基于模糊綜合評(píng)價(jià)的高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型

●邵望定

(甘南州消防支隊(duì)，甘肅 甘南 747000)

基于模糊綜合評(píng)價(jià)的高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型

●邵望定

(甘南州消防支隊(duì)，甘肅 甘南 747000)

針對(duì)高層建筑火災(zāi)安全性問(wèn)題，基于系統(tǒng)工程原則并征求專家意見(jiàn)，建立高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的多層次評(píng)價(jià)因素集，并用層次分析法確定了各評(píng)價(jià)因素的權(quán)重，根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)原理提出了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的模糊綜合評(píng)價(jià)模型。研究表明，所建立的模型對(duì)高層建筑火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

消防安全；高層建筑；指標(biāo)體系；層次分析法；模糊綜合評(píng)價(jià)；最大隸屬度

0 引言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和城市化建設(shè)的快速發(fā)展，現(xiàn)代化高層建筑越來(lái)越多，然而高層建筑自誕生起，便被各種災(zāi)害事故侵襲困擾，尤以火災(zāi)為頭號(hào)大敵。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年至2005年間，我國(guó)共發(fā)生高層建筑火災(zāi)10.41萬(wàn)起，造成4 181人死亡，4 844人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失144 937萬(wàn)元[1]。因此，減少和控制高層建筑火災(zāi)的發(fā)生是消防安全領(lǐng)域的重要課題，而首要工作就是要進(jìn)行高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究，其研究?jī)?nèi)容可分為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)、控制和防護(hù)等幾個(gè)環(huán)節(jié)，其中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是最基本環(huán)節(jié)[2]。通過(guò)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析可以對(duì)引起火災(zāi)的因素進(jìn)行識(shí)別，從而判斷火災(zāi)發(fā)生的概率以及后果，為制定有效的防火措施提供理論指導(dǎo)和方法。此外，對(duì)火災(zāi)損失期望值進(jìn)行估計(jì)，對(duì)消防措施進(jìn)行成本與效益的綜合評(píng)價(jià)，也有助于火災(zāi)防治對(duì)策更加科學(xué)和經(jīng)濟(jì)[3]。

對(duì)高層建筑火災(zāi)進(jìn)行評(píng)價(jià)，既要考慮到是否發(fā)生火災(zāi)，又要考慮災(zāi)后撲救、疏散和防止蔓延的需要[4]，評(píng)價(jià)涉及多個(gè)因素，各因素屬性又不盡相同且許多指標(biāo)難以量化。要使評(píng)估結(jié)果能可靠地反映出高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的狀況，就必須解決由影響因素的不確定而導(dǎo)致的評(píng)估過(guò)程中產(chǎn)生的模糊性[5]。模糊綜合評(píng)價(jià)法是應(yīng)用較為廣泛的一種安全評(píng)價(jià)方法，其主要原理是建立在風(fēng)險(xiǎn)性分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)的理論與方法，將由于人們的認(rèn)知和因素本身存在的不確定性進(jìn)行模糊化處理，從而較為直觀地反映各種因素在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的作用。該方法可以較為完善地解決評(píng)估過(guò)程中存在的不確定性，因此在實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用[6]。本文以系統(tǒng)工程學(xué)為基礎(chǔ)，將高層建筑火災(zāi)的影響因素進(jìn)行分類(lèi)，并應(yīng)用模糊綜合評(píng)價(jià)對(duì)其安全性進(jìn)行分析。

1 高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)的程序

模糊綜合評(píng)價(jià)方法主要有以下幾個(gè)步驟：(1)針對(duì)待評(píng)價(jià)系統(tǒng)，確定影響系統(tǒng)安全的因素，并在此基礎(chǔ)上建立系統(tǒng)評(píng)價(jià)的指標(biāo)集；(2)確定各指標(biāo)的無(wú)量綱特征值和各指標(biāo)相對(duì)于上一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重；(3)選擇綜合評(píng)價(jià)模型，模糊綜合評(píng)價(jià)中使用較多的為加權(quán)平均模型；(4)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)集層次，逐級(jí)求和，最后得出評(píng)價(jià)結(jié)果[7]。應(yīng)用到本文中，得出高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)的基本程序，如圖1所示。

圖1 高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)的基本程序

2 高層建筑火災(zāi)危險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立及其權(quán)重計(jì)算

