基于FTA-AHP方法的氣承膜公共建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析

余瑾 楊曉娟 李序

摘要：近年來，氣承膜作為國內(nèi)公共建筑領(lǐng)域的新技術(shù)新材料得到了推廣與使用，開展氣承膜公共建筑消防安全風(fēng)險(xiǎn)分析對提高其消防安全水平具有重要意義，但是目前缺乏針對該類建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估研究?，F(xiàn)采用FTA-AHP相結(jié)合的方法建立氣承膜公共建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，確定指標(biāo)權(quán)重，利用模糊綜合評價(jià)法對氣承膜公共建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析與評價(jià)。

關(guān)鍵詞：消防安全；事故樹；層次分析法；氣承膜

近年來，氣承膜作為國內(nèi)公共建筑領(lǐng)域的新技術(shù)新材料得到了推廣與使用。氣承膜建筑具有大跨度空間、經(jīng)濟(jì)性、施工工期短、能遠(yuǎn)程智能控制的特點(diǎn)[1]。但是由于建筑內(nèi)電氣線路與設(shè)施、易燃可燃物種類與數(shù)量較多，火災(zāi)荷載較大，人員相對集中，一旦發(fā)生火災(zāi)，會對建筑與人員的安全產(chǎn)生影響。因此，為提高氣承膜公共建筑的消防安全水平，需要結(jié)合該類新型建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)，有針對性地進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，定量分析影響建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的各個(gè)因素，從而制定適用的火災(zāi)防范措施。

本文以氣承膜公共建筑為研究對象，結(jié)合其結(jié)構(gòu)、場所特點(diǎn)，先采用事故樹分析確定指標(biāo)層中的各類重要因素，再運(yùn)用層次分析法進(jìn)行處理，構(gòu)建氣承膜公共建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，確定指標(biāo)體系權(quán)重，最后利用模糊綜合評價(jià)法對氣承膜公共建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析與評價(jià)，將定性的火災(zāi)問題用量級來表示，并以某氣承膜會展中心為研究對象開展應(yīng)用研究，根據(jù)評估結(jié)果，提出降低其消防安全風(fēng)險(xiǎn)的具體措施和建議[2]。

1 評估流程

1.1? 構(gòu)建事故樹

事故樹分析方法可用于分析導(dǎo)致火災(zāi)事故發(fā)生的各個(gè)因素，依據(jù)邏輯關(guān)系逐層表現(xiàn)，可以調(diào)查事故原因，為采取整改措施提供依據(jù)。

1.2? 建立層次分析模型，確定指標(biāo)體系權(quán)重

通過分析目標(biāo)問題包含的因素及各因素之間的關(guān)系，并按照從屬關(guān)系排列成不同層級，構(gòu)成一個(gè)由目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層三個(gè)部分組成的結(jié)構(gòu)模型。

構(gòu)造判斷矩陣，通過問卷調(diào)查或?qū)＜易稍兇蚍值姆椒?，按?guī)定的標(biāo)度定量化比較同層各因素相對于上層某個(gè)因素的重要性，并由此計(jì)算出各因素的權(quán)重值[3]。

1.3? 安全風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評價(jià)

模糊綜合評價(jià)法作為氣承膜公共建筑消防安全風(fēng)險(xiǎn)的評價(jià)方法，能逐對象進(jìn)行評判，對被評價(jià)對象有唯一的評價(jià)值，不受被評價(jià)對象所處對象集合的影響[4]。

根據(jù)相關(guān)研究文獻(xiàn)中評定安全等級的選擇規(guī)律以及氣承膜公共建筑消防安全評價(jià)現(xiàn)實(shí)狀況，結(jié)合相關(guān)專家咨詢意見最終確定氣承膜公共建筑消防安全評定等級，見表1。

