高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)綜述

胡貝寧，劉 莎

（大連理工大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院，遼寧 大連 116000）

突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)的研究涉及眾多領(lǐng)域，如公共衛(wèi)生事件[1]、突發(fā)事件輿情風(fēng)險(xiǎn)[2]、區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[3]和供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)[3]等領(lǐng)域。社會(huì)發(fā)展促進(jìn)高層建筑的建設(shè)，由于高層建筑的獨(dú)特性，突發(fā)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)會(huì)造成更多的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失與社會(huì)影響，因此有越來(lái)越多關(guān)注高層建筑突發(fā)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的研究。

近些年來(lái)，知識(shí)圖譜在研究學(xué)科發(fā)展中應(yīng)用廣泛，為了解高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)，著眼于建筑行業(yè)突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)，關(guān)注高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，采用文獻(xiàn)研究法，利用CiteSpace 知識(shí)圖譜進(jìn)行發(fā)文量時(shí)間分布、國(guó)家分布、作者/機(jī)構(gòu)合作和關(guān)鍵詞共現(xiàn)等方面的可視化研究，研究高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)領(lǐng)域發(fā)展情況，得到該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)方向。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與方法

采用文獻(xiàn)檢索、內(nèi)容分析的方法，分析高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)展脈絡(luò)與研究進(jìn)程。

分別選擇Web of Science 和CNKI 作為數(shù)據(jù)來(lái)源，設(shè)置相應(yīng)的檢索關(guān)鍵詞，在Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)中篩選用關(guān)建詞為“high-rise building* or tall building*”“fire* or fire disaster*”“risk* or threat* or danger*”，共篩選到316 篇文獻(xiàn)，時(shí)間跨度1983—2023年；CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中篩選關(guān)鍵詞采用“高層建筑”“火災(zāi)”“風(fēng)險(xiǎn)”，獲得359 篇文獻(xiàn)，時(shí)間跨度為2001—2023 年。然后對(duì)初步篩選的文獻(xiàn)進(jìn)行處理，選擇起始時(shí)間2000年的文獻(xiàn)，排除會(huì)議論文、會(huì)議摘要、社論材料、信函與新聞報(bào)道等無(wú)關(guān)論文，手動(dòng)刪除與主題無(wú)關(guān)文獻(xiàn)，再經(jīng)Citespace 軟件去重后，分別獲得161 篇英文文獻(xiàn)與316 篇中文文獻(xiàn)。

在明確數(shù)據(jù)來(lái)源后，分別以全紀(jì)錄格式與Refworks 的格式從數(shù)據(jù)庫(kù)Web of Science 和CNKI 中導(dǎo)出文獻(xiàn)信息，導(dǎo)入CiteSpace 和文獻(xiàn)計(jì)量平臺(tái)分析。其中，為研究國(guó)內(nèi)外研究問(wèn)題的區(qū)別，國(guó)內(nèi)期刊文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)分析只進(jìn)行載文時(shí)序分布分析與關(guān)鍵詞分析，其他進(jìn)一步分析并未給出。

2 高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究知識(shí)圖譜

2.1 載文時(shí)序分布

從不同年份的載文數(shù)量可以得出該領(lǐng)域所處的研究階段，預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)據(jù)來(lái)源Web of Science，時(shí)間跨度為2000—2023 年（3 月），經(jīng)過(guò)處理剩余論文共計(jì)161 篇。高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究的發(fā)文量隨時(shí)間分布如圖1 所示，主要分為萌芽期、增長(zhǎng)期、過(guò)渡期和蓬勃發(fā)展期4 個(gè)階段。從高層建筑突發(fā)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)學(xué)科發(fā)展背景來(lái)看，2004—2007 年是高層建筑突發(fā)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究的萌芽期，每年發(fā)文量少于5 篇，表明此階段對(duì)高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)領(lǐng)域研究的關(guān)注度較低。隨著全球高層結(jié)構(gòu)建筑越來(lái)越多，且存在多發(fā)火災(zāi)安全事故的影響，建筑因各種原因、不規(guī)范行為等導(dǎo)致火災(zāi)事件越來(lái)越多，高層建筑火災(zāi)的研究提上日程。在初期增長(zhǎng)階段（2008—2011 年）發(fā)文量較為平緩，年平均8 篇左右，而在過(guò)渡階段（2012—2017 年）年均發(fā)文量為15 篇，高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究領(lǐng)域熱度呈周期性起伏，是研究的過(guò)渡時(shí)期。蓬勃發(fā)展階段（2018 年至今），年均載文量在25 篇以上，對(duì)高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的研究水平進(jìn)入一定發(fā)展高度，高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題逐漸成為研究突發(fā)事件火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)注重點(diǎn)。

圖1 WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)于高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究的載文時(shí)序分布

