基于熵值法的高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究

殷大鵬 殷曉曉 閆靜靜

摘要：高層建筑火災(zāi)頻發(fā)，損失慘重，為了探索高層建筑火災(zāi)的眾多影響因素，降低城市火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，針對(duì)高層建筑火災(zāi)影響因素相互關(guān)聯(lián)及因素信息不確定的問題，本文通過調(diào)查研究，采用定性描述和定量計(jì)算相結(jié)合的方法，選取建筑防火能力、消防滅火能力、消防施救能力、安全疏散能力、安全管理能力、應(yīng)急反應(yīng)能力、法規(guī)維護(hù)能力等7個(gè)指標(biāo)，提出了基于熵值法的高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，并按照評(píng)價(jià)的風(fēng)險(xiǎn)值，將風(fēng)險(xiǎn)分為安全、較安全、一般、較危險(xiǎn)、危險(xiǎn)五個(gè)等級(jí)，并針對(duì)安全疏散能力和安全管理能力等薄弱環(huán)節(jié)提出了相應(yīng)對(duì)策。

關(guān)鍵詞：高層建筑;火災(zāi);熵值法;風(fēng)險(xiǎn)分析

引言

我國城市高層建筑隨著城市中土地資源的節(jié)約和空間的充分利用而日益劇增。高層建筑本身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、樓內(nèi)流動(dòng)人口多、電器設(shè)備繁雜，又使用了大量新型材料，因此極易出現(xiàn)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)?！吨袊滥觇b》顯示，2018年國內(nèi)建筑類火災(zāi)占全部類型火災(zāi)的80%以上，導(dǎo)致人員生命安全受到嚴(yán)重侵害及社會(huì)財(cái)產(chǎn)受到巨大損失，威脅人類安全和社會(huì)穩(wěn)定。因此，需要使用合理的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法來避免、減少高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)問題。為了有效識(shí)別和管理危險(xiǎn)源，減少事故隱患，降低高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析方法做了大量研究。國外學(xué)者Hasofer[1]利用CESARE-Risk 模型對(duì)公寓建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了模擬分析。國內(nèi)學(xué)者杜紅兵等[2]基于建立的高層建筑評(píng)價(jià)體系第一次用模糊綜合評(píng)價(jià)法定量分析了高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，并找到了所建立體系中的薄弱環(huán)節(jié);黃怡浪等[3]基于事故樹分析建筑火災(zāi)影響因素重要度，確定了事故的主要影響因素。本文采用主要采用熵值法進(jìn)行研究。

一、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取

建立合理的高層建筑火災(zāi)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系可以減少評(píng)價(jià)過程中的誤差，提高評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠度，找到主要和薄弱的影響因素，采取有效的防控方法，避免火災(zāi)事故的發(fā)生[4]。本文從高層建筑外部危險(xiǎn)源辨認(rèn)和識(shí)別等火災(zāi)發(fā)生角度進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)研究，結(jié)合國內(nèi)建筑設(shè)計(jì)方面標(biāo)準(zhǔn)，查閱、參考國內(nèi)外相關(guān)研究成果，完善高層建筑火災(zāi)評(píng)價(jià)標(biāo)體系，并根據(jù)主導(dǎo)性、可操作性和獨(dú)立性等評(píng)價(jià)指標(biāo)建立原則，最終從建筑防火能力、消防滅火能力、消防施救能力、安全疏散能力和安全管理能力、應(yīng)急反應(yīng)能力、法規(guī)維護(hù)能力7個(gè)方面建立高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

二、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化

由于指標(biāo)體系中各指標(biāo)代表的涵義不同，數(shù)量間的差異很大，數(shù)據(jù)需標(biāo)準(zhǔn)化，即通過數(shù)學(xué)變換消除各原始指標(biāo)的量綱，使各指標(biāo)之間具有可比性。標(biāo)準(zhǔn)化公式如下：

式中： 表示某區(qū)域的指標(biāo)值，表示所有區(qū)域指標(biāo)的最大值，表示所有區(qū)域指標(biāo)的最小值。歸一化后部分?jǐn)?shù)據(jù)截圖如圖1。

三、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建

數(shù)據(jù)調(diào)查時(shí)，獲取了24個(gè)高層建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)情況。

（一）運(yùn)用獲取的n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的m組數(shù)據(jù)建立二維決策矩陣

本文中，共有7個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，24組數(shù)據(jù)，故m=24，n=7。

（二）計(jì)算離散分布概率

針對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，依據(jù)其m個(gè)歸一值，計(jì)算離散分布概率。

（三）計(jì)算信息熵

根據(jù)離散分布概率，計(jì)算第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息熵。建筑防火能力、消防滅火能力、消防施救能力、安全疏散能力、安全管理能力、應(yīng)急反應(yīng)能力、法規(guī)維護(hù)能力7個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息熵依次為：0.592，0.932，0.842，0.832，0.970，0.967，0.906。

（四）計(jì)算信息偏差度

根據(jù)第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息熵，計(jì)算該指標(biāo)相應(yīng)的信息偏差度。建筑防火能力、消防滅火能力、消防施救能力、安全疏散能力、安全管理能力、應(yīng)急反應(yīng)能力、法規(guī)維護(hù)能力7個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息偏差度依次為：0.408，0.068，0.158，0.168，0.030，0.033，0.094。

（五）計(jì)算指標(biāo)權(quán)重;

根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息偏差度，計(jì)算指標(biāo)權(quán)重。建筑防火能力、消防滅火能力、消防施救能力、安全疏散能力、安全管理能力、應(yīng)急反應(yīng)能力、法規(guī)維護(hù)能力7個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)基于信息熵的指標(biāo)權(quán)重依次為：0.43，0.07，0.16，0.18，0.03，0.03，0.10。

因此火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型如下：

式中，Y為火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值;X1為建筑防火能力;X2消防滅火能力;X3消防施救能力;X4安全疏散能力;X5安全管理能力;X6應(yīng)急反應(yīng)能力;X7法規(guī)維護(hù)能力。

計(jì)算24個(gè)高層建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值依次為：2.82，9.30，27.07，57.27，3.27，4.47，119.01，33.49，10.44，142.98，118.29，19.48，16.19，9.87，124.46，22.84，13.61，62.46，48.18，28.09，50.06，31.78，23.06，20.12。

按照評(píng)價(jià)值，將其分為五類，分別為安全、較安全、一般、較危險(xiǎn)、危險(xiǎn)，建筑物的數(shù)量分別為14個(gè)、6個(gè)、0個(gè)、2個(gè)、2個(gè)，如表1所示，評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際相符。

因此得到火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的最終評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，按照評(píng)價(jià)值由小到大分為以下五個(gè)等級(jí)，如表2所示。

四、結(jié)論

本文通過選取7個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，運(yùn)用熵值法構(gòu)建了高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行驗(yàn)證，證明評(píng)價(jià)結(jié)果真實(shí)、可靠。

參考文獻(xiàn)：

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