2 氣承膜公共建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型的建立

目前，氣承膜公共建筑的使用功能多為會議、會展、體育場館等，依據(jù)對氣承膜公共建筑特點(diǎn)的分析構(gòu)造事故樹，見圖1，以建筑火災(zāi)造成較大損失為頂層事件，中間事件在火勢擴(kuò)大、疏散失敗的基礎(chǔ)上，結(jié)合其建筑結(jié)構(gòu)特征與事故風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)，增加氣膜結(jié)構(gòu)坍塌事件，事故樹包含30個(gè)基本事件。氣承膜公共建筑火災(zāi)事故樹符號及含義見表2。

通過對氣承膜公共建筑火災(zāi)事故樹模型進(jìn)行分析，影響火災(zāi)事故發(fā)生和發(fā)展過程的主要因素可分為建筑基本情況與特征、火災(zāi)荷載、消防設(shè)施、安全疏散設(shè)施、滅火救援能力、消防安全管理6類，按照層次分析法的原理，以氣承膜公共建筑火災(zāi)安全為目標(biāo)層建立氣承膜公共建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，見表3。

3 氣承膜公共建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重的確定

氣承膜公共建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)體系各指標(biāo)因素權(quán)重值的確定是通過對各個(gè)指標(biāo)之間進(jìn)行兩兩對比，采用1～9標(biāo)度法排定各評價(jià)指標(biāo)的相對重要順序，依次構(gòu)造判斷矩陣，再由10名消防安全方面的專家和學(xué)者根據(jù)每層因素對上層因素影響的重要程度確定判斷矩陣的標(biāo)度，經(jīng)計(jì)算得到。氣承膜公共建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)權(quán)重見表4。

根據(jù)體系指標(biāo)權(quán)重計(jì)算分析結(jié)果表明：準(zhǔn)則層的權(quán)重順序?yàn)榻ㄖ厩闆r與特征A＞安全疏散設(shè)施D＞消防設(shè)施C＞消防安全管理F＞火災(zāi)荷載B＞滅火救援能力E；底層指標(biāo)中膜材燃燒性能A1、氣壓供給設(shè)備與壓力監(jiān)測警報(bào)系統(tǒng)A3、安全出口數(shù)量與寬度D1、防火分區(qū)A2、室內(nèi)防火分隔措施A4、人員疏散距離D2、消防安全管理制度與執(zhí)行情況F1、疏散走道寬度D3、疏散指示標(biāo)志與應(yīng)急照明D4等因素占有較大的權(quán)重。

4 案例分析

以某氣承膜會展中心為例，建筑面積為25000m2，地上1層，建筑高度為35.65m，為單層公共建筑，建筑形式為兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)橢圓展廳，單個(gè)橢圓長軸130m，短軸98m，中間通過序廳連接；展廳采用氣膜結(jié)構(gòu)，單個(gè)展廳建筑面積為10020m2，共有16個(gè)安全出口，容納人數(shù)為2800人；序廳與外圍環(huán)廊部分采用鋼結(jié)構(gòu)，并通過防火隔墻、防火卷簾等與展廳進(jìn)行分隔，外圍環(huán)廊部分為附屬用房及設(shè)備用房。根據(jù)其基本情況、消防安全現(xiàn)狀、管理人員水平等，利用模糊綜合評價(jià)法對其火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析與評價(jià)。

4.1? 評價(jià)過程

邀請10名消防安全方面的專家和學(xué)者對各指標(biāo)進(jìn)行打分，根據(jù)打分情況，計(jì)算得出建筑基本情況與特征RA、火災(zāi)荷載RB、消防設(shè)施RC、安全疏散設(shè)施RD、滅火救援能力RE、消防安全管理RF，分別如下：

由表4可知各二級指標(biāo)對其一級指標(biāo)的權(quán)重集AA、AB、AC、AD、AE、AF。由模糊變換公式B=A·Ｒ計(jì)算得出各一級指標(biāo)的模糊綜合評價(jià)行向量BA、BB、BC、BD、BE、BF。根據(jù)得到總的模糊評價(jià)矩陣為：