2.2 國(guó)家發(fā)文量分布及影響力

發(fā)文地區(qū)分布特征代表了該內(nèi)容下全球研究力量的地區(qū)分布，有利于學(xué)習(xí)不同研究成果并開(kāi)展區(qū)域間合作[4]。以國(guó)家/地區(qū)分析檢索結(jié)果，得到不同國(guó)家的發(fā)文數(shù)量，其中中國(guó)、美國(guó)的發(fā)文量最多，分別為106 篇和51 篇，其次是加拿大、澳大利亞和韓國(guó)，發(fā)文量分別為10、10 和8 篇，這5 個(gè)國(guó)家是高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究的主要貢獻(xiàn)者，是高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究的中堅(jiān)力量。

2.3 高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究合作圖譜

2.3.1 作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

作者合作網(wǎng)絡(luò)不僅能可視化展示作者在該領(lǐng)域的合作關(guān)系，還體現(xiàn)了各個(gè)作者在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的重要性及屬性[4]。此外，通過(guò)觀察作者合作圖譜，可以發(fā)現(xiàn)該研究領(lǐng)域的前沿學(xué)者和學(xué)科帶頭人，通過(guò)研究其學(xué)術(shù)觀點(diǎn)的發(fā)展與方向，可以發(fā)現(xiàn)本學(xué)科的前沿研究方向和內(nèi)容。以Web of science 的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)通過(guò)CiteSpace 分析制作高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的作者合作圖譜，結(jié)果如圖2所示，可以發(fā)現(xiàn)該研究領(lǐng)域的作者合作也有明顯的演化過(guò)程，且隨著研究進(jìn)程的改變涌現(xiàn)出許多作者合作集群，作者之間的合作關(guān)系較為緊密，黑線連接的圓形作者集群形成于近幾年，佐證了目前仍處于該領(lǐng)域研究的旺盛發(fā)展時(shí)期，作者合作集群的演變可能意味著研究方向的轉(zhuǎn)變與新興熱點(diǎn)的出現(xiàn)，可由接下來(lái)的關(guān)鍵詞時(shí)間演化圖譜進(jìn)行進(jìn)一步分析。

圖2 作者合作網(wǎng)絡(luò)

2.3.2 機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

通過(guò)CiteSpace 分析機(jī)構(gòu)合作關(guān)系，發(fā)現(xiàn)共產(chǎn)生機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)N=188，連線數(shù)E=169。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)大小與發(fā)文量成正比，連線表示機(jī)構(gòu)之間存在合作關(guān)系?？梢钥闯觯暇┕I(yè)大學(xué)和香港理工大學(xué)的節(jié)點(diǎn)最大，在高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究中最具影響力。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中存在以南京工業(yè)大學(xué)和香港理工大學(xué)為中心與新加坡國(guó)立大學(xué)等展開(kāi)國(guó)際合作關(guān)系的類群，以北京理工大學(xué)、清華大學(xué)為中心與格里菲斯大學(xué)展開(kāi)國(guó)際合作的集群，以俄羅斯國(guó)家研究型高等經(jīng)濟(jì)大學(xué)為中心、以法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心（CNRS）為中心、以美國(guó)普渡大學(xué)為中心的國(guó)外合作和以韓國(guó)為中心的國(guó)外小合作集群，共6 個(gè)部分，可以發(fā)現(xiàn)，該領(lǐng)域研究的國(guó)際交流較多，形成眾多關(guān)系明確的集群。

2.4 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，根據(jù)施引文獻(xiàn)中關(guān)鍵詞共現(xiàn)的情況繪制，2 個(gè)關(guān)鍵詞出現(xiàn)在同一篇文獻(xiàn)中即視為一次合作，主要依據(jù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)頻次矩陣。得到結(jié)果為關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)此網(wǎng)絡(luò)可以快速掌握領(lǐng)域熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。在CiteSpace 中導(dǎo)入161 篇來(lái)自WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)的文獻(xiàn)，設(shè)置時(shí)間段為2002—2023 年，得到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)為344，網(wǎng)絡(luò)連線數(shù)量為944，結(jié)果如圖3 所示，其中節(jié)點(diǎn)越大，表示該關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次越高。

圖3 基于WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

由圖3 所示，high-rise building*（高層建筑）、fire*（火災(zāi)）作為檢索主題，出現(xiàn)頻次最高。其次為behavior（行為）、evacuation（疏散）、model（火災(zāi)模型）、simulation（仿真模擬）、buoyant plume（浮煙）和compartment fire（分區(qū)火災(zāi)）。另外，研究學(xué)者還關(guān)注高層建筑火災(zāi)的fuzzy optimal classification（模糊優(yōu)化分類）、fuzzy synthetic evaluation（模糊綜合評(píng)價(jià)）、smoke spread（煙霧擴(kuò)散）、heat release rate（熱釋放速率）、computation fluid dynamics（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）和double-skin facade（雙層立面）等。

