FTA分析方法在大型商場火災(zāi)風(fēng)險預(yù)測方面的應(yīng)用

□ 李志鋒 左秋玲

近年來，我國的商場發(fā)生了許多新的變化，已經(jīng)由過去單一的、小規(guī)模的商店，發(fā)展為形式多樣、功能復(fù)雜的商業(yè)群體，集購物、休閑、娛樂為一體的 “shopingmall”、高層綜合商廈、大型超市、大型地下商場不斷涌現(xiàn)。目前，由于偏重經(jīng)濟(jì)效益和不斷追求建筑形式新穎等主、客觀原因，致使這些場所不同程度地存在著管理不善、制度不落實、消防意識差，以及硬件設(shè)施不到位、不配套、性能差等火災(zāi)隱患。

大型商場的火災(zāi)特點是：空間大，功能復(fù)雜，火災(zāi)荷載大，人員集中，火災(zāi)時易產(chǎn)生高溫有毒煙氣，人員疏散困難，火災(zāi)撲救困難等，這都給消防工作帶來了許多新的課題。本文針對大型商場火災(zāi)的特點，運用事故樹的方法對其火災(zāi)風(fēng)險危險性進(jìn)行預(yù)測。

一、火災(zāi)事故隱患與火災(zāi)事故的關(guān)系分析

美國安全工程師H.W.Heinrich統(tǒng)計分析了55萬起事故之后，提出了事故三角形。根據(jù)海因里希的事故法則，可以分析事故所造成的人身傷害程度與事故發(fā)生起數(shù)之間的關(guān)系，即在每330個事故中，會造成死亡、重傷事故1次，輕傷、微傷事故29次，無傷事故300次。

該法則表明：盡管事故的發(fā)生是小概率現(xiàn)象，單起事故傷害程度的大小受偶然因素支配，但從大樣本量統(tǒng)計分析，事故是有規(guī)律的。如果同類輕微傷害事故或事件多次發(fā)生，當(dāng)達(dá)到一定的概率后，必然發(fā)生重大傷害事故。為了預(yù)防事故的發(fā)生，必須分析無傷害事件的原因，在發(fā)生重大傷害事故之前，采取預(yù)防對策，消除或監(jiān)控產(chǎn)生事故的根源。按照海因利希法則推論，重大危險源與重大火災(zāi)隱患及火災(zāi)事故的關(guān)系，可用圖1表示。

圖1 事故隱患與事故關(guān)系

二、Fault Tree Analysis分析法

FTA（Fault Tree Analysis）方法又稱事故樹分析法，20世紀(jì)60年代初，由美國貝爾研究所首先提出，最初用在導(dǎo)彈的控制系統(tǒng)設(shè)計上，為預(yù)測導(dǎo)彈發(fā)射的隨機(jī)失效概率作出了貢獻(xiàn)，以后在波音飛機(jī)安全性分析及商用核電站安全分析等方面的應(yīng)用，均取得了很好的成果。

FTA分析法的主要功能就是發(fā)現(xiàn)和查明系統(tǒng)內(nèi)固有的或潛在的危險因素，明確系統(tǒng)的缺陷，為改進(jìn)人機(jī)系統(tǒng)的安全設(shè)計與制定安全技術(shù)措施提供依據(jù)，其中發(fā)生概率最大的事故就是系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，找出這種事故模式就可知道應(yīng)采取措施加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)，即減小這種事故模式的發(fā)生概率，從而提高系統(tǒng)的可靠性。還可以判明人機(jī)系統(tǒng)中事故發(fā)生的重點環(huán)節(jié)以及關(guān)鍵部位，為操作人員提供作業(yè)控制的要點尋找導(dǎo)致系統(tǒng)事故的全部事故模式。

FTA分析法中計算頂上事件的概率，通常先求出導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的最小基本事件的集合，即先求事故樹的最小割集。每個最小割集對應(yīng)于一種事故模式。一種事故樹的最小割集有若干個，各最小割集即是事故最可能的危險源。

目前，新型的高層商業(yè)樓由于人員較多、裙房體量大、沿街鋪面多、用途功能復(fù)雜等特點，其潛在的火災(zāi)發(fā)生概率相當(dāng)大。因此，對其進(jìn)行火災(zāi)危險性分析對有效減少火災(zāi)的發(fā)生是十分重要的。

