公共建筑消防風(fēng)險預(yù)警研究

摘要：公共建筑人員密集，可燃物多，其消防安全問題備受矚目。因此，對公共建筑消防進行預(yù)警非常有必要。結(jié)合公共建筑的特點，從設(shè)計、設(shè)備設(shè)施、建材、管理以及環(huán)境5個方面，提取15項影響公共建筑消防安全的因素，并探究其安全風(fēng)險變動趨勢。根據(jù)各因素之間的相互關(guān)系構(gòu)建系統(tǒng)動力學(xué)模型，并利用組合賦權(quán)法求解各項參數(shù)。將模型進行仿真，根據(jù)結(jié)果判斷設(shè)計、設(shè)備設(shè)施、建材、管理以及環(huán)境5個子系統(tǒng)的重要性程度，根據(jù)仿真結(jié)果提出相應(yīng)的應(yīng)對策略。經(jīng)過仿真研究發(fā)現(xiàn)，日常維護、應(yīng)急預(yù)案、裝修可燃物等是敏感性因素，應(yīng)對其采取相應(yīng)措施加以控制，可為公共建筑消防安全預(yù)警提供一定的理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：公共建筑；消防安全；風(fēng)險預(yù)警

中圖分類號：D631.6" " " 文獻標(biāo)識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2025）03-0110-04

公共建筑是指人們進行公共活動的建筑，主要包括行政辦公建筑、文教建筑、科研建筑、醫(yī)療建筑等，這類建筑人員密集、可燃物多，滅火難度大，其消防問題也備受矚目。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外學(xué)者在對建筑消防領(lǐng)域進行研究時，是隨著科技進步而發(fā)展的。池永軍[1]分析了大型綜合體建筑中庭消防疏散的難點，通過將Pathfinder軟件導(dǎo)入BIM模型，模擬疏散情況。李欣[2]針對公共建筑滅火救援工作中的問題，提出建筑室內(nèi)消防設(shè)施的有效運用方法。段雷等[3]分析了大型公共建筑在施工過程中的消防安全管理現(xiàn)狀，并總結(jié)建筑施工過程中保證消防安全的對策。張無敵等[4]通過DEMATEL-ISM方法，分析城市大型公共建筑火災(zāi)風(fēng)險因素的關(guān)鍵指標(biāo)（影響度、被影響度等），構(gòu)建風(fēng)險因素的多級遞階模型。

公共建筑由于其復(fù)雜的使用功能、大量集中人員以及使用空間的動態(tài)性，更容易受到火災(zāi)的影響。由于這些類型的建筑物數(shù)量眾多，而且人力有限，年度消防檢查無法確保消防守則的持續(xù)遵守。SalimNAA等[5]研究與消防安全管理相關(guān)的問題，并從操作者的角度提出可能的解決方案，以提高公共醫(yī)療設(shè)施的安全性。

2 系統(tǒng)動力學(xué)安全預(yù)警仿真模型

2.1" 公共建筑消防安全指標(biāo)體系的構(gòu)建

利用文獻分析法對公共建筑消防安全風(fēng)險的影響因素進行識別，結(jié)合建筑消防安全的影響因素和公共建筑的特點進行提取，進而建立安全風(fēng)險影響因素集合，并對兩種方法得到的影響因素進行一致性處理，構(gòu)建完善的系統(tǒng)動力學(xué)評價指標(biāo)體系，見表1。

2.2" 系統(tǒng)動力學(xué)風(fēng)險流圖的建立

本文基于公共建筑消防安全風(fēng)險預(yù)警評價體系中的15個影響因素結(jié)合系統(tǒng)動力學(xué)的方法，選取設(shè)計、設(shè)施設(shè)備、管理、建材、環(huán)境5個狀態(tài)變量來反映系統(tǒng)的安全狀態(tài)，以及該5個狀態(tài)變量的風(fēng)險水平增加量作為速率變量，同時引入安全投入作為輔助變量來簡化方程，用以模擬行數(shù)系統(tǒng)的內(nèi)部反饋因果關(guān)系，運用Vensim PLE軟件繪制了圖1，用以反饋公共建筑消防安全系統(tǒng)的內(nèi)部機制。

