建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估方法研究

袁　杰　夏成華

[摘要]介紹定量的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程,較系統(tǒng)研究國(guó)內(nèi)外典型的BFSEM法、FIRECAMTM模型、CESARE-RISK模型、Crisp II、事件樹(shù)分析、事故樹(shù)分析、層次分析、模糊綜合、火災(zāi)?；冉ㄖ馂?zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法,可選擇性地用于評(píng)價(jià)對(duì)象的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,對(duì)建筑防火具有重要意義。

[關(guān)鍵詞]建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn) 評(píng)估方法 研究

中圖分類(lèi)號(hào):TS97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0810107-01

火災(zāi)是在時(shí)間和空間上失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害,我國(guó)建筑火災(zāi)十分嚴(yán)重,據(jù)統(tǒng)計(jì)2001至2005全國(guó)共發(fā)生火災(zāi)120萬(wàn)起,造成12268人死亡,直接財(cái)產(chǎn)損失達(dá)75.6億元,建筑火災(zāi)占火災(zāi)總數(shù)的75%,占死亡總數(shù)的89%,占財(cái)產(chǎn)損失的86%[1]。建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是以火災(zāi)安全工程學(xué)的思想為指導(dǎo),根據(jù)火災(zāi)發(fā)生發(fā)展的動(dòng)力學(xué)機(jī)理及火災(zāi)防控技術(shù)原理,對(duì)建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析評(píng)估,它對(duì)建筑如何采取合理有效的防滅火措施,防治火災(zāi)發(fā)生發(fā)展,降低建筑火災(zāi)造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失有重大意義[2]。

一、建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)是火災(zāi)發(fā)生的可能性與火災(zāi)后果嚴(yán)重程度的綜合度量,通常主要考慮人員風(fēng)險(xiǎn)、財(cái)產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)(包括營(yíng)運(yùn)中斷,常以經(jīng)濟(jì)損失度量)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)?；馂?zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法的種類(lèi)很多,大體上可以分為定性分析方法、半定量分析方法和定量分析方法三大類(lèi)[3]。定性分析方法對(duì)分析對(duì)象的火災(zāi)危險(xiǎn)狀況進(jìn)行系統(tǒng)、細(xì)致的檢查,根據(jù)檢查結(jié)果對(duì)其火災(zāi)危險(xiǎn)性作出大致的評(píng)價(jià)。半定量分析方法則將對(duì)象的危險(xiǎn)狀況表示為某種形式的分度值,從而區(qū)分出不同對(duì)象的火災(zāi)危險(xiǎn)程度。這種分度值可以與某種量的經(jīng)費(fèi)加以比較,因而可以進(jìn)行消防費(fèi)用效益、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)大小等方面的分析。過(guò)去火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估多以定性分析方法和半定量分析方法為主,但因性能化防火設(shè)計(jì)的發(fā)展[4],人們需要更精確的建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估方法。

二、定量火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的一般步驟

(一)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估目標(biāo)和分析方法的確定

建筑客觀上總存在一定的火災(zāi)危險(xiǎn),而人們對(duì)這種危險(xiǎn)狀況勢(shì)必要承擔(dān)一定的風(fēng)險(xiǎn),進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估首先是要確定可接受風(fēng)險(xiǎn)水平,其次是要選擇適合的定量風(fēng)險(xiǎn)分析方法。對(duì)于大型的復(fù)雜系統(tǒng),為易于進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,可以將大系統(tǒng)分成若干個(gè)子模塊進(jìn)行分析。

(二)火災(zāi)危險(xiǎn)源識(shí)別

主要是找出所有可能的危險(xiǎn),這些潛在的危險(xiǎn)往往是導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重事件的誘因,用于識(shí)別危險(xiǎn)的方法有HAZOP、FMEA等,但沒(méi)有一種方法可以保證能進(jìn)行徹底的危險(xiǎn)源識(shí)別,而只能依賴(lài)于良好的工程判斷力和豐富的經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合。

