基于改進(jìn)AHP-FCE的高層住宅火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究

陳 昕 陳大偉

(首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué) 管理工程學(xué)院，北京100070)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，更多的建筑群構(gòu)成了人們的聚集地，形成了功能多、人口密度大的高層住宅建筑。近幾年高層住宅建筑的火災(zāi)事故屢見(jiàn)不鮮，不僅造成了人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失還造成了惡劣的社會(huì)影響。如何評(píng)價(jià)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)大小、如何預(yù)防事故的發(fā)生，是現(xiàn)在社會(huì)需要研究的一個(gè)重要的題目[1]。

近些年，相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者對(duì)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估和預(yù)防措施的研究更加關(guān)注，陳驥等[2]、王粟等[3]在綜合考慮高層建筑空間火災(zāi)特點(diǎn)及發(fā)展過(guò)程的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了高層建筑火災(zāi)系統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)模型；田玉敏等[4]基于安全系統(tǒng)工程的思想，建立了建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過(guò)專家打分和層次分析法，計(jì)算得出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值；杜紅兵等[5]在建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范的基礎(chǔ)上，參考專家意見(jiàn)，通過(guò)模糊綜合評(píng)價(jià)法建立了高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。前人的研究中已總結(jié)出較為全面的火災(zāi)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，嘗試許多評(píng)價(jià)方法，但評(píng)價(jià)指標(biāo)過(guò)于理論化，實(shí)際評(píng)價(jià)的可操作性不強(qiáng)，層次分析法雖較為方便，卻計(jì)算復(fù)雜，反復(fù)一致性檢驗(yàn)導(dǎo)致收斂性差，普遍適用性不強(qiáng)。

本文分析了高層住宅建筑火災(zāi)的特點(diǎn)及消防現(xiàn)狀，結(jié)合文獻(xiàn)資料和現(xiàn)實(shí)調(diào)研，根據(jù)參考文獻(xiàn)與實(shí)地調(diào)研，建立了高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系，體系中的評(píng)價(jià)指標(biāo)更為貼合實(shí)際，評(píng)價(jià)體系可操作性強(qiáng)，進(jìn)而建立基于改進(jìn)AHP-FCE的高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，改進(jìn)AHP-FCE法使得評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算更加科學(xué)，減少了重復(fù)一致性檢驗(yàn)工作，大幅減少迭代次數(shù)，提高了收斂的速度，進(jìn)行實(shí)證研究，根據(jù)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的分析，提出了高層住宅建筑的火災(zāi)防范對(duì)策。

1 高層住宅建筑火災(zāi)特點(diǎn)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，許多的住宅小區(qū)朝著高層發(fā)展，北京市內(nèi)高層住宅區(qū)較多，一旦發(fā)生火災(zāi)，后果不堪設(shè)想，我們需要了解高層小區(qū)的火災(zāi)特點(diǎn)，及時(shí)地預(yù)防和管理，降低火災(zāi)的發(fā)生率。

1.1 火勢(shì)擴(kuò)散方式快

高層住宅建筑在最初設(shè)計(jì)建造時(shí)，有著大量的管道、管道井，有著多個(gè)電梯間和樓梯間等豎向的空間格局，這些管道貫穿整個(gè)樓層或部分樓層，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，就非常容易形成“煙囪”效應(yīng)，產(chǎn)生立體火災(zāi)，火勢(shì)將會(huì)沿著這些豎向空間快速蔓延，加重火災(zāi)災(zāi)情[1]。

1.2 疏散難度大

現(xiàn)在住宅小區(qū)的高層普遍都在10層以上，垂直距離很大，如果發(fā)生火災(zāi)，需要依靠樓梯進(jìn)行疏散，防火門(mén)常開(kāi)會(huì)使煙氣進(jìn)入樓梯間，造成疏散難度增大。

1.3 撲救困難

由于消防設(shè)備的撲救高度的限制，高層住宅發(fā)生火災(zāi)時(shí)的撲救主要靠建筑本身的消防給水設(shè)施和滅火器等消防設(shè)備，外界的消防力量撲救工作很難有效開(kāi)展[1]。若樓內(nèi)消防設(shè)施設(shè)計(jì)存在問(wèn)題，撲火難度將加大，造成火勢(shì)的失控。

