常州市高层公共建筑火灾风险评估及防控对策研究

吴洁 鞠伟轶 康青春 舒中俊 董希琳 邢志祥

摘要：随着高层建筑数量剧增，带来了大量的火灾安全问题。此外，高层建筑的本身特性及施救的难度同样给应急救援带来了很大的难度。因此，研究高层公共建筑火灾风险对防控灾害发生显得尤为重要。通过对常州市高层建筑现状进行分析辨识，建立符合常州市的风险评估指标体系，采用AHP-DEMATEL组合赋权法确定各指标权重值，引入模糊综合评价法对常州市高层公共建筑火灾风险进行评估，并提出相应火灾安全防控措施。

关键词：高层建筑；风险评估；层次分析法；建筑物火灾；模糊综合评价法

据2017年中国公安部消防局通报的统计数据表明，截至2017年我国共有高层建筑34.7万栋、超高层6000多栋，总量跃居世界第一。2001—2021年期间全国共发生了高层公共建筑火灾3万多起，导致480余人遇难，高层建筑火灾已逐渐成为主要的事故类型[1-3]。高层建筑火灾致死率逐年递增，占建筑火灾死亡总人数的4/5，其安全问题迫在眉睫。无论是前期施工阶段还是后期的运营管理阶段，都需要引起足够的重视。因此，应对高层建筑开展火灾风险评估，抓住高层建筑薄弱环节，寻求有效的风险管控和应急救援对策，为防控高层建筑火灾提供有力保障。

1 我国高层公共建筑火灾风险评估研究现状

国内学者在高层建筑火灾风险评估方面已开展了大量研究工作。王玲[4]和陈大伟[5]等均采用基于AHP-FCE的方法，从防火能力、灭火能力、安全疏散及施救能力、管理能力等指标出发构建评价体系，运用IOWA算子和向量夹角余弦来计算评价高层建筑火灾安全风险。陈文涛[6]等采用危险分析、风险评价等科学方法，对超高层建筑火灾的应急预案及其关键要素进行了全面深入分析。赵靖[7]等建立了基于消防物联网和FRAME火灾风险评估方法的高层建筑火灾风险评估体系，对高层建筑物进行了火灾风险评估。周小龙[8]也运用FRAME法展开过高层建筑消防安全风险分析。张安[9]运用层次分析法对新疆地区高层建筑火灾风险进行了综合性分析和评估，并提出了消防安全管理措施。突变理论[10]、机器学习[11]等新颖的研究方法，在高层建筑火灾风险中也有学者开展过一定程度的研究。总体来看，我国高层公共建筑火灾风险评估主要是建立在AHP方法的基础上，是通过构建符合高层建筑特征的评价指标和模型来进行火灾风险评估的。目前针对于高层公共建筑火灾风险评估领域，还很少有学者采用组合赋权的方式来确定各指标的权重。因此，针对目前我国高层公共建筑火灾风险评估研究的现状，采用组合赋权的方式进行风险评估为该领域提供了一种新的思路。

2 常州市高层建筑火灾风险评估

2.1  常州市高层公共建筑分布情况

根据GB50016—2014《建筑设计防火规范》[12]规定，高层公共建筑是指建筑高度大于27m的住宅建筑和建筑高度大于24m的非单层厂房、仓库和其他民用建筑。本次研究区域为常州市新北区、天宁区、钟楼区、武进区、金坛区，研究对象为研究区域内高层公共建筑。对研究区域内高层公共建筑数量进行了分析和处理。据常州市住建局数据统计，研究区域内共有高层公共建筑197栋，各区分布情况如图1所示。

2.2  评估指标体系构建

参考国内外学者们相关研究成果，遵循指标体系构建原则，构建了针对于该研究区域内高层公共建筑的火灾风险评估指标体系（如图2所示），该指标体系包含4个一级评估指标，12个二级评估指标。

2.3  评估指标权重计算

2.3.1  层次分析法

层次分析法（AHP法）[13]由美国萨蒂（Thomas L.Saaty）教授提出，是一种实用的多准则决策方法，属于运筹学中的一个新分支。根据层次分析法计算程序可知，若矩阵具有完全一致性，CI=0，越大，CI越大，矩阵的一致性就越差。当CI/RI＜0.1时，判断矩阵一致性符合要求；否则重新进行判断计算。对常州市高层建筑火灾风险因素进行分析和评价，并利用MATLAB数学模拟软件计算得出层次分析法的权重（如表1所示）。

2.3.2  决策与实验室法

DEMATEL（Decision-making Trial and Evaluation Laboratory，決策实验室法），是一种运用图论和矩阵工具解释问题的系统分析方法[14]。该方法通过数学逻辑运算及对比分析各个指标因素之间的关系，以此来确定各个要素的原因度与中心度，并在这基础上构造模型，最终求出各因素指标的权重。其具体的计算步骤如下：

