön Bulma: Tasarım İlkeleri ve Yaklaşımlar. Yaşlı Sorunları Araştırma Dergisi, 16(2), 104-109.
64. [65] Carpman, J., 1995. Creating Hospitals Where People Can Find Their Way. ss. 101-108. 1995. Plant Technology and Safety Management Handbook, Joint Commission on Accreditation of Healthcare Organizations, Oakbrook Terrace.
65. [66] Huelat, B.J., 2007. Wayfinding: Design for Understanding, The Center for Health Design, https://www.brikbase.org/sites/default/files/chd_wayfinding_position_paper.pdf, Erişim Tarihi: 12.12.2024
66. [67] Passini, R. 1984. Spatial Representations, a Wayfinding Perspective. Journal of Environmental Psychology, 4(2), 153-164.
67. [68] Lynch, K. 2016. Kent İmgesi. 14.Baskı, İş Bankası Kültür Yayınları, İstanbul, 215s.
68. [69] Lawton, C. A., Charleston, S. I., Zieles, A. S. 1996. Individual and Gender Related Differences in Indoor Wayfinding. Environment Behavior, 28(2), 204-219.
69. [70] Holding, C. S., Holding, D. H. 1989. Acquisition of Route Network Knowledge by Males and Females. The Journal of General Psychology, 116(1), 29-41.
70. [71] Galea, L. A., Kimura, D. 1993. Sex Differences in Route-Learning. Personality Individual Differences, 14(1), 53-65.
71. [72] Zhou, Y., Cheng, X., Zhu, L., Qin, T., Dong, W., Liu, J. 2020. How Does Gender Affect Indoor Wayfinding Under Time Pressure? Cartography Geographic Information Science, 47(4), 367-380.
72. [73] Çubukçu, E., Nasar, J. L. 2005. Relation of Physical Form to Spatial Knowledge in Largescale Virtual Environments. Environment Behavior, 37(3), 397-417.
73. [74] Chen, M-S., Ko, Y-T., Hsieh, W-C. 2021. Exploring the Planning and Configuration of the Hospital Wayfinding System by Space Syntax: A Case Study of Cheng Ching Hospital, Chung Kang Branch in Taiwan. ISPRS International Journal of Geo-Information, 10(8), 570.
74. [75] Helvacıoğlu, E., Olguntürk, N. 2011. Colour Contribution to Children's Wayfinding in School Environments. Optics Laser Technology, 43(2), 410-419.
75. [76] Kirasic, K. C. 2000. Age Differences in Adults' Spatial Abilities, Learning Environmental Layout, And Wayfinding Behavior. Spatial Cognition Computation, 2, 117-134.
76. [77] Altun, İ. K., Zorlu, T. 2021. Mekansal Algıda Etkili Fiziksel Parametreler: İlk Kademe Eğitim Yapıları Derslikleri. İnönü Üniversitesi Sanat ve Tasarım Dergisi, 11(23), 15-32.
77. [78] Burkut, E. B. 2022. Çocuklarda mekânsal okunabilirlik parametrelerinin biçimsel, bilişsel ve dizimsel yönleri. Fatih Sultan Mehmet Vakıf Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Doktora Tezi, 225s, İstanbul.
78. [79] Golledge, R.G., 1987. Environmental Cognition. ss: 131-174, , Stokols, D., Altman, I. IHandbook of Environmental Psychology, John Wiley & Sons, New York.
79. [80] Passini, R. 1996. Wayfinding Design: Logic, Application and Some Thoughts on Universality. Design Studies, 17(3), 319-331.
80. [81] Kim, Y. O., Penn, A. 2004. Linking the Spatial Syntax of Cognitive Maps to the Spatial Syntax of the Environment. Environment Behavior, 36(4), 483-504.
81. [82] Ziegler, S., Andrews, H.F., 1987. Children and Built Environments: A Review of Methods for Environmental Research and Design. ss: 301-336, Van Nostrand Reinhold Co, New York.
82. [83] Faul, F., Erdfelder, E., Buchner, A., Lang, A-G. 2009. Statistical Power Analyses Using G* Power 3.1: Tests for Correlation and Regression Analyses. Behavior research methods, 41(4), 1149-1160.