3 指標(biāo)權(quán)重確定及SD方程式建立

3.1" 基于組合賦權(quán)法的模型權(quán)重確定

組合賦權(quán)法是指結(jié)合兩種賦值方法，對影響因素的權(quán)重從主客觀兩個角度進行確定，主觀賦權(quán)法是根據(jù)人的主觀意識來判斷指標(biāo)的關(guān)注度以此體現(xiàn)出指標(biāo)權(quán)重，本文采用G1法?？陀^賦權(quán)法是指影響因素的客觀屬性和信息，僅從數(shù)據(jù)的角度進行判斷權(quán)重，本文采用熵權(quán)法[6]。

3.1.1" G1法

G1法是一種主觀計算權(quán)重的方法，該方法是通過發(fā)放調(diào)查問卷的方式，由專家進行影響因素之間的兩兩對比分析。

首先，將收集到的影響因素集x1，x2，x3，…，xm發(fā)給專家，專家按照主觀判斷選出最重要的一個影響因素，然后依次選取次重要的影響因素，以“＞”表示序關(guān)系。

其次，對相鄰影響因素xk-1與xk之間的重要性進行比較確定序關(guān)系之后，專家將相鄰的影響因素xk-1與xk進行重要性比較，得到：

最后，如果相鄰指標(biāo)xk-1與xk之間的重要性rk滿足關(guān)系式，其中其他指標(biāo)權(quán)重計算可參考下式：

3.1.2" 熵權(quán)法

熵權(quán)法是一種客觀計算權(quán)重的方法，具體步驟為：

首先，獲取數(shù)據(jù)，建立初始矩陣。將公共建筑消防安全影響因素的識別情況發(fā)送給m位專家，邀請他們按照標(biāo)準(zhǔn)對n個影響因素進行打分，匯總專家的評價得到影響因素評價矩陣R=（rij）m×n。

其次，評價矩陣數(shù)據(jù)歸一化處理。為了消除不同專家由于認(rèn)知的不同，在打分過程中可能存在的差異，需要對評價矩陣中的數(shù)據(jù)進行歸一化處理。

最后，求影響因素的信息熵，則第j個影響因素的熵值Hj為：

其中，，。且假設(shè)當(dāng)fij=0時，fijlnfij=0。第j個影響因素的熵權(quán)ωj定義為：

3.1.3" 組合賦權(quán)法

組合賦權(quán)法就是在得到主觀賦權(quán)和客觀賦權(quán)的權(quán)重后，利用組合賦權(quán)法計算得到組合系數(shù)，即為求解最優(yōu)化，以此得到最終組合權(quán)重。具體如下：

用α和β分別表示G1法和熵權(quán)法對公共建筑消防安全影響的重要程度，采用矩陣的思想對求G1法和熵權(quán)法的重要系數(shù)αi和βi，其中i=1，2，…，n，公式如下：

其中，vi為G1法得到的權(quán)重，wi為熵權(quán)法得到的權(quán)重。得到G1法和熵權(quán)法的重要程度系數(shù)后，就可以求各影響因素的組合權(quán)重Q，公式如下：

3.2" SD方程式的建立

據(jù)上述方法計算出公共建筑消防安全系統(tǒng)中各項指標(biāo)權(quán)重，結(jié)合SD中的主要反饋回路建立SD模型方程式，并通過表函數(shù)、積分函數(shù)模擬。其中以“設(shè)備設(shè)施子系統(tǒng)風(fēng)險變化量”的系統(tǒng)方程式編寫為例：

設(shè)備設(shè)施子系統(tǒng)風(fēng)險變化量：F（x）=1/｛1+EXP[-（自動報警×0.25+滅火系統(tǒng)×0.283+設(shè)備防火措施×0.109+電氣線路×0.15+防排煙系統(tǒng)×0.208）]｝

4 SD模型仿真分析

4.1" 模型基本假設(shè)

采用VensimPLE軟件模擬仿真，在仿真過程中設(shè)置單位步長為0.25，仿真周期為6年，不同子系統(tǒng)對于公共建筑消防安全系統(tǒng)的作用效果有所差異，研究各個子系統(tǒng)影響因素對公共建筑消防安全水平的影響程度。本文利用VensimPLE軟件對模型進行模擬，得到公共建筑消防安全風(fēng)險動態(tài)變化趨勢圖，見圖2，由圖可知公共建筑開始投入使用時其消防安全風(fēng)險高達53%，如果不能及時對公共建筑影響因素進行檢查及修改提升，那么隨著使用的時間增加，有可能會發(fā)生消防安全事故。