(三)概率及后果分析

可以直接從以往的統(tǒng)計(jì)資料得到,也可以通過(guò)故障樹(shù)分析來(lái)建立危險(xiǎn)產(chǎn)生的邏輯模型,進(jìn)而找出詳細(xì)的原因并計(jì)算危險(xiǎn)發(fā)生的概率。后果分析是要找出由于某種觸發(fā)事件導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)展歷程,形成對(duì)每一種事故的描述,并估計(jì)每一事故情況的發(fā)生概率以及可能造成的嚴(yán)重后果。

(四)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的估算

系統(tǒng)總體的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估要通過(guò)綜合事故概率和后果分析這兩者的結(jié)果來(lái)進(jìn)行,對(duì)重要的不確定性因素應(yīng)該進(jìn)行敏感度分析,這與系統(tǒng)可靠性分析中的敏感性分析不同,在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的敏感性應(yīng)該是針對(duì)后果的。

(五)評(píng)估結(jié)果

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果應(yīng)該可以提供如下的信息:設(shè)計(jì)方案是否滿足目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則;評(píng)價(jià)不同設(shè)計(jì)方案的風(fēng)險(xiǎn)水平,通過(guò)比較作出選擇;找出影響系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的主要因素,并且提出改進(jìn)意見(jiàn)。

三、國(guó)內(nèi)外主要的建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估方法

(一)建筑火災(zāi)安全工程法(BFSEM法)

建筑火災(zāi)安全評(píng)估方法(BFSEM)[5]是用于評(píng)估建筑火災(zāi)安全性能的風(fēng)險(xiǎn)的方法。在這個(gè)方法中,使用者可以通過(guò)諸如火災(zāi)荷載、占用性質(zhì)、主動(dòng)消防因素和結(jié)構(gòu)因素,評(píng)估著火頻率、火災(zāi)增長(zhǎng)及火災(zāi)蔓延?；诮?jīng)驗(yàn)和工程判斷的主觀概率,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)都可以用以表示所考慮事件的頻率。

(二)FIRECAMTM模型

加拿大國(guó)家建筑研究院開(kāi)發(fā)的FIRECAMTM模型[6],主要通過(guò)火災(zāi)對(duì)生命造成的預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)、預(yù)期火災(zāi)財(cái)產(chǎn)損失兩個(gè)基本參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)公寓住宅和辦公建筑的消防安全性能。FIRECAMTM主要有4個(gè)子模型:火災(zāi)增長(zhǎng)模型、煙氣流動(dòng)模型、人員反應(yīng)模型、人員逃生模型。

(三)CESARE-RISK模型

澳大利亞防火規(guī)范改革中心開(kāi)發(fā)的CESARE-RISK模型[7],用于對(duì)建筑防火安全系統(tǒng)的性能進(jìn)行量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。CESARE-RISK包括6個(gè)子模型:事件樹(shù)與預(yù)期值模型、火災(zāi)增長(zhǎng)與煙氣蔓延模型、人員行為模型、消防隊(duì)和工作人員模型、防火分隔物失效模型、經(jīng)濟(jì)性分析模型。

(四)Crisp II

CRISP II[8]是英國(guó)建筑研究中心的火災(zāi)研究工作站開(kāi)發(fā)的,基本框架是與人員行為和運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的多室煙氣流動(dòng)的區(qū)域模型?？梢杂脕?lái)評(píng)估住宅的人員生命安全,由人員平均傷亡數(shù)量給出相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)。

(五)事件樹(shù)方法

事件樹(shù)分析法(ETA)是安全系統(tǒng)工程中重要的分析方法,它是從初始事件開(kāi)始,按時(shí)序邏輯分析事件向前發(fā)展中各個(gè)環(huán)節(jié)的成功與失敗的過(guò)程和后果,它可以定性分析事件發(fā)展的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,也可定量計(jì)算各階段發(fā)生概率,最終了解事故的各種狀態(tài)的發(fā)生概率,已經(jīng)成為一種重要的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。