由表4可知一級指標(biāo)的權(quán)重為：

，同理按公式B=A·Ｒ計(jì)算出總的模糊綜合評價(jià)向量為：

B=A·Ｒ={0.06813335，0.310063464，0.294231594，0.27990925，0.047632092}

4.2? 評估結(jié)果及建議

根據(jù)最大隸屬度原則，某氣承膜會展中心的消防安全風(fēng)險(xiǎn)等級為比較安全。建筑基本情況與特征處于較不安全的等級，火災(zāi)荷載處于較不安全的等級，消防設(shè)施處于一般安全的等級，安全疏散設(shè)施處于比較安全的等級，滅火救援能力處于比較安全的等級，消防安全管理處于比較安全的等級。說明該氣承膜會展中心在安全疏散設(shè)施、滅火救援能力、消防安全管理三方面達(dá)到了比較好的水平，但是在建筑基本情況與特征和火災(zāi)荷載兩方面還存在以下一些問題，需要加以改善。

①建議增設(shè)氣膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性壓力監(jiān)測警報(bào)系統(tǒng)，在事故發(fā)生時(shí)，聯(lián)鎖啟動備用氣壓供給設(shè)備或者提高氣壓供給設(shè)備供風(fēng)量，以防止氣膜結(jié)構(gòu)過早坍塌，并及時(shí)通知室內(nèi)人員撤離。

②建議適當(dāng)增加展區(qū)之間以及展區(qū)與氣膜間的室內(nèi)防火隔離帶寬度，以有效控制火災(zāi)快速蔓延，保護(hù)膜結(jié)構(gòu)的安全；控制展品種類，并對展臺、廣告牌及布景等進(jìn)行阻燃處理；嚴(yán)禁在建筑內(nèi)吸煙，并規(guī)范大功率電器的使用，同時(shí)設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。

5 結(jié)論

本文通過采用FTA-AHP相結(jié)合的方法構(gòu)建了氣承膜公共建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，并結(jié)合實(shí)際案例對氣承膜公共建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析與評價(jià)，得到以下結(jié)論：

①氣承膜作為國內(nèi)公共建筑領(lǐng)域的新技術(shù)新材料，及時(shí)開展火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析與評價(jià)工作，對提升其消防安全水平，提高相關(guān)單位火災(zāi)防控能力，完善消防安全管理工作等具有重要作用。

②采用FTA-AHP相結(jié)合的方法建立氣承膜公共建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，給出指標(biāo)權(quán)重，利用模糊綜合評價(jià)給出評價(jià)結(jié)果，可充分結(jié)合氣承膜公共建筑結(jié)構(gòu)特征與風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)，合理確定層次分析中的基本事件，給出一套完整有效的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系。

參考文獻(xiàn)：

[1]周洋，孫卓爾，錢鋮.建筑膜材及氣膜結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)與應(yīng)用現(xiàn)狀[J].新型建筑材料，2016，43（8）：96-99+127．

[2]蘇拓，姚斌，余瑾.城市消防安全影響因素及評估體系研究——以海南某沿海城市為例[J].火災(zāi)科學(xué)，2018，27（3）：188-196.

[3]胡又詠，劉棟棟，張向陽.改進(jìn)層次分析法在地鐵火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中的應(yīng)用[J].北京建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，25（3）：38-41+59.

[4]范丹丹，羊海米，張蓓蓓，等.基于模糊綜合評價(jià)的地鐵站消防安全風(fēng)險(xiǎn)評估[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2021，47（3）：43-46+50.

Fire risk analysis of air-bearing membrane public buildings based on FTA-AHP method

Yu Jin， Yang Xiaojuan， Li Xu

（Anhui Lingtai Security Technology Co.， Ltd.， Anhui Hefei 230031）

Abstract：In recent years， air-bearing membranes have been promoted and used as new technologies and new materials in the field of domestic public buildings. Carrying out fire safety risk analysis of air-bearing membranes in public buildings is of great significance to improve their fire safety level. However， there is currently a lack of fire threat and risk assessment studies for such buildings. The FTA-AHP method is used to establish the fire risk assessment model of air-bearing membrane public buildings， and to determine the index weight. The fuzzy comprehensive evaluation method is used to analyze and evaluate the fire risk of air-bearing membrane public buildings.

Keywords：fire safety; accident tree; analytic hierarchy process; air-bearing membrane