1.4 后果嚴(yán)重

高層住宅建筑火災(zāi)往往是最嚴(yán)重的，因?yàn)樾^(qū)是人員密集度很大的地方，一處住戶發(fā)生火災(zāi)，往往會(huì)蔓延到相鄰的住戶，造成更大范圍的火災(zāi)，出現(xiàn)人員傷亡。居住的地方往往放很多貴重物品，火災(zāi)也會(huì)造成較大的財(cái)產(chǎn)損失。住宅區(qū)發(fā)生火災(zāi)，會(huì)產(chǎn)生恐慌心理，對(duì)社區(qū)穩(wěn)定造成不良影響[6]。

2 高層住宅建筑的消防現(xiàn)狀

2.1 消防設(shè)施不完備

現(xiàn)在很多的高層住宅建筑，尤其年代久遠(yuǎn)的小區(qū)，室外的滅火器數(shù)量不夠，消防栓的位置和密度不合理，許多消防栓和消防水帶失效。有的小區(qū)害怕出入口過(guò)多，不好管理，許多消防車(chē)道入口被封。許多小區(qū)沒(méi)有安裝報(bào)警裝置和噴淋裝置或者失效。許多消防設(shè)施必須經(jīng)過(guò)3C認(rèn)證，有檢驗(yàn)合格證，但是許多社區(qū)投入很少或者以次充好[7]。

2.2 消防設(shè)計(jì)不合理

許多小區(qū)的疏散出口數(shù)、疏散樓梯寬度、疏散樓梯間尺寸不符合要求，自動(dòng)噴淋裝置、自動(dòng)報(bào)警裝置數(shù)量和布局位置不符合要求，道路寬度設(shè)置不合理，導(dǎo)致許多消防通道被占用[8]。

2.3 消防制度不完善

由于高層建筑復(fù)雜，消防設(shè)備種類(lèi)很多，所以就需要專業(yè)人員進(jìn)行統(tǒng)一的管理、不定時(shí)地維護(hù)，還需要對(duì)社區(qū)居民進(jìn)行消防知識(shí)、設(shè)備使用的宣傳。但是社區(qū)物業(yè)或者社區(qū)管理負(fù)責(zé)人并沒(méi)有招聘專業(yè)人員，管理制度上也缺乏成型的消防制度。有的小區(qū)沒(méi)有消防預(yù)案，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)不能及時(shí)進(jìn)行疏散搶救[9]。

2.4 消防監(jiān)管不到位

許多小區(qū)的消防車(chē)道被占用，大量的私家車(chē)停放在道路兩側(cè)；許多消防設(shè)施、消防器材沒(méi)有定時(shí)檢查，有損壞現(xiàn)象；應(yīng)急照明、疏散標(biāo)志缺失；住宅小區(qū)的消防管理人員理論知識(shí)少，沒(méi)有定時(shí)巡邏；有的住戶擅自拆除公共消火栓、擅自出租車(chē)庫(kù)做其他事情[10]。

目前高層住宅建筑的消防安全問(wèn)題主要為消防設(shè)施不完備、消防設(shè)計(jì)不合理、消防制度不完善、消防監(jiān)管不到位4方面，在此基礎(chǔ)上，如何科學(xué)定量分析高層住宅建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)大小，需要建立一種適用性強(qiáng)、科學(xué)合理的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，利用改進(jìn)AHP-FCE法建立火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，將會(huì)使得高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的量化評(píng)價(jià)變得更加容易。

3 高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

改進(jìn)AHP-FCE法是將在層次分析法的基礎(chǔ)上，采用三標(biāo)度進(jìn)行判斷，增加擬優(yōu)一致性矩陣，避免九標(biāo)度的判斷界限不清、迭代過(guò)多、一致性檢驗(yàn)復(fù)雜等問(wèn)題，利用改進(jìn)層次分析法計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)法，建立高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。

3.1 構(gòu)造火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)文獻(xiàn)和歷史經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)造出火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

3.2 改進(jìn)層次分析法計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)公式(1)-(4)計(jì)算出各層次評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值。

