周毅 雷林 王淑云 彭巧娟 劉娟 鄭宏偉

摘要：本文提出評(píng)價(jià)大型建筑火災(zāi)的建筑結(jié)構(gòu)、人員因素、消防設(shè)施、環(huán)境因素等四個(gè)一級(jí)指標(biāo)和12個(gè)二級(jí)指標(biāo)體系。首先應(yīng)用PCA方法確定各個(gè)因素的權(quán)重，再通過(guò)FTA方法來(lái)求得各因素的臨界重要度，從而評(píng)價(jià)每個(gè)因素對(duì)于其火災(zāi)大小的影響程度，結(jié)合PCA和FTA，定量計(jì)算得到建筑火災(zāi)發(fā)生各影響因素權(quán)重?；赑CA-FTA的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)建筑火災(zāi)的隱患排查將更有針對(duì)性，能評(píng)價(jià)火災(zāi)可能發(fā)生的重要因素，達(dá)到預(yù)防大型建筑火災(zāi)目的。

關(guān)鍵詞：大型建筑;PCA;FTA;火災(zāi)

近年來(lái)，大型建筑火災(zāi)事故頻繁發(fā)生，引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。這些建筑通常具有內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣、人員高度密集、人流量大等特點(diǎn)，一旦發(fā)生火災(zāi)就會(huì)造成大規(guī)模的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。對(duì)建筑火災(zāi)發(fā)生因素以及安全評(píng)價(jià)的研究有很多，如：牛發(fā)陽(yáng)提出綜合PCA—FPP—BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高層建筑火災(zāi)安全評(píng)價(jià)模型，用于解決高層建筑火災(zāi)安全指標(biāo)間交叉問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)科學(xué)、快速地評(píng)價(jià)高層建筑火災(zāi)安全;馮洋洋提出門(mén)的通過(guò)率、樓梯的使用率和疏散瓶頸等問(wèn)題對(duì)于火災(zāi)疏散的影響;陳全帥提出以智能應(yīng)急照明疏散指示系統(tǒng)來(lái)指引人們進(jìn)行逃生，可以讓受困人員以最快的速度疏散至安全區(qū)域;張議丹選定火災(zāi)環(huán)境、出口寬度、人員密度等13個(gè)因素來(lái)研究，并從人員管理、有毒有害物質(zhì)管理、障礙物數(shù)量等方面提出降低疏散時(shí)間的有效措施;焦宇陽(yáng)等提出人員的生理、心理特征對(duì)火災(zāi)的影響，從而對(duì)優(yōu)化了高層建筑火災(zāi)疏散系統(tǒng)模型;陳長(zhǎng)坤等人在其調(diào)查分析中通過(guò)采用皮爾遜卡方檢驗(yàn)分析了性別、年齡、疏散教育培訓(xùn)程度等與疏散心理和行為的相關(guān)性，提出了心理及行為對(duì)疏散的影響。

在這些研究的基礎(chǔ)上，本文將火災(zāi)過(guò)程中對(duì)火災(zāi)疏散影響相關(guān)性大的因素融合為四個(gè)一級(jí)指標(biāo)層，其分別為：建筑結(jié)構(gòu)、人員因素、消防設(shè)施和環(huán)境因素;再建立一級(jí)指標(biāo)下的二級(jí)指標(biāo)：建筑結(jié)構(gòu)包含有通道的有效長(zhǎng)度、安全門(mén)的開(kāi)放率和建筑的防火等級(jí)等;人員因素包含人員的素質(zhì)和個(gè)體差異;消防設(shè)施包含有消防滅火系統(tǒng)、應(yīng)急系統(tǒng)、警報(bào)系統(tǒng)和指示系統(tǒng)等;環(huán)境因素包含有毒有害氣體、高溫、爆炸等。

一、模型的建立

本文擬采用主成分分析法（Principal Component Analysis，PCA），目的是將多個(gè)二級(jí)指標(biāo)通過(guò)線性變換以選出較少的幾個(gè)互不相干的一級(jí)指標(biāo)，進(jìn)而用其刻畫(huà)個(gè)體。該方法首先通過(guò)專家打分得到一個(gè)具體的數(shù)值，接著通過(guò)PCA得到各個(gè)影響因素的準(zhǔn)確權(quán)重，最后通過(guò)這些影響因素建立起一個(gè)影響火災(zāi)嚴(yán)重程度的事故樹(shù)，從而計(jì)算建筑火災(zāi)的等級(jí)和重要影響因素，并提出重點(diǎn)預(yù)防和監(jiān)測(cè)方案。