觀察關(guān)鍵詞可以發(fā)現(xiàn)，高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究領(lǐng)域的關(guān)鍵詞可分為基本研究?jī)?nèi)容、研究方法、研究對(duì)象3 個(gè)方面，其頻次和所屬類別見(jiàn)表1。此外，在圖譜分析過(guò)程中，可以獲得突現(xiàn)關(guān)鍵詞，突現(xiàn)關(guān)鍵詞可以展現(xiàn)檢索時(shí)間段內(nèi)突然出現(xiàn)的新興關(guān)鍵詞與其出現(xiàn)與被代替的時(shí)間段，代表研究領(lǐng)域的新興走向。在這一階段，該節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)頻次突然上升和下降的趨勢(shì)。對(duì)WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)獲得文獻(xiàn)分析，結(jié)果如圖4 所示，研究時(shí)間間隔為2002—2023 年，粗線條區(qū)間是關(guān)鍵詞突現(xiàn)的持續(xù)階段，關(guān)鍵詞分析中，344 個(gè)節(jié)點(diǎn)中一共有25 個(gè)節(jié)點(diǎn)被監(jiān)測(cè)出突現(xiàn)。

表1 關(guān)鍵詞分類

圖4 2002—2023 年關(guān)鍵詞突變

基于CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)分析，高層建筑、火災(zāi)作為檢索主題，出現(xiàn)頻次最高，是重要的研究節(jié)點(diǎn)。其次研究?jī)?nèi)容多集中在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、指標(biāo)體系、智慧消防，采用的研究方法多為定性與定量評(píng)估、采用熵權(quán)法、事件樹(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、層次分析、遺傳算法和模糊評(píng)價(jià)等，結(jié)果如圖5 所示。

圖5 基于CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

對(duì)比分析國(guó)內(nèi)外檢索文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞突現(xiàn)可以看出，建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的研究通常有定性與定量分析、模擬模型、實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)科學(xué)等方法，國(guó)外研究領(lǐng)域通常涉及火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系建立[5-8]、建筑材料性能及燃燒行為[9-10]、火災(zāi)傳播與疏散模擬[5，11-14]等，具體的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法通常包括Delphi 法、層次分析法、灰色關(guān)聯(lián)分析、模糊評(píng)估和熵權(quán)法等半定量評(píng)估常用的分析方法；以及事件樹(shù)和事故樹(shù)、火災(zāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、Monte-Carlo 模擬及貝葉斯網(wǎng)絡(luò)[15]等定量評(píng)價(jià)方法。

國(guó)內(nèi)研究主要集中在采用改進(jìn)方法進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、安全評(píng)價(jià)及風(fēng)險(xiǎn)分析，此外也有材料數(shù)值模擬、疏散行為研究等。李薇等[16]基于熵權(quán)-屬性數(shù)學(xué)法建立高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；王玲[17]基于IOWA和向量夾角余弦進(jìn)行建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；賈進(jìn)章等[18]基于網(wǎng)絡(luò)層次分析-灰色聚類法的高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析；任中杰等[19]基于機(jī)器學(xué)習(xí)的高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

2012 年之前關(guān)注煙氣移動(dòng)與控制、數(shù)值模擬、模糊優(yōu)化分類和模糊綜合評(píng)價(jià)等；2012—2020 年關(guān)注點(diǎn)集中在方法論、火災(zāi)模型、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和疏散；2020年后火災(zāi)中的行為、氣候、系統(tǒng)成為新的突現(xiàn)詞，研究越來(lái)越趨向于宏觀、心理學(xué)、社會(huì)學(xué)。

3 結(jié)束語(yǔ)

從CNKI 和Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)中篩選獲得2000—2023 年文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，導(dǎo)入CiteSpace 軟件進(jìn)行知識(shí)圖譜可視化分析，主要得到如下結(jié)論。

1）從時(shí)間分布上：高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究領(lǐng)域正處旺盛發(fā)展階段，還涌現(xiàn)出新的發(fā)展方向。從國(guó)家分布看，中國(guó)、美國(guó)的發(fā)文量最多，其次是加拿大、澳大利亞和韓國(guó)。

2）從作者合作網(wǎng)絡(luò)可以得到，目前仍處于該領(lǐng)域研究的旺盛發(fā)展時(shí)期，作者合作集團(tuán)的演變可能意味著研究方向的轉(zhuǎn)變與新興熱點(diǎn)的出現(xiàn)。

3）由關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析圖譜得到，high-rise build ing、fire*作為檢索主題，出現(xiàn)頻次最高；所有的關(guān)鍵詞可分為基本研究?jī)?nèi)容、研究方法、研究對(duì)象3 類。對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行突現(xiàn)分析，得到25 個(gè)突現(xiàn)關(guān)鍵詞。