(1)

cij=log10bij

(2)

(3)

eij=10dij

(4)

3.3 模糊綜合評(píng)價(jià)法評(píng)估火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

模糊綜合評(píng)價(jià)法是通過(guò)權(quán)重向量、隸屬度矩陣進(jìn)行模糊綜合計(jì)算。首先構(gòu)造不同層次指標(biāo)的權(quán)重向量，之后根據(jù)專家評(píng)分構(gòu)造不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度矩陣，最后利用算法對(duì)權(quán)重值和隸屬度矩陣進(jìn)行計(jì)算，得出模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣，根據(jù)得到的綜合評(píng)價(jià)矩陣、一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)矩陣、二級(jí)指標(biāo)隸屬度矩陣，可以得出各評(píng)級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果和高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

4 實(shí)例分析

4.1 評(píng)價(jià)對(duì)象

某小區(qū)2008年建成并公開(kāi)售樓，共有4棟樓，2棟32層，2棟17層。小區(qū)有798戶停車(chē)位433個(gè)。消防設(shè)施大部分樓層齊全，樓內(nèi)配置2部電梯和2個(gè)疏散樓梯。

4.2 火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

通過(guò)查詢相關(guān)資料和參考文獻(xiàn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況，從防火能力、滅火能力、安全疏散能力和安全管理能力4個(gè)方面，構(gòu)建出某高層住宅建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如下圖。

圖 高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig. Index system of fire risk assessment forhigh-rise residential buildings

4.3 各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

根據(jù)高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，邀請(qǐng)5位專家對(duì)指標(biāo)重要度判斷進(jìn)行兩兩比較，運(yùn)用改進(jìn)層次分析法中公式(1)-(4)，得出各因素權(quán)重值，見(jiàn)下表。

表 高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值Tab. Weight value of fire risk assessment index for high-rise residential buildings

4.4 確定權(quán)重集W

WA=(0.165 1，0.256 4，0.243 3，0.335 2)

WB1=(0.402 3，0.290 5，0.307 2)

WB2=(0.282 4，0.204 3，0.223 2，0.290 1)

WB3=(0.228 4，0.187 2，0.342 1，0.242 3)

WB4=(0.160 9，0.183 3，0.130 5，0.140 3，0.179 5，0.205 5)

4.5 確定評(píng)價(jià)集V

把評(píng)價(jià)集劃分為5個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，V={V1，V2，V3，V4，V5}={非常危險(xiǎn)，比較危險(xiǎn)，比較安全，安全，非常安全}。

4.6 確定隸屬度矩陣R

根據(jù)5位專家對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象各評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)的選擇，算出準(zhǔn)則層的隸屬度矩陣Rk，k=1,2,3,4。

4.7 模糊綜合評(píng)價(jià)

(1)以安全管理能力為例，計(jì)算其評(píng)價(jià)矩陣。

B4=WB4°R4

=(0.144 4，0.473 2，0.382 4，0，0)

同理可得：

B1=(0，0.302 8，0.639 1，0.058 1，0)

B2=(0.114 5，0.514 5，0.326 4，0.044 6，0)

B3=(0.159 8，0.490 5，0.312 3，0.037 4，0)

(2)綜合評(píng)價(jià)矩陣。

A=WA°B=(0.165 1，0.256 4，0.243 3，0.335 2)°

=(0.116 6，0.459 9，0.393 3，0.030 2，0)

4.8 評(píng)價(jià)結(jié)果

(1)二級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果。從二級(jí)指標(biāo)隸屬度來(lái)看，防火門(mén)、防排煙系統(tǒng)、自動(dòng)噴淋系統(tǒng)和自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、安全出口評(píng)價(jià)為比較安全。 火災(zāi)荷載、消防器材配置、義務(wù)消防隊(duì)、疏散樓梯和應(yīng)急疏散標(biāo)志存在較大問(wèn)題，處于比較危險(xiǎn)狀態(tài)。管理人員消防業(yè)務(wù)水平、消防通道暢通、消防知識(shí)宣傳評(píng)價(jià)比較危險(xiǎn)甚至危險(xiǎn)，說(shuō)明在這3個(gè)方面存在較大甚至很大問(wèn)題，需要及時(shí)解決。