三、實例分析

某商場共有七層，一至六層為主營業(yè)區(qū)。首層比較寬敞，絕大部分商品可燃性不強(qiáng)；二層主要經(jīng)營電視、音響等家電產(chǎn)品；三至五層經(jīng)營的商品多為服裝、鞋帽和家具等易燃品；六層主要為服裝生產(chǎn)廠家的展銷區(qū)，其服裝齊全，多為皮、毛、絲綢、化纖等材料，很多衣物掛在架上，并且連成一片；七層為商場的辦公區(qū)，根據(jù)需要使用輕質(zhì)建筑材料，分隔為許多小間辦公室和若干會議室。

該商場設(shè)有自動扶梯，將一至六層連起來。大樓內(nèi)共安裝了三部電梯，兩部為普通電梯，位于大樓西北角，主要供貨運用，一部為消防電梯，位于大樓東南角。主樓梯設(shè)在大樓的東側(cè)為敞開式樓梯，將各層營業(yè)區(qū)相連，是顧客通行的主要通道，同時也可能成為煙氣跨樓層蔓延的基本途徑。商場內(nèi)還使用了多種電力設(shè)施與電器設(shè)備，如變配電裝置、電氣線路、照明系統(tǒng)和許多臨時插座，大樓內(nèi)已安裝了火災(zāi)探測系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)。

筆者遵循FTA的有關(guān)原則，建立了此類大型商業(yè)建筑的事故樹，如圖2所示。圖中各層事件均以相同首字母編號，頂事件編號為T，基本事件和條件事件以X開頭編序號，其它中間事件按由上至下的順序以A、B、C為開頭分別編號。

圖2 大型商場的事故樹分析

對于圖2中的事故樹按照布爾代數(shù)法計算則有：

由上述計算結(jié)果可知，頂上事件為n=25個交集的并集，這25個交集即為該事故樹的最小割集，即：

{X2’ ， X1}， {X2’ ， X2}， {X2’ ， X3}，{X3’ ， X4}， {X3’ ， X5}， {X4’， X6}， {X4’ ，X7}， {X4’ ， X8}， {X4’ ， X9}， {X5， X10}，{X5’， X11}， {X6’， X12}， {X6， X13}， {X7’ ，X14}， {X7’ ， X15}， {X7， X16}， {X7， X17}，{X7’， X18}， {X8’， X19}， {X8’， X20}， {X8，X21}， {X8’， X22}， {X9， X23}， {X9’， X24}，{X9，X25}，分別對應(yīng)于導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的25種火災(zāi)事故發(fā)生模式。

在實際火災(zāi)事故的預(yù)測中，頂上事件發(fā)生的概率 （Qs）一般采用近似的獨立事件和概率公式，即：

式中：q（Mi）為第i個最小割集的發(fā)生概率。

從事故樹分析可以看出，樹中的基本事件和條件事件都是可能構(gòu)成火災(zāi)事故的源事件，它們共同構(gòu)成火災(zāi)發(fā)生可能的25種模式，即火災(zāi)事故的路徑模式。各條火災(zāi)事故路徑發(fā)生的概率將會不同，發(fā)生概率大的路徑模式上的源事件應(yīng)是重點控制的事件。由于基本事件發(fā)生的概率難于確定，而且基本事件發(fā)生的概率是因時因地而變，即是時間和環(huán)境變化的函數(shù)，因此很難準(zhǔn)確從理論的概率去分析確定哪種火災(zāi)事故路徑模式發(fā)生概率最大。在實際大型商場火災(zāi)火災(zāi)概率預(yù)測中，要由預(yù)測者借助工程經(jīng)驗因時因地具體分析確定采取的措施。

四、結(jié)論

（一）筆者結(jié)合實例提出了針對大型商場火災(zāi)風(fēng)險預(yù)測的FTA分析方法，其中包括火災(zāi)因素的分析、事故概率的計算，案例中大型商場火災(zāi)事故的路徑模式共有25種。

（二）大型商場火災(zāi)風(fēng)險的FTA分析方法是火災(zāi)安全工程預(yù)測方法在建筑火災(zāi)風(fēng)險評價中的具體應(yīng)用。它可以為商場建筑性能化防火設(shè)計方法提供可靠的依據(jù)，使建筑火災(zāi)防治對策和措施更加科學(xué)、合理和有效。