基于魚骨圖-AHP 法高層住宅建筑火災風險評估

■ 韋相宇 WEI Xiangyu 田世祥 TIAN Shixiang 代張音 DAI Zhangyin

0 引言

隨著我國經濟的高速發(fā)展，各式各樣的高層建筑拔地而起，一些高樓已逐漸成為我國現(xiàn)代化城市的地標性建筑[1]。建設多功能化、大型化、綜合性的高層住宅建筑是目前住宅建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢[2]，可為社會經濟環(huán)境注入新的活力；但由于高層住宅建筑具有樓層高、設備多、人員密集等特點[3]，應急疏散能力較弱，一旦發(fā)生火災等事故，難以保證人員安全[4]。根據2018 年《中國消防年鑒》[5]顯示，國內建筑類火災占火災類總事故的80%以上，因此，對高層住宅建筑進行火災風險研究，確定其主要影響因素并及時提出整改建議，對減少人員傷亡和財產損失具有重要意義。

目前，國內許多學者對高層住宅建筑火災風險進行了大量研究，例如：王江波[6]等以20 個高層住宅小區(qū)為例，分析火災狀況下高層住宅建筑內外部隱患和救援問題對群眾疏散時所面對的風險；胡廣霞[7]運用事故樹方法，對高層住宅建筑火災起因進行統(tǒng)計分析，得到引發(fā)高層住宅火災的12 個主要因素；孫輝[8]提出高層住宅建筑火災危險評價指標體系，并將模糊綜合評價法應用于某高層住宅樓的火災風險評價，得出影響建筑物火災風險等級的主要原因；孫睿婷[9]等利用結構熵權法計算高層住宅火災風險評價指標的權重，提出高層住宅火災風險綜合評價方法，并結合實例應用驗證該方法的可行性。但是上述研究所采用的風險分析方法較為單一、籠統(tǒng)，考慮到高層住宅建筑火災的多層次性、復雜性及不確定性，本文將以魚骨思維為導向，基于安全系統(tǒng)工程原理，結合層次分析 法（Analytic hierarchy process，AHP），對高層住宅建筑火災風險進行分析研究。

1 基于魚骨圖-AHP法的安全風險評估

1.1 繪制火災風險魚骨圖

考慮到高層住宅建筑火災屬于復雜的系統(tǒng)工程問題，且具有體積巨大、電器設備多、人員集中等特點，本文嘗試從安全系統(tǒng)工程的理論視角出發(fā)，基于“人—物—管—環(huán)”的事故連鎖原理，按照全面客觀、準確合理的原則，參考管理人員、從業(yè)人員填寫的調查問卷及實地調研收集的資料，篩選出對高層住宅建筑火災風險有顯著影響的4 個主要風險因素和18 個風險因子，繪制出高層住宅建筑火災魚骨圖（圖1）。

1.2 基于魚骨圖-AHP 法的安全風險評估模型

層次分析法（AHP）是結合定性與定量分析的一種決策方法，目前廣泛應用于各種復雜系統(tǒng)問題[10-12]。在解決實際問題時，首先需要把復雜的評估系統(tǒng)分層，進行層次化梳理；然后通過比較系統(tǒng)中風險因子之間的關聯(lián)影響，確定各風險因子間標度級別并進行定量化處理，構造判斷矩陣；最后求出各風險因子的相對權重[13-15]。具體步驟如下。

1.2.1 構建高層住宅建筑火災風險評估指標體系

以圖1 為依據，構建如圖2 所示高層住宅建筑火災風險評估指標體系。

圖1 高層住宅建筑火災風險魚骨圖

圖2 高層住宅建筑火災風險評估指標體系

1.2.2 構造判斷矩陣

依據“1～9”標度法（表1），由專家對案例中各項評估指標打分，得到風險評估指標Pij值，再將各指標因素兩兩比較，分別得到評估指標權重的排序結果，求出n階判斷矩陣P=(pij)n×n。

表1 判斷矩陣標度定義[16]

1.2.3 一致性檢驗及權重排序

為使判斷矩陣P=(pij)n×n的精確度更高，需要通過一致性檢驗的方式，衡量判斷矩陣的準確性。當隨機一致性比率RC＜0.10 時，認為判斷矩陣通過一致性檢驗，表示可接受；相反，則不可接受，應對判斷矩陣作適當修正[14-18]，具體計算公式為：

式中，λmax為判斷矩陣的最大特征值；n表示階數(shù)；IC為判斷矩陣的一致性指標；IR為判斷矩陣的平均隨機一致性指標，具體取值見表2。

表2 平均隨機一致性指標參考值[17]