(2)一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果。認(rèn)為該小區(qū)防火能力部分處于比較安全狀態(tài)，該小區(qū)滅火能力、安全疏散能力、安全管理能力部分處于比較危險(xiǎn)狀態(tài)，需要進(jìn)行整改。

(3)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。由最大隸屬度原則可知，從某高層住宅建筑綜合評(píng)價(jià)來(lái)看，總體屬于比較危險(xiǎn)狀態(tài)，需要根據(jù)各指標(biāo)具體評(píng)分情況來(lái)進(jìn)行整改。

5 火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)防范對(duì)策

通過(guò)改進(jìn)AHP-FCE法對(duì)某高層住宅建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，結(jié)合高層住宅建筑消防現(xiàn)狀，提出如下幾點(diǎn)共性防范對(duì)策。

5.1 提高居民消防安全意識(shí)

高層住宅小區(qū)物業(yè)應(yīng)定時(shí)在小區(qū)內(nèi)開(kāi)展消防疏散演習(xí)，發(fā)放疏散演習(xí)的路線和疏散方法，根據(jù)疏散中的問(wèn)題對(duì)大家進(jìn)行講解，展示正確疏散做法，爭(zhēng)取真正火災(zāi)時(shí)安全疏散，減少傷亡。在重要節(jié)日前對(duì)小區(qū)居民進(jìn)行宣傳教育，可在小區(qū)公告欄張貼宣傳標(biāo)語(yǔ)或消防常識(shí)與知識(shí)等，亦可印發(fā)宣傳冊(cè)發(fā)放居民，內(nèi)容可為安全用電、用火、用氣的注意事項(xiàng)、消防設(shè)施的使用方法以及火災(zāi)隱患識(shí)別與處理方法等，以達(dá)到不斷提高居民消防安全意識(shí)的目的。

5.2 加強(qiáng)消防設(shè)備設(shè)施管理

高層住宅小區(qū)物業(yè)應(yīng)配備齊全的消防設(shè)備設(shè)施，建立健全消防設(shè)備設(shè)施定期檢查檢測(cè)制度，對(duì)消防設(shè)備設(shè)施的數(shù)量、可靠性、安全性等進(jìn)行記錄，對(duì)數(shù)量不齊的及時(shí)補(bǔ)全，對(duì)存在問(wèn)題的及時(shí)更換或維修，對(duì)失效的及時(shí)報(bào)廢。建立消防設(shè)備設(shè)施管理檔案，記錄生產(chǎn)時(shí)期、巡檢情況、維護(hù)情況，及時(shí)了解設(shè)備設(shè)施可靠度，及時(shí)維修或報(bào)廢。建立義務(wù)消防隊(duì)，積極調(diào)動(dòng)小區(qū)居民積極性，定期進(jìn)行培訓(xùn)。

5.3 加強(qiáng)火災(zāi)隱患排查治理

高層住宅小區(qū)物業(yè)應(yīng)對(duì)火災(zāi)隱患進(jìn)行排查治理，查看消防知識(shí)宣傳是否充足到位、查看家里電器使用是否正確、家里天然氣使用是否正確、用火地方是否有可燃物堆放、滅火器是否失效、數(shù)量是否滿足要求，消防栓部件是否齊全、是否可正常使用、疏散樓梯是否有照明和應(yīng)急疏散指示標(biāo)志、樓層是否有疏散標(biāo)志和路線圖、消防通道和疏散通道是否被占用。加大消防知識(shí)宣傳力度，對(duì)有問(wèn)題的設(shè)備設(shè)施及時(shí)維修，缺少的消防設(shè)施及時(shí)補(bǔ)齊，對(duì)居民不安全行為及時(shí)教育。

6 結(jié)論

(1)基于改進(jìn)AHP-FCE的高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型進(jìn)行實(shí)證分析，具有普遍適用性，可操作性強(qiáng)，具有借鑒意義。

(2)高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型可在本文研究成果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)組合權(quán)重計(jì)算方法，使得指標(biāo)權(quán)重計(jì)算更加全面。