基于模糊综合评价的高层建筑火灾风险评估模型

●邵望定

(甘南州消防支队，甘肃 甘南 747000)

基于模糊综合评价的高层建筑火灾风险评估模型

●邵望定

(甘南州消防支队，甘肃 甘南 747000)

针对高层建筑火灾安全性问题，基于系统工程原则并征求专家意见，建立高层建筑火灾风险的多层次评价因素集，并用层次分析法确定了各评价因素的权重，根据模糊综合评价原理提出了火灾风险的模糊综合评价模型。研究表明，所建立的模型对高层建筑火灾的风险评价具有较好的应用价值。

消防安全；高层建筑；指标体系；层次分析法；模糊综合评价；最大隶属度

0 引言

随着我国国民经济和城市化建设的快速发展，现代化高层建筑越来越多，然而高层建筑自诞生起，便被各种灾害事故侵袭困扰，尤以火灾为头号大敌。据统计，2000年至2005年间，我国共发生高层建筑火灾10.41万起，造成4 181人死亡，4 844人受伤，直接经济损失144 937万元[1]。因此，减少和控制高层建筑火灾的发生是消防安全领域的重要课题，而首要工作就是要进行高层建筑火灾风险研究，其研究内容可分为风险评价、预测、控制和防护等几个环节，其中风险评价是最基本环节[2]。通过火灾风险分析可以对引起火灾的因素进行识别，从而判断火灾发生的概率以及后果，为制定有效的防火措施提供理论指导和方法。此外，对火灾损失期望值进行估计，对消防措施进行成本与效益的综合评价，也有助于火灾防治对策更加科学和经济[3]。

对高层建筑火灾进行评价，既要考虑到是否发生火灾，又要考虑灾后扑救、疏散和防止蔓延的需要[4]，评价涉及多个因素，各因素属性又不尽相同且许多指标难以量化。要使评估结果能可靠地反映出高层建筑火灾风险的状况，就必须解决由影响因素的不确定而导致的评估过程中产生的模糊性[5]。模糊综合评价法是应用较为广泛的一种安全评价方法，其主要原理是建立在风险性分析的基础上，运用模糊数学的理论与方法，将由于人们的认知和因素本身存在的不确定性进行模糊化处理，从而较为直观地反映各种因素在风险评估中的作用。该方法可以较为完善地解决评估过程中存在的不确定性，因此在实践中得到了广泛的应用[6]。本文以系统工程学为基础，将高层建筑火灾的影响因素进行分类，并应用模糊综合评价对其安全性进行分析。

1 高层建筑火灾风险模糊综合评价的程序

模糊综合评价方法主要有以下几个步骤：(1)针对待评价系统，确定影响系统安全的因素，并在此基础上建立系统评价的指标集；(2)确定各指标的无量纲特征值和各指标相对于上一级指标的权重；(3)选择综合评价模型，模糊综合评价中使用较多的为加权平均模型；(4)对系统进行综合评价，根据评价指标集层次，逐级求和，最后得出评价结果[7]。应用到本文中，得出高层建筑火灾风险模糊综合评价的基本程序，如图1所示。

图1 高层建筑火灾风险模糊综合评价的基本程序

2 高层建筑火灾危险评价指标体系建立及其权重计算

2.1 指标体系建立

本文根据系统性原则、科学性原则、评价指标的特殊性与普遍性原则、评价指标的可量化原则，应用系统安全分析方法，进行火灾场景设定，参照《高层民用建筑防火设计规范》[8]，在对多个高层建筑火灾事故原因调查的基础上[9-12]，建立了高层建筑火灾危险评价指标体系，如图2所示。

图2 高层建筑火灾危险性评价指标体系

2.2 指标权重计算

指标权重体现了指标层各因子影响风险水平的重要程度。一般基于以往火灾案例、火灾专家和研究者的知识积累与工作经验,针对指标因子体系中每层因子对上一层因子影响的重要程度进行打分，构造出判断矩阵；然后运用层次分析法计算出各层因子间的相对权重；最后计算出最底层评价指标对于总目标的累积权重。一个完整的评价体系应包括下列3个组分：指标、各指标的风险值及其权重[13-14]。层次分析法的主要步骤如图3所示。

