高层建筑火灾风险综述

胡贝宁，刘 莎

（大连理工大学建设工程学院，辽宁 大连 116000）

突发事件风险的研究涉及众多领域，如公共卫生事件[1]、突发事件舆情风险[2]、区域环境风险[3]和供应链风险[3]等领域。社会发展促进高层建筑的建设，由于高层建筑的独特性，突发的火灾风险会造成更多的人员伤亡、财产损失与社会影响，因此有越来越多关注高层建筑突发火灾风险的研究。

近些年来，知识图谱在研究学科发展中应用广泛，为了解高层建筑火灾风险的研究热点与发展趋势，着眼于建筑行业突发事件风险，关注高层建筑火灾风险问题，采用文献研究法，利用CiteSpace 知识图谱进行发文量时间分布、国家分布、作者/机构合作和关键词共现等方面的可视化研究，研究高层建筑火灾风险领域发展情况，得到该领域研究的热点方向。

1 数据来源与方法

采用文献检索、内容分析的方法，分析高层建筑火灾风险的发展脉络与研究进程。

分别选择Web of Science 和CNKI 作为数据来源，设置相应的检索关键词，在Web of Science 数据库中筛选用关建词为“high-rise building* or tall building*”“fire* or fire disaster*”“risk* or threat* or danger*”，共筛选到316 篇文献，时间跨度1983—2023年；CNKI 数据库中筛选关键词采用“高层建筑”“火灾”“风险”，获得359 篇文献，时间跨度为2001—2023 年。然后对初步筛选的文献进行处理，选择起始时间2000年的文献，排除会议论文、会议摘要、社论材料、信函与新闻报道等无关论文，手动删除与主题无关文献，再经Citespace 软件去重后，分别获得161 篇英文文献与316 篇中文文献。

在明确数据来源后，分别以全纪录格式与Refworks 的格式从数据库Web of Science 和CNKI 中导出文献信息，导入CiteSpace 和文献计量平台分析。其中，为研究国内外研究问题的区别，国内期刊文献的数据分析只进行载文时序分布分析与关键词分析，其他进一步分析并未给出。

2 高层建筑火灾风险研究知识图谱

2.1 载文时序分布

从不同年份的载文数量可以得出该领域所处的研究阶段，预测发展趋势。数据来源Web of Science，时间跨度为2000—2023 年（3 月），经过处理剩余论文共计161 篇。高层建筑火灾风险研究的发文量随时间分布如图1 所示，主要分为萌芽期、增长期、过渡期和蓬勃发展期4 个阶段。从高层建筑突发火灾风险学科发展背景来看，2004—2007 年是高层建筑突发火灾风险研究的萌芽期，每年发文量少于5 篇，表明此阶段对高层建筑火灾风险领域研究的关注度较低。随着全球高层结构建筑越来越多，且存在多发火灾安全事故的影响，建筑因各种原因、不规范行为等导致火灾事件越来越多，高层建筑火灾的研究提上日程。在初期增长阶段（2008—2011 年）发文量较为平缓，年平均8 篇左右，而在过渡阶段（2012—2017 年）年均发文量为15 篇，高层建筑火灾风险研究领域热度呈周期性起伏，是研究的过渡时期。蓬勃发展阶段（2018 年至今），年均载文量在25 篇以上，对高层建筑火灾风险的研究水平进入一定发展高度，高层建筑火灾风险问题逐渐成为研究突发事件火灾风险的关注重点。

图1 WOS 数据库关于高层建筑火灾风险研究的载文时序分布

2.2 国家发文量分布及影响力

发文地区分布特征代表了该内容下全球研究力量的地区分布，有利于学习不同研究成果并开展区域间合作[4]。以国家/地区分析检索结果，得到不同国家的发文数量，其中中国、美国的发文量最多，分别为106 篇和51 篇，其次是加拿大、澳大利亚和韩国，发文量分别为10、10 和8 篇，这5 个国家是高层建筑火灾风险研究的主要贡献者，是高层建筑火灾风险研究的中坚力量。

2.3 高层建筑火灾风险研究合作图谱

2.3.1 作者合作网络图谱

作者合作网络不仅能可视化展示作者在该领域的合作关系，还体现了各个作者在网络内部的重要性及属性[4]。此外，通过观察作者合作图谱，可以发现该研究领域的前沿学者和学科带头人，通过研究其学术观点的发展与方向，可以发现本学科的前沿研究方向和内容。以Web of science 的数据基础通过CiteSpace 分析制作高层建筑火灾风险的作者合作图谱，结果如图2所示，可以发现该研究领域的作者合作也有明显的演化过程，且随着研究进程的改变涌现出许多作者合作集群，作者之间的合作关系较为紧密，黑线连接的圆形作者集群形成于近几年，佐证了目前仍处于该领域研究的旺盛发展时期，作者合作集群的演变可能意味着研究方向的转变与新兴热点的出现，可由接下来的关键词时间演化图谱进行进一步分析。

