基于模糊數(shù)學上的火災后溫度的綜合判定

蔣寧 蔣波

自古到今，建筑物伴隨著人類的歷史延續(xù)著，它們除了能夠提供人類休憩養(yǎng)生之外，還能夠抵御外來侵襲和自然災害，許多建筑形式和建筑經(jīng)驗還保留至今，是人類的一筆偉大的財富。然而建筑物在災害作用下的損傷和損毀是不可避免的，事實也已證明，建筑物的毀壞是導致人員傷亡和財產(chǎn)損失的主要原因?；馂脑谶@個人口擁擠的社會是一種常見的災害之一，火災中建筑物燃燒的烈焰和煙霧，以及疏散不暢是人員傷亡和財產(chǎn)損失的直接原因，火災溫度的高低和持續(xù)時間將直接影響到建筑結構(鋼筋混凝土梁、板、柱、磚砌體和鋼結構、木結構等)的承載力。因此，對火災后溫度的綜合判定具有極其重要的意義。

1 火災溫度的實際判定

火災溫度的實際判定常采用現(xiàn)場殘留物判定、結構外觀判定以及結構燒損判定[1]。

1)現(xiàn)場殘留物判定的方法?，F(xiàn)場殘留物判定是根據(jù)建筑物內材料的燒損情況判定建筑內各部位的溫度。由各種物質的燃燒特性，可分析判斷室內混凝土構件所受的溫度情況。現(xiàn)場調查時應特別注意室內頂棚處的溫度情況?；馂臅r火勢向上蔓延，頂棚處溫度高，而且鋼筋混凝土樓板的厚度較小，保護層薄，很多樓板又為預應力空心板，對火災危害較為敏感。

2)構件外觀判定。構件外觀判定就是根據(jù)火災后構件表面的顏色、開裂、脫落等外觀特征分析判定火災溫度。

3)構件燒損層厚度判定?；馂臅r溫度越高，持續(xù)時間越長，構件內部的升溫越高，其燒損層越厚。因此，可根據(jù)燒損層的厚度判定火災溫度。燒損層厚度的確定可用錘子去掉混凝土表面，檢查混凝土顏色發(fā)生變化的深度，也可用超聲法檢測。

2 指標體系的建立

結合火災過程的特點，從火災溫度的判定方法來看，具體的指標體系見表1。

3 模糊綜合判定

由于在判定的過程中，涉及的因素較多，若僅考慮首要因素，會丟失一些重要的信息。為了盡可能全面考慮所有的判定因素，這里采用多級模糊綜合評價模型。對于多層次問題，先對諸子問題分別進行綜合判定，然后再對總體進行綜合判定，即先對低層次因素進行綜合，再對高層次因素進行綜合，這就是多級綜合評價[2]。我們這里采用二級模糊綜合評價模型。

1)確定判定的因素。

指標體系中的一級指標集為:

其中，u1={u11，u12，u13，u14};u2={u21，u22，u23，u24};u3={u31，u32}。

表1 火災溫度判定指標體系

2)確定因素的權重。

根據(jù)層次分析法得到因素的權重為:

3)建立評價矩陣。

工程實例:某冷庫工程為單層鋼筋混凝土框架結構，分加工間、穿堂、機房、冷庫等，總建筑面積為3300 m2?；馂陌l(fā)生后進行檢測，火災持續(xù)時間為3 h～4 h，推測燃燒溫度為900℃ ～1000℃。運用上述三種方法進行檢測，且分別取5個測點，如表2所示。

表2 不同方法檢測結果

根據(jù)表2可得二級指標的模糊評價矩陣:

其中，R11，R12，R13分別表示現(xiàn)場殘留物判定的評價矩陣、構件外觀判定的評價矩陣以及構件燒損層厚度判定的評價矩陣。

采用模糊合成的方法，得到如下結果:

再將二級模糊評價向量合為一級模糊評價矩陣:

4)得到評價向量。

由該向量可以評定第4個檢測點損傷最嚴重，其次是第5個，第3個，第2個檢測點，第1個檢測點損傷程度最低。

故我們在對某工程進行火災后檢測時，可以采取此模糊評定方法，得到一個評價向量，再按照此向量去衡量每個測點的損傷程度。

4 結語

火災后對建筑物表面溫度的評價與建筑物受損程度密切相關，綜合評價法克服了以往的單指標、單方面的評價等影響評價結果，減少了誤差，在工程中具有較高的實用性和可行性。

[1]周 詳，劉溢虹.工程結構檢測[M].北京:北京大學出版社，2007.

[2]梁保松，曹殿立.模糊數(shù)學及其應用[M].北京:科學出版社，2007.