图3 层次分析法主要流程图

设定建筑火灾风险值R的取值区间为[0,5]，风险值与风险等级的对应关系见表1。

由专家打分结果，根据层次分析法的计算步骤，计算各层权重向量、判断矩阵最大特征向量值以及一致性比率。一般咨询的专家应多于5人，少于30人[15]，该评价建议咨询15个专家。一般计算专家组意见一致性的方法有评分算术平均法、评分集合平均法和权重算术平均法，本文采用评分算术平均法，即通过图3所述步骤，对于每个底层指标都有15

表1 风险等级的划分

(1)

3 高层建筑火灾危险性多级模糊综合评价模型

(2)

4 结论

4.1 将模糊数学理论应用于火灾安全综合评价，使得传统高层建筑火灾安全评价本身带有不确定性和不精确性的过程实现了定量化。

4.2 在分析高层建筑火灾危险性特点及危险源的基础上，从系统工程角度出发，结合高层建筑防火设计规范及实际情况，从主动防火系统、被动防火系统、安全疏散系统、应急救援系统、消防安全管理及其他五个方面建立了高层建筑火灾危险性评价指标体系。

4.3 鉴于采用加权平均原则容易导致评价结果失真，以及级别特征值法确定的危险等级是一个确定的点的缺陷，引入最大隶属度等概念和计算方法，从根本上解决了可能导致评价结果失真的问题。

[1] 陈家强.高层建筑火灾与应对措施[J].消防科学与技术,2007,(6):52-53.

[2] 屈俊童,缪昇,叶燎原,等.高层建筑火灾风险评价的模糊概率方法[J].华中科技大学学报:城市科学版 ,2008,(3):140-145.

[3] 王伟军.建筑火灾风险评价方法综述[J].消防科学与技术,2008,27(7):477-481.

[4] 杜红兵,周心权,张敬宗,等.高层建筑火灾风险的模糊综合评价[J].中国矿业大学学报,2002,31(3):242-245.

[5] 陈国良,胡锐,卫广昭,等.北京市火灾风险综合评估指标体系研究[J].中国安全科学学报,2007,17(4):119-124.

[6] 顾伟芳,田原,田宏,等.建筑火灾风险评估研究[J].工业安全与环保,2007,33(4):45-47.

[7] 徐敏,陈国良,周心权,等.高层建筑火灾风险的神经网络评价[J].湘潭矿业学院学报,2003,18(3):69-72.

[8]GB50045-95,高层民用建筑设计防火规范(2005年版)[S].

[9] 曹秀平.高层建筑火灾风险评估的研究[D].沈阳:东北大学,2008.

[10] 刘爱华,施式亮,吴超,等.基于模糊模式识别的模糊综合评价在高层建筑火灾危险评价中的应用[J].中国安全科学学报,2005,15(11):103-107.

[11] 胡宝清,刘敏,卢兆明,等.高层建筑火灾安全模糊评价[J].武汉大学学报:工学版,2004,37(5):67-72.

[12] 刘爱华,施式亮,吴超,等.高层建筑火灾风险评估的指标体系设计[J].中国工程科学,2006,8(9):90-94.

[13] 田玉敏.建筑火灾风险评价体系的建立与应用探讨[J].中国安全科学学报,2008,18(8):74-79.

[14] 王荣辉,冯磊,罗时标,等.公众聚集场所火灾危险性评估方法研究[J].武警学院学报,2008,24(2):36-38.

[15] 左哲,田宏,高永庭,等.关于商场建筑火灾风险评估与保险费率相关性的探讨[J].沈阳航空工业学院学报,2004,21(3):62-65.

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，甘肃秦安人，工程师。

TU998.1

A

1008-2077(2015)02-0068-03