图2 作者合作网络

2.3.2 机构合作网络图谱

通过CiteSpace 分析机构合作关系，发现共产生机构合作网络节点数N=188，连线数E=169。网络中节点大小与发文量成正比，连线表示机构之间存在合作关系。可以看出，南京工业大学和香港理工大学的节点最大，在高层建筑火灾风险研究中最具影响力。同时，网络中存在以南京工业大学和香港理工大学为中心与新加坡国立大学等展开国际合作关系的类群，以北京理工大学、清华大学为中心与格里菲斯大学展开国际合作的集群，以俄罗斯国家研究型高等经济大学为中心、以法国国家科学研究中心（CNRS）为中心、以美国普渡大学为中心的国外合作和以韩国为中心的国外小合作集群，共6 个部分，可以发现，该领域研究的国际交流较多，形成众多关系明确的集群。

2.4 关键词共现分析

关键词共现分析，根据施引文献中关键词共现的情况绘制，2 个关键词出现在同一篇文献中即视为一次合作，主要依据关键词共现频次矩阵。得到结果为关键词共现网络，根据此网络可以快速掌握领域热点研究内容。在CiteSpace 中导入161 篇来自WOS 数据库的文献，设置时间段为2002—2023 年，得到网络节点数为344，网络连线数量为944，结果如图3 所示，其中节点越大，表示该关键词出现的频次越高。

图3 基于WOS 数据库关键词共现图谱

由图3 所示，high-rise building*（高层建筑）、fire*（火灾）作为检索主题，出现频次最高。其次为behavior（行为）、evacuation（疏散）、model（火灾模型）、simulation（仿真模拟）、buoyant plume（浮烟）和compartment fire（分区火灾）。另外，研究学者还关注高层建筑火灾的fuzzy optimal classification（模糊优化分类）、fuzzy synthetic evaluation（模糊综合评价）、smoke spread（烟雾扩散）、heat release rate（热释放速率）、computation fluid dynamics（计算流体动力学）和double-skin facade（双层立面）等。

观察关键词可以发现，高层建筑火灾风险研究领域的关键词可分为基本研究内容、研究方法、研究对象3 个方面，其频次和所属类别见表1。此外，在图谱分析过程中，可以获得突现关键词，突现关键词可以展现检索时间段内突然出现的新兴关键词与其出现与被代替的时间段，代表研究领域的新兴走向。在这一阶段，该节点出现频次突然上升和下降的趋势。对WOS 数据库获得文献分析，结果如图4 所示，研究时间间隔为2002—2023 年，粗线条区间是关键词突现的持续阶段，关键词分析中，344 个节点中一共有25 个节点被监测出突现。

表1 关键词分类

图4 2002—2023 年关键词突变

基于CNKI 数据库分析，高层建筑、火灾作为检索主题，出现频次最高，是重要的研究节点。其次研究内容多集中在风险评估、指标体系、智慧消防，采用的研究方法多为定性与定量评估、采用熵权法、事件树、神经网络、层次分析、遗传算法和模糊评价等，结果如图5 所示。

图5 基于CNKI 数据库关键词共现图谱

对比分析国内外检索文献的关键词突现可以看出，建筑火灾风险的研究通常有定性与定量分析、模拟模型、实验和系统科学等方法，国外研究领域通常涉及火灾风险指标体系建立[5-8]、建筑材料性能及燃烧行为[9-10]、火灾传播与疏散模拟[5，11-14]等，具体的风险评估方法通常包括Delphi 法、层次分析法、灰色关联分析、模糊评估和熵权法等半定量评估常用的分析方法；以及事件树和事故树、火灾数据统计分析、Monte-Carlo 模拟及贝叶斯网络[15]等定量评价方法。

国内研究主要集中在采用改进方法进行火灾风险评估、安全评价及风险分析，此外也有材料数值模拟、疏散行为研究等。李薇等[16]基于熵权-属性数学法建立高层建筑火灾风险评估；王玲[17]基于IOWA和向量夹角余弦进行建筑火灾风险评估；贾进章等[18]基于网络层次分析-灰色聚类法的高层建筑火灾风险分析；任中杰等[19]基于机器学习的高层建筑火灾风险评估。

2012 年之前关注烟气移动与控制、数值模拟、模糊优化分类和模糊综合评价等；2012—2020 年关注点集中在方法论、火灾模型、火灾风险评估和疏散；2020年后火灾中的行为、气候、系统成为新的突现词，研究越来越趋向于宏观、心理学、社会学。

3 结束语

从CNKI 和Web of Science 数据库中筛选获得2000—2023 年文献数据，导入CiteSpace 软件进行知识图谱可视化分析，主要得到如下结论。

1）从时间分布上：高层建筑火灾风险研究领域正处旺盛发展阶段，还涌现出新的发展方向。从国家分布看，中国、美国的发文量最多，其次是加拿大、澳大利亚和韩国。

2）从作者合作网络可以得到，目前仍处于该领域研究的旺盛发展时期，作者合作集团的演变可能意味着研究方向的转变与新兴热点的出现。

3）由关键词共现分析图谱得到，high-rise build ing、fire*作为检索主题，出现频次最高；所有的关键词可分为基本研究内容、研究方法、研究对象3 类。对关键词进行突现分析，得到25 个突现关键词。