尤明偉 吳國華（漳州市公安消防支隊，福建 漳州 363000）

目前，建筑火災(zāi)風(fēng)險評估技術(shù)主要分為定性方法，半定量方法和定量方法。定性方法包括安全檢查表、層次分析法；半定量方法包括NFPA101M 火災(zāi)安全評估系統(tǒng)、Gretener法、火災(zāi)風(fēng)險指數(shù)（Fire Risk Index）法、古斯塔夫法等；定量分析法是以系統(tǒng)發(fā)生事故的概率和事故發(fā)生后果為基礎(chǔ)求出風(fēng)險，以風(fēng)險大小評估系統(tǒng)的火災(zāi)安全程度，也稱概率評價法[1-2]。本文主要針對層次分析法在建筑火災(zāi)風(fēng)險評估中的局限性，在層次性分析法的基礎(chǔ)上引入云理論技術(shù)，為建筑火災(zāi)風(fēng)險評估提供一個新的思路。

1 建筑火災(zāi)風(fēng)險層次分析法

1.1 概述

層次分析法簡稱AHP，是一種定性和定量相結(jié)合的、系統(tǒng)化、層次化的分析方法[3]。建筑火災(zāi)風(fēng)險層次分析法是通過對建筑影響火災(zāi)的因素進行分解，建立分析指標體系。通過建立的指標體系對建筑的火災(zāi)風(fēng)險進行評價，指出建筑存在的火災(zāi)隱患并提出建筑合理的消防設(shè)計和整改措施。

1.2 建筑火災(zāi)風(fēng)險層次分析方法步驟

（1）建立合理的建筑火災(zāi)因素層次結(jié)構(gòu)模型。在深入分析建筑火災(zāi)影響因素的基礎(chǔ)上，將有關(guān)的各個因素按照不同屬性自上而下地分解成若干層次。目標層是建筑火災(zāi)風(fēng)險，準則層是建筑被動防火，主動防火和火災(zāi)安全管理。

（2）構(gòu)造有效的對比矩陣。建立了建筑火災(zāi)因素層次分析結(jié)構(gòu)之后，上下層元素間的隸屬關(guān)系就確定了，從層次結(jié)構(gòu)模型的第2層開始，對于從屬于上一層每個因素的同一層諸因素，用成對比較法構(gòu)成對比矩陣，直到最下層。對比矩陣主要通過專家打分法進行獲得。

（3）計算權(quán)向量并作一致性檢驗。對于每一個成對對比矩陣計算最大特征根及對應(yīng)特征向量，利用一致性指標、隨機一致性指標和一致性比率做一致性檢驗。若檢驗通過，特征向量即為權(quán)向量，若不通過，需重新構(gòu)造成對比較陣。

（4）計算組合權(quán)向量并做一致性檢驗。計算最下層對目標的組合權(quán)向量，并根據(jù)公式做組合一致性檢驗，若檢驗通過，則可按照組合權(quán)向量表示的結(jié)果進行決策，否則需要重新考慮模型或重新構(gòu)造那些一致性比率較大的成對比矩陣。

（5）利用各影響因子的權(quán)重值對建筑進行防火設(shè)計或提出整改措施。建筑在進行設(shè)計的時候可以參考層次分析法對建筑火災(zāi)進行風(fēng)險評估的結(jié)果，按影響因子權(quán)重值由大到小的順序?qū)ㄖM行防火設(shè)計或提出整改措施。

1.3 層次分析方法局限性

層次分析法的優(yōu)點是簡潔實用，所需信息量較少，然而有些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑影響火災(zāi)的因素比較多，運用層次性分析法進行火災(zāi)風(fēng)險評估存在著一定的局限性，如①定量數(shù)據(jù)較少，定性成分多，不易令人信服；②指標過多時數(shù)據(jù)統(tǒng)計量大，且權(quán)重難以確定；③特征值和特征向量的精確求法比較復(fù)雜。

2 改進層次分析方法

2.1 云理論的數(shù)學(xué)特性及運算規(guī)則

云主要由期望值Ex、熵En和超熵He3個數(shù)字變量組成，即C（Ex， En， He），其中，Ex表示模糊概念在論域中的中心值，它最能夠代表定性概念的點，即云的重心位置；En是定性概念模糊度的度量，它的大小反映了在論域中可被模糊概念接受的數(shù)值范圍；He是云厚度的度量，它反映了云的離散程度， 是熵的不確定性度量。通過這3個數(shù)字變量可以把隨機性和模糊性集成起來，用定量的特性去反映定性的概念，建立了一種由定性到定量的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換模型。假設(shè)在論域上的兩個云，C1（Exa， Ena，Hea）和C2（Exb， Enb， Heb），它們的算術(shù)運算規(guī)則如表1所示：