①邀请专家评分，获得原始数据，计算得到直接影响矩阵Q。

②计算得到综合影响矩阵T，公式为：，其中，E为单位矩阵。

③结合综合影响矩阵T，计算得到各类指标值，包括影响度D、被影响度C、中心度D+C、原因度D-C。

④对矩阵数据进行归一化处理，最终计算得到各指标的权重。

利用SPSSAU软件进行DEMATEL分析，影响度、被影响度、中心度、原因度及各级指标的权重如表2所示。

2.3.3  组合评估权重计算

假设AHP法权重向量为ω1，DEMATEL法权重向量为ω2。组合赋权法具体的公式[15]为：

将带入下式，可得最优组合权重为

经数学计算可得组合权重如表3所示。

2.4  模糊综合评价法风险评估

模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评价方法[16]。根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，其具体的计算步骤为：

①建立综合评估集P；

②进行各指标因素模糊评价，确定评价矩阵R；

③建立模糊综合评价模型B=WR，其中，“”为综合评价模糊算子，结合常州市高层公共建筑的特点选取M（，+）运算。

2.4.1  評估集的选取

采用设立分级标准的方式进行风险评估，将评估等级P划分为5个等级，P={P1，P2，P3，P4，P5}={安全，较安全，一般安全，危险，重大危险}，如表4所示。

2.4.2  模糊评估矩阵建立

本文采用专家咨询及打分的形式，邀请多个行业背景下专家对高层建筑各风险指标进行打分评估，根据专家的打分数据进行汇总分析处理，最终创建评估矩阵。如专家在对某项指标打分时，2人对该指标打分为安全，则该指标处于安全等级下的权重为0.2。

2.4.3  模糊评价法计算

建筑灭火能力的综合评估矩阵为：

建筑防火能力的综合评估矩阵为：

安全管理的综合评估矩阵为：

逃生能力的综合评估矩阵为：

常州市高层公共建筑安全评价矩阵为：

因此，由最大隶属度原则可知，常州市高层公共建筑总体火灾安全现状属于较安全。

3 常州市高层公共建筑火灾风险评估结果与分析

本文通过采用AHP-DEMATEL组合赋权的方法确定指标权重值，在此基础上，引入模糊综合评价法对常州市高层公共建筑火灾风险进行评估。评估结果为较安全。通过组合赋权的方式能更有效地消除AHP法和DEMATEL法的单方面误差，使得结果更加接近实际值。

由表3可知，安全管理B3和逃生能力B4在高层建筑火灾风险评估中所占比重远远大于建筑灭火能力B1和建筑防火能力B2，其中逃生能力B4的风险最大。经分析和现场核查，主要是因为疏散标志B41和应急照明B42存在较多问题。而安全管理B3中消防演练B31和安全培训B32也不到位，因此，应针对以上问题采取专项措施，确保专项措施落实到位。

由于高层公共建筑其本身具有复杂性，救援难度大且部分指标很难用数据表示，因此，在这一方面还需进一步深入研究。

4 常州市高层公共建筑火灾防控对策

开展有效的消防培训和人员疏散演习。结合本次评估结果，管理部门应该督促高层公共建筑使用方制定切实有效的责任体系，将责任落实到个人。根据本单位高层建筑的特有风险，开展相应的消防培训，组织工作人员不定期开展疏散演习。

建立专门的消防检查队伍。针对安全疏散标志和应急照明系统进行重点检查，对不符合要求的单位及时上报主管部门要求其整改。对高层建筑内配备的灭火器、疏散标志等必须物品，做到及时维护与保养。

参考文献：

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[15]李雪松，蒋宇，刘胥雯，等.基于改进Critic-G1算法的发电商市场力综合评价方法[J].中国电力，2021，54（11）：59-67.

[16]胡广霞.基于AHP-FCE的高层住宅建筑火灾风险评估[J].科技与创新，2017（9）：25-26.

Study on fire risk assessment and

prevention countermeasures for

high-rise public buildings in Changzhou

Wu Jie，Ju Weiyi，Kang Qingchun，Shu Zhongjun，Dong Xilin，Xing Zhixiang

（School of Safety Science and Engineering， Changzhou University，Jiangsu Changzhou 213164）

Abstract：With the number of high-rise buildings has increased dramatically， which has brought about a large number of fire safety problems. In addition， the characteristics of high-rise buildings themselves and the difficulty of rescue also bring great difficulties to emergency rescue. Therefore， it is especially important to study the fire risk of high-rise public buildings to prevent and control the occurrence of disasters. By analyzing and identifying the current situation of high-rise buildings in Changzhou City， establishing a risk assessment index system in accordance with Changzhou City， using the AHP-DEMATEL combination weighting method to determine the weight values of each index， introducing the fuzzy comprehensive evaluation method to assess the fire risk of high-rise public buildings in Changzhou City， and proposing corresponding fire safety prevention and control measures.

Keywords：high-rise building; risk assessment; hierarchical analysis method; building fire; fuzzy comprehensive evaluation method