2 實例應用

2.1 案例概況

貴陽市花果園某高層住宅高185 m，地 上35 層、地 下2 層；其外觀為正方形柱體，占地面積約16 600 m2，耐火等級為一級。周圍來往人群密集復雜，交通便利，離地鐵口約800 m，樓內配有火災自動噴淋系統(tǒng)、消防栓、滅火器、自動報警系統(tǒng)及消防控制室，滅火設備所設置的安裝間距和位置均符合要求。同時，樓內設有全方位監(jiān)控攝像頭和完備的實時監(jiān)控系統(tǒng)，方便及時觀測樓內動向，采集風險信息。

2.2 風險評估

2.2.1 構建高層住宅建筑火災風險評估指標體系

結合實際情況，基于魚骨圖-AHP 法構建如圖2 所示的高層住宅建筑火災風險評估指標體系，對該高層住宅樓進行火災風險評估。

2.2.2 構造判斷矩陣

邀請從事消防安全研究10 年以上的5 位資深專家（正高職稱3 名、副高職稱2 名），依據個人知識背景、工作經驗并結合實際情況，按照1～9 標度表，將準則層與指標層各因素之間的關系以數(shù)字標度形式表示出來，對各項評估指標打分，最終得到如表3～7 所示判斷矩陣。

表3 準則層判斷矩陣

2.2.3 一致性檢驗及權重排序

運用MATLAB 計算得到判斷矩陣的最大特征值λmax和最大特征向量Wij，具體內容如表8 所示。準則層中，安全管理能力D ＞建筑整體布局A ＞滅火能力B ＞安全疏散能力C；指標層中，防火教育培訓與演習D3所占權重最大，消防隊業(yè)務水平B4、消防車道及疏散通道A4、逃生照明和指示標志C3、逃生通道數(shù)和寬度C4、人流密度C1、火場供水能力B5、建筑材料A3等因素也占較大權重。

表8 結果統(tǒng)計表

2.3 整改措施建議

根據上述評估指標總排序判斷出的各風險因子重要程度，可以從以下4 個方面對高層住宅建筑火災防控工作提出針對性建議。

2.3.1 提高安全管理能力

樹立消防責任意識，對于管理者而言至關重要。在評價指標總排序中，防火教育培訓與演習D3占比最大，因此，管理者除了加強自身責任意識外，還應積極開展消防安全培訓，定期進行消防演習，增強全體工作人員對消防安全重視程度，將消防安全意識落到實處。

2.3.2 完善建筑布局

建筑內的疏散系統(tǒng)能夠最大程度地保障人們的生命安全和財產安全。消防車道及疏散通道A4、逃生照明和指示標志C3、逃生通道數(shù)和寬度C4在總排序中排名靠前，恰好說明建筑布局對于火災防控的重要性。高層住宅建筑的安全出口數(shù)量與寬度、消防疏散通道等，必須經過有關部門審查驗收并正式批準后，方能投入使用。

2.3.3 加強滅火能力

滅火能力主要體現(xiàn)在“人”和“物”兩個方面，即：一方面，與建筑所在轄區(qū)內的消防隊救援速度及業(yè)務水平有關；另一方面，與建筑物內部設置的滅火設備（如滅火器、自動噴淋系統(tǒng)、消防栓等）是否配備完善、能否正常使用有關。高層住宅建筑體積大、內部結構復雜、設備繁多，除了要及時更新樓層內的滅火系統(tǒng)等級，還要定期更換破損或無法正常使用的滅火設備，密切關注樓層動態(tài)。

2.3.4 提升安全疏散能力

當火災發(fā)生時，能否保證人員安全迅速地撤離尤為重要。消防安全管理人員應定期檢查安全疏散設施的運行情況，完善建筑內應急疏散系統(tǒng)。在日常的設備維護工作中，除了檢查建筑內各應急設備以外，還應在疏散樓梯內安裝應急照明燈，并確保應急照明的照度滿足要求；同時，將疏散指示標志置于明顯位置，保證疏散指示標志無損壞和指示標志錯誤的情況；此外，應定期查看疏散通道情況，發(fā)現(xiàn)有雜物堆放時及時進行處理。

3 結語

為了更好地預防高層住宅建筑火災事故，本文提出基于魚骨圖-AHP法的安全風險評估方法，通過MATLAB 計算得到最大特征值和最大特征向量，經過一致性檢驗后求得所有評估指標權重值，可實現(xiàn)對各指標因素的重要度排序。在此基礎上，通過實例應用，驗證該方法的可行性。從排序可以看出，準則層中的安全管理能力權重值最大，其次是建筑整體布局；指標層中，防火教育培訓與演習、消防隊業(yè)務水平、消防車道及疏散通道重要度較高，對此提出相應建議及整改措施。在后期的研究中，可進一步與實踐相結合，持續(xù)優(yōu)化高層住宅建筑火災風險評估體系，以提高風險評估的準確性，增強風險管理決策的科學性。

表4 建筑整體布局指標層判斷矩陣

表5 滅火能力指標層判斷矩陣

表6 安全疏散能力指標層判斷矩陣

表7 安全管理能力指標層判斷矩陣