(六)事故樹(shù)評(píng)估方法

運(yùn)用事故樹(shù)分析方法可以分析建筑火災(zāi)發(fā)生的全面過(guò)程,建立了火災(zāi)引起人員傷亡的事故樹(shù)圖,從最小割集、最小徑集、結(jié)構(gòu)重要度方面闡述了火災(zāi)引起人員傷亡的主要原因,提出事故預(yù)防的關(guān)鍵途徑,可以防止重大火災(zāi)事故發(fā)生,提高管理的有效性,節(jié)約人力物力。

(七)層次分析評(píng)估法

層次分析法(AHP)是一種簡(jiǎn)便、靈活而又實(shí)用的多準(zhǔn)則決策的系統(tǒng)分析方法,被認(rèn)為是處理復(fù)雜問(wèn)題權(quán)重值的良好方法。建立建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)象的影響因素集,并確定它們的權(quán)重計(jì)算,運(yùn)用系統(tǒng)工程的方法,考察各系統(tǒng)組成要素的相互作用以及對(duì)建筑物火災(zāi)發(fā)生發(fā)展的影響,做出對(duì)整個(gè)建筑物的消防安全性能評(píng)價(jià)。

(八)模糊綜合評(píng)估法

依據(jù)建筑物火災(zāi)危險(xiǎn)性的影響因素,應(yīng)用模糊識(shí)別理論及系統(tǒng)安全方法,建立了建筑物火災(zāi)危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并應(yīng)用集值統(tǒng)計(jì)方法對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行了處理,將該理論應(yīng)用到建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的特殊性和模糊方法的優(yōu)勢(shì),使得模糊方法在系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中得到廣泛應(yīng)用。

(九)火災(zāi)模化評(píng)估方法

隨著火災(zāi)基礎(chǔ)理論研究和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,應(yīng)用計(jì)算機(jī)數(shù)值分析方法,建立火災(zāi)模型,對(duì)火災(zāi)過(guò)程的各個(gè)方面,如火場(chǎng)溫度、煙氣的產(chǎn)生與擴(kuò)散、消防設(shè)施工況和人員疏散行為等進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬,估計(jì)火災(zāi)對(duì)人員和財(cái)產(chǎn)的危險(xiǎn)程度,從而對(duì)建筑物的安全性做出評(píng)價(jià)?；馂?zāi)?；椒ǚ舷腊踩こ虒W(xué)的發(fā)展方向,也是當(dāng)今世界各國(guó)研究的消防安全評(píng)估的主要工具。

四、結(jié)語(yǔ)

國(guó)外在20世紀(jì)70年代就開(kāi)始了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法研究,但我國(guó)起步較晚,隨著火災(zāi)動(dòng)力學(xué)理論和各種數(shù)學(xué)方法研究的發(fā)展,建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的定量分析方法已成為當(dāng)前發(fā)展最快的評(píng)估方法,將推進(jìn)處方式規(guī)范向性能規(guī)范的轉(zhuǎn)化,符合消防安全工程學(xué)的發(fā)展方向,但該方法需要依據(jù)大量數(shù)據(jù)資料和數(shù)學(xué)模型。

建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估方法綜合考慮建筑物發(fā)生火災(zāi)事故的概率以及火災(zāi)產(chǎn)生的后果,所得計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)值可以直接與風(fēng)險(xiǎn)容忍度進(jìn)行比較,也可以對(duì)不同建筑物或同一建筑物的不同區(qū)域或不同消防方案進(jìn)行比較研究。

參考文獻(xiàn):

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[6]Yung,D,Hadjisophocleous,G.V,Proulx,G.and Kyle,B.R.Cost-effective fire-safety upgrade options for a Canadian government office building.Proceedings of International Conference on Performance-Based Codes and Design Methods,Ottawa,ON,1996,pp.269-280.

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[8]Fraser-Mitchell,J.N.(1994).An object-oriented simulation(CRISP II)for fire risk assessment.Proceedings of the 4th International Symposium on Fire Safety Science.International Association on Fire Safety Science,793-804.

作者簡(jiǎn)介:

袁杰(1974-),男,漢族,清華大學(xué)工程碩士,宜春消防支隊(duì)工程師,主要研究火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和建筑火災(zāi)防控方面。