2.1 指標(biāo)體系建立

本文根據(jù)系統(tǒng)性原則、科學(xué)性原則、評(píng)價(jià)指標(biāo)的特殊性與普遍性原則、評(píng)價(jià)指標(biāo)的可量化原則，應(yīng)用系統(tǒng)安全分析方法，進(jìn)行火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)定，參照《高層民用建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》[8]，在對(duì)多個(gè)高層建筑火災(zāi)事故原因調(diào)查的基礎(chǔ)上[9-12]，建立了高層建筑火災(zāi)危險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖2所示。

圖2 高層建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

指標(biāo)權(quán)重體現(xiàn)了指標(biāo)層各因子影響風(fēng)險(xiǎn)水平的重要程度。一般基于以往火災(zāi)案例、火災(zāi)專家和研究者的知識(shí)積累與工作經(jīng)驗(yàn),針對(duì)指標(biāo)因子體系中每層因子對(duì)上一層因子影響的重要程度進(jìn)行打分，構(gòu)造出判斷矩陣；然后運(yùn)用層次分析法計(jì)算出各層因子間的相對(duì)權(quán)重；最后計(jì)算出最底層評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)于總目標(biāo)的累積權(quán)重。一個(gè)完整的評(píng)價(jià)體系應(yīng)包括下列3個(gè)組分：指標(biāo)、各指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)值及其權(quán)重[13-14]。層次分析法的主要步驟如圖3所示。

圖3 層次分析法主要流程圖

設(shè)定建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)值R的取值區(qū)間為[0,5]，風(fēng)險(xiǎn)值與風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1。

由專家打分結(jié)果，根據(jù)層次分析法的計(jì)算步驟，計(jì)算各層權(quán)重向量、判斷矩陣最大特征向量值以及一致性比率。一般咨詢的專家應(yīng)多于5人，少于30人[15]，該評(píng)價(jià)建議咨詢15個(gè)專家。一般計(jì)算專家組意見(jiàn)一致性的方法有評(píng)分算術(shù)平均法、評(píng)分集合平均法和權(quán)重算術(shù)平均法，本文采用評(píng)分算術(shù)平均法，即通過(guò)圖3所述步驟，對(duì)于每個(gè)底層指標(biāo)都有15

表1 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分

(1)

3 高層建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)模型

(2)

4 結(jié)論

4.1 將模糊數(shù)學(xué)理論應(yīng)用于火災(zāi)安全綜合評(píng)價(jià)，使得傳統(tǒng)高層建筑火災(zāi)安全評(píng)價(jià)本身帶有不確定性和不精確性的過(guò)程實(shí)現(xiàn)了定量化。

4.2 在分析高層建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性特點(diǎn)及危險(xiǎn)源的基礎(chǔ)上，從系統(tǒng)工程角度出發(fā)，結(jié)合高層建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范及實(shí)際情況，從主動(dòng)防火系統(tǒng)、被動(dòng)防火系統(tǒng)、安全疏散系統(tǒng)、應(yīng)急救援系統(tǒng)、消防安全管理及其他五個(gè)方面建立了高層建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

4.3 鑒于采用加權(quán)平均原則容易導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果失真，以及級(jí)別特征值法確定的危險(xiǎn)等級(jí)是一個(gè)確定的點(diǎn)的缺陷，引入最大隸屬度等概念和計(jì)算方法，從根本上解決了可能導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果失真的問(wèn)題。

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Fire-risk Assessment Models of High Buildings Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation

SHAO Wang-ding

(GannanAutonomousPrefectureMunicipalFireBrigade,GansuProvince747000,China)

To solve the high-rise building fire safety issues, the paper establishes the multi-level evaluation factors set of high-rise building fire risk based on the systematic engineering principles some related expert advice; also determines the weight of various evaluation factors by using analytic hierarchy process. The paper also proposes the fuzzy comprehensive evaluation model of fire risk based on the principle of fuzzy comprehensive evaluation. Studies show that the model presents a good application value in fire risk assessment of high-rise building.

fire safety; high-rise building; index system; AHP; fuzzy comprehensive evaluation; maximum membership degree

2014-12-22

邵望定(1972— )，男，甘肅秦安人，工程師。

TU998.1

A

1008-2077(2015)02-0068-03