在VensimPLE軟件中，將各個安全影響因素利用軟件“equations”功能賦值給各單一子系統(tǒng)。同時對系統(tǒng)內(nèi)的影響因素單因素變動調(diào)節(jié)，找出影響公共建筑消防安全的敏感因素。

對每個子系統(tǒng)內(nèi)部的影響因素進行單因素變動分析，控制其他因素不變，對某個因素進行上調(diào)，對某個子系統(tǒng)中的影響因素分別調(diào)整相同的數(shù)值，根據(jù)仿真結(jié)果判斷其對安全水平的影響程度，從而得出提升公共建筑消防安全的關(guān)鍵因素。通過分析可知日常維護、應(yīng)急預(yù)案、裝修可燃物、人員培訓(xùn)以及材料耐火性為敏感因素。

4.2" 公共建筑消防安全風(fēng)險控制措施

4.2.1" 建材子系統(tǒng)風(fēng)險控制

防火建材的使用情況，需要嚴(yán)格按照公共建筑功能分區(qū)的需要配備使用，通風(fēng)管道需要外包防火板，軟連接采用硅鈦布等不燃材料。對于公共建筑，墻體與地面盡量選擇陶瓷、金屬等材料裝飾，杜絕使用聚氨酯泡沫材料包材。對于特殊區(qū)域需要進行強化，例如：電氣井需要用防火泥封堵。

4.2.2" 環(huán)境子系統(tǒng)風(fēng)險控制

公共建筑內(nèi)部可燃物的分類管理需要特別注意，涉及窗簾、地毯等，盡可能選取不易燃或者阻燃材料，另外，在不同類型的公共建筑中，其使用功能的不同，可能涉及紙質(zhì)材料，化學(xué)易燃材料的存儲區(qū)域，需格外注意避免火源。

4.2.3" 管理子系統(tǒng)風(fēng)險控制

在公共建筑的全壽命周期內(nèi)，都需要嚴(yán)格按需配備滅火器、消火栓，并且定期對人員進行培訓(xùn)，確保第一時間能夠發(fā)現(xiàn)起火點，并徹底消滅。為保障建筑內(nèi)部消防設(shè)施能夠及時投入使用，需要對相關(guān)設(shè)施進行定期檢查，并且責(zé)任到人，根據(jù)建筑內(nèi)部功能分區(qū)的變化，調(diào)整應(yīng)急預(yù)案。

4.2.4" 設(shè)計子系統(tǒng)風(fēng)險控制

在建筑設(shè)計初始，便需要考慮防火的需求，合理選擇建筑物的位置，以及對建筑內(nèi)部合理分區(qū)，盡可能將火災(zāi)風(fēng)險性相同的建筑集中布置，以利于進行集中管理和控制。另外，建筑結(jié)構(gòu)是防火的基礎(chǔ)，建筑的耐火等級需要匹配其使用性質(zhì)和規(guī)模。

4.2.5" 設(shè)備設(shè)施子系統(tǒng)風(fēng)險控制

消防報警系統(tǒng)可結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，及時與責(zé)任人同步信息，并且，確保主動滅火系統(tǒng)能夠第一時間正常工作，在火災(zāi)發(fā)生30s內(nèi)，能夠關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)，開啟排煙風(fēng)機和送風(fēng)閥，形成有序氣流。

5 結(jié)束語

分析總結(jié)得到了影響公共建筑消防安全的風(fēng)險因素。分別為5個一級指標(biāo)影響因素，15個二級指標(biāo)因素。仿真模擬得到了主要風(fēng)險因素對公共建筑消防安全的影響程度，采用敏感性分析法得出重要影響因素，并據(jù)此提出提高施工安全性的措施。

參考文獻

[1]池永軍.淺談大型綜合體公共建筑中庭消防疏散難點及其應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2024（19）：55-57.

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[3]段雷，楊澤，王春瑞，等.公共建筑施工過程消防安全管理現(xiàn)狀及對策探析[J].建筑技術(shù)，2024，55（12）：1470-1472.

[4]張無敵，陳一洲，李琪，等.城市大型公共建筑火災(zāi)風(fēng)險因素影響程度及可能性分析[J].安全與環(huán)境學(xué)報，2021，21（4）：1434-1439.

[5]Salim N A A，Salleh N M，Jaafar M，et al.Fire Safety"Management in Public Health-care Buildings：Issues and

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[6]胡杰，鮑帆.基于組合賦權(quán)-TOPSIS模型的機場運行效率評價[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報，2023，35（12）：2570-2581.