表1 云算術(shù)運算規(guī)則

2.2 基于云理論的建筑火災(zāi)風(fēng)險評估

（1）利用層次分析法構(gòu)建建筑火災(zāi)風(fēng)險層次結(jié)構(gòu)圖。基于建筑火災(zāi)綜合因素的分析，以系統(tǒng)性、層次性、全面性、定量與定性相結(jié)合為原則構(gòu)建了一個由5個一級指標，22個二級指標的多層次建筑火災(zāi)因素層次體系。目標層為建筑火災(zāi)風(fēng)險，各個指標層包括：①消防施救設(shè)施：消防車通道、消防救援樓、消防電梯、防排煙系統(tǒng)；②滅火與報警系統(tǒng)：消火栓滅火系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、輕型滅火器材；③阻燃與防火措施：防火區(qū)、防火門、防火墻與防火卷簾、抗火災(zāi)蔓延措施、火災(zāi)荷載密度。

（2）評估基于云模型的指標權(quán)重云。指標權(quán)一般有主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法兩種方法。采用主觀賦權(quán)法受到評估人員知識水平的限制會存在一定的主觀隨意性，而客觀賦權(quán)法計算出的權(quán)重有時又與實際重要程度相差較大。因為在建筑火災(zāi)風(fēng)險評估中很難準確的獲取各個權(quán)重指標的數(shù)值，因此，在實際操作過程中，一般采用不重要、次重要、一般重要、較重要、極重要等語言來描述各個指標的重要程度更具有合理性和科學(xué)性。根據(jù)專家評估及其對應(yīng)的數(shù)域生成相應(yīng)的權(quán)重云。規(guī)定用于表征各評估指標重要性的數(shù)域為[0，1]，則不重要為（0，0.035，0.002），次重要為（0. 247，0. 059，0. 005） ；一般重要為（0. 507，0. 051， 0. 005）；較重要為（0. 734，0.072，0. 005） ；極重要為（1，0. 043，0. 003）；其轉(zhuǎn)化的云圖如圖1所示。

圖1 云權(quán)重等級

（3）評價云模型的建立。在建筑火災(zāi)風(fēng)險評估中，有些指標是用定性語言描述的， 有些則是定量的。將有量綱指標和無量綱指標歸一化后再化為正態(tài)云來表述。如果通過專家打分法對由定性語言描述的指標進行量化，就會使這些指標失去了模糊性和靈活性，又不符合人自然語言的習(xí)慣。因此，先由若干火災(zāi)風(fēng)險評估專家確定定性評語集及對應(yīng)的數(shù)域[Xmin，Xmax]，再轉(zhuǎn)化為正態(tài)云圖來表示。如采用定性語言值最不安全 、不安全 、較安全 、安全 、最安全表達各定性指標的評語級，采用黃金分割法及云理論的計算規(guī)則生成對應(yīng)的5個云圖形。各個云參數(shù)分別為：最不安全為（0. 000，0. 104， 0. 013）；不安全為（0.309，0. 064， 0. 008）；較安全為（ 0. 500， 0. 039，0.005）；安全為（ 0. 691，0. 064，0. 008）；最安全為（1.000，0. 104，0. 013）。

（4）對結(jié)果云集進行評估。根據(jù)建筑火災(zāi)風(fēng)險評估的實際可操作性，將評估指標的評判語言分為5 個等級，對應(yīng)高層建筑火災(zāi)風(fēng)險的等級分別為輕微、低、中、高、極高，評估從建筑火災(zāi)風(fēng)險層次結(jié)構(gòu)的最底層開始，向上逐層進行，直到層次結(jié)構(gòu)的最頂層。即根據(jù)云理論的數(shù)學(xué)運算規(guī)則，先評估底層的加權(quán)值并最終確定目標層的評價集。

3 結(jié)論

采用云理論技術(shù)對層次分析法進行改進，在建筑火災(zāi)風(fēng)險評估中具有很大的優(yōu)勢。首先，這種方法充分考慮了模糊因素和隨機因素能夠提高評估的精確性和靈敏性；其次，采用語言原子來描述建筑火災(zāi)風(fēng)險評估系統(tǒng)中各個指標的重要度，符合人的自然思維；最后，隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑的結(jié)構(gòu)和空間都在發(fā)生變化，因此需要不斷對評價指標的標準值進行研究以符合建筑的實際情況。

[1] 范維澄，孫金華，陸守香等.火災(zāi)風(fēng)險評估方法學(xué)[M] .北京：科學(xué)出版社， 2004.

[2] 王偉軍.建筑火災(zāi)風(fēng)險評價方法綜述[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2008（7）.

[3] 李淑婷，李進，李青寧.層次分析法在高層建筑火災(zāi)風(fēng)險評估中的應(yīng)用[J].福建建筑，2008（11）.