基于模糊綜合評價的高層建筑火災風險評估模型

●邵望定

(甘南州消防支隊，甘肅 甘南 747000)

基于模糊綜合評價的高層建筑火災風險評估模型

●邵望定

(甘南州消防支隊，甘肅 甘南 747000)

針對高層建筑火災安全性問題，基于系統(tǒng)工程原則并征求專家意見，建立高層建筑火災風險的多層次評價因素集，并用層次分析法確定了各評價因素的權(quán)重，根據(jù)模糊綜合評價原理提出了火災風險的模糊綜合評價模型。研究表明，所建立的模型對高層建筑火災的風險評價具有較好的應用價值。

消防安全；高層建筑；指標體系；層次分析法；模糊綜合評價；最大隸屬度

0 引言

隨著我國國民經(jīng)濟和城市化建設的快速發(fā)展，現(xiàn)代化高層建筑越來越多，然而高層建筑自誕生起，便被各種災害事故侵襲困擾，尤以火災為頭號大敵。據(jù)統(tǒng)計，2000年至2005年間，我國共發(fā)生高層建筑火災10.41萬起，造成4 181人死亡，4 844人受傷，直接經(jīng)濟損失144 937萬元[1]。因此，減少和控制高層建筑火災的發(fā)生是消防安全領域的重要課題，而首要工作就是要進行高層建筑火災風險研究，其研究內(nèi)容可分為風險評價、預測、控制和防護等幾個環(huán)節(jié)，其中風險評價是最基本環(huán)節(jié)[2]。通過火災風險分析可以對引起火災的因素進行識別，從而判斷火災發(fā)生的概率以及后果，為制定有效的防火措施提供理論指導和方法。此外，對火災損失期望值進行估計，對消防措施進行成本與效益的綜合評價，也有助于火災防治對策更加科學和經(jīng)濟[3]。

對高層建筑火災進行評價，既要考慮到是否發(fā)生火災，又要考慮災后撲救、疏散和防止蔓延的需要[4]，評價涉及多個因素，各因素屬性又不盡相同且許多指標難以量化。要使評估結(jié)果能可靠地反映出高層建筑火災風險的狀況，就必須解決由影響因素的不確定而導致的評估過程中產(chǎn)生的模糊性[5]。模糊綜合評價法是應用較為廣泛的一種安全評價方法，其主要原理是建立在風險性分析的基礎上，運用模糊數(shù)學的理論與方法，將由于人們的認知和因素本身存在的不確定性進行模糊化處理，從而較為直觀地反映各種因素在風險評估中的作用。該方法可以較為完善地解決評估過程中存在的不確定性，因此在實踐中得到了廣泛的應用[6]。本文以系統(tǒng)工程學為基礎，將高層建筑火災的影響因素進行分類，并應用模糊綜合評價對其安全性進行分析。

1 高層建筑火災風險模糊綜合評價的程序

模糊綜合評價方法主要有以下幾個步驟：(1)針對待評價系統(tǒng)，確定影響系統(tǒng)安全的因素，并在此基礎上建立系統(tǒng)評價的指標集；(2)確定各指標的無量綱特征值和各指標相對于上一級指標的權(quán)重；(3)選擇綜合評價模型，模糊綜合評價中使用較多的為加權(quán)平均模型；(4)對系統(tǒng)進行綜合評價，根據(jù)評價指標集層次，逐級求和，最后得出評價結(jié)果[7]。應用到本文中，得出高層建筑火災風險模糊綜合評價的基本程序，如圖1所示。

圖1 高層建筑火災風險模糊綜合評價的基本程序

2 高層建筑火災危險評價指標體系建立及其權(quán)重計算

2.1 指標體系建立

本文根據(jù)系統(tǒng)性原則、科學性原則、評價指標的特殊性與普遍性原則、評價指標的可量化原則，應用系統(tǒng)安全分析方法，進行火災場景設定，參照《高層民用建筑防火設計規(guī)范》[8]，在對多個高層建筑火災事故原因調(diào)查的基礎上[9-12]，建立了高層建筑火災危險評價指標體系，如圖2所示。

圖2 高層建筑火災危險性評價指標體系

2.2 指標權(quán)重計算

指標權(quán)重體現(xiàn)了指標層各因子影響風險水平的重要程度。一般基于以往火災案例、火災專家和研究者的知識積累與工作經(jīng)驗,針對指標因子體系中每層因子對上一層因子影響的重要程度進行打分，構(gòu)造出判斷矩陣；然后運用層次分析法計算出各層因子間的相對權(quán)重；最后計算出最底層評價指標對于總目標的累積權(quán)重。一個完整的評價體系應包括下列3個組分：指標、各指標的風險值及其權(quán)重[13-14]。層次分析法的主要步驟如圖3所示。

圖3 層次分析法主要流程圖

設定建筑火災風險值R的取值區(qū)間為[0,5]，風險值與風險等級的對應關系見表1。

由專家打分結(jié)果，根據(jù)層次分析法的計算步驟，計算各層權(quán)重向量、判斷矩陣最大特征向量值以及一致性比率。一般咨詢的專家應多于5人，少于30人[15]，該評價建議咨詢15個專家。一般計算專家組意見一致性的方法有評分算術(shù)平均法、評分集合平均法和權(quán)重算術(shù)平均法，本文采用評分算術(shù)平均法，即通過圖3所述步驟，對于每個底層指標都有15

表1 風險等級的劃分

(1)

3 高層建筑火災危險性多級模糊綜合評價模型

(2)

4 結(jié)論

4.1 將模糊數(shù)學理論應用于火災安全綜合評價，使得傳統(tǒng)高層建筑火災安全評價本身帶有不確定性和不精確性的過程實現(xiàn)了定量化。

4.2 在分析高層建筑火災危險性特點及危險源的基礎上，從系統(tǒng)工程角度出發(fā)，結(jié)合高層建筑防火設計規(guī)范及實際情況，從主動防火系統(tǒng)、被動防火系統(tǒng)、安全疏散系統(tǒng)、應急救援系統(tǒng)、消防安全管理及其他五個方面建立了高層建筑火災危險性評價指標體系。

4.3 鑒于采用加權(quán)平均原則容易導致評價結(jié)果失真，以及級別特征值法確定的危險等級是一個確定的點的缺陷，引入最大隸屬度等概念和計算方法，從根本上解決了可能導致評價結(jié)果失真的問題。

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Fire-risk Assessment Models of High Buildings Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation

SHAO Wang-ding

(GannanAutonomousPrefectureMunicipalFireBrigade,GansuProvince747000,China)

To solve the high-rise building fire safety issues, the paper establishes the multi-level evaluation factors set of high-rise building fire risk based on the systematic engineering principles some related expert advice; also determines the weight of various evaluation factors by using analytic hierarchy process. The paper also proposes the fuzzy comprehensive evaluation model of fire risk based on the principle of fuzzy comprehensive evaluation. Studies show that the model presents a good application value in fire risk assessment of high-rise building.

fire safety; high-rise building; index system; AHP; fuzzy comprehensive evaluation; maximum membership degree

2014-12-22

邵望定(1972— )，男，甘肅秦安人，工程師。

TU998.1

A

1008-2077(2015)02-0068-03