對(duì)整體進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)：

（1）所有一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重之和等于1。

（2）每個(gè)一級(jí)指標(biāo)所屬的二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重之和等于1。

（3）進(jìn)行火災(zāi)等級(jí)評(píng)價(jià)的大型建筑物，可以根據(jù)各建筑物結(jié)構(gòu)、消防設(shè)施、人員因素和環(huán)境等因素，對(duì)部分指標(biāo)參考權(quán)重進(jìn)行調(diào)整，但調(diào)整規(guī)則必須依照前兩條的相關(guān)說(shuō)明。

各二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重因素采用下式進(jìn)行調(diào)整，構(gòu)建一個(gè)安全檢查評(píng)分表，其計(jì)算公式如下：

其中? n：二級(jí)指標(biāo)的個(gè)數(shù);A：一級(jí)指標(biāo)的得分;E：總的得分

最終通過(guò)式（4）求得的結(jié)果，對(duì)檢查結(jié)果進(jìn)行劃分，共分為優(yōu)良、合格、不合格三個(gè)等級(jí)，評(píng)定方法如下：

（一）優(yōu)良：分項(xiàng)檢查表不存在零分，總分在8分以上。

（二）合格：分項(xiàng)檢查表不存在零分，總分在8分以下，6分以上。

（三）不合格：分項(xiàng)檢查表存在零分或者總分在6分以下。

通過(guò)對(duì)建筑進(jìn)行總的評(píng)價(jià)，當(dāng)結(jié)果為合格或者不合格時(shí)，我們對(duì)所有重大火災(zāi)的影響因素建立事故樹(shù)（Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA），通過(guò)FTA來(lái)排查事故隱患點(diǎn)，從而節(jié)約時(shí)間和減少排查難度，建立如圖1：

對(duì)以上結(jié)果進(jìn)行排序，得到所需要的最優(yōu)的改善方案，排名靠前的因素改善得到的回報(bào)將是最大。

二、模型分析應(yīng)用

假設(shè)針對(duì)某個(gè)大型建筑物的這12組因素構(gòu)建一個(gè)專家評(píng)價(jià)表，選取6個(gè)專家的評(píng)分進(jìn)行分析，得到下表：

通過(guò)SPSS軟件，對(duì)各組數(shù)據(jù)進(jìn)行PCA得到總方差解釋表及其成分分析表：

通過(guò)上表可以得到各二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重為：

對(duì)以上結(jié)果用（4）進(jìn)行各一級(jí)指標(biāo)的評(píng)分結(jié)果為：

最終用（4）得出綜合評(píng)分A為7.111。通過(guò)我們的評(píng)級(jí)方法可以得知，該大型建筑物的火災(zāi)發(fā)生情況評(píng)價(jià)等級(jí)為合格，部分指標(biāo)需要進(jìn)行整改才能消除隱患，于是我們采用FTA法對(duì)其進(jìn)行隱患排查，找出需要重點(diǎn)整改部分，減少排查整改時(shí)間。

從圖中可以發(fā)現(xiàn)χ8因素的權(quán)重最大，分析得知該大型建筑物的發(fā)生火災(zāi)的主要影響因素是其警報(bào)系統(tǒng)，由于警報(bào)系統(tǒng)故障，未能及時(shí)預(yù)警及場(chǎng)所內(nèi)的人群未能及時(shí)疏散，從而造成人員的大量傷亡。該大型建筑物后勤人員應(yīng)該定期對(duì)其警報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行排查檢修，防止火災(zāi)事故的發(fā)生。

三、結(jié)論

（一）模型計(jì)算結(jié)果表明大型建筑火災(zāi)的主要影響因素為消防設(shè)施的警報(bào)系統(tǒng)，其功能的有效性影響火災(zāi)發(fā)生后消除、控制、人員疏散和救援一系列工作;

（二）通過(guò)PCA和FTA結(jié)合建立和分析建筑火災(zāi)的一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)為消防安全評(píng)價(jià)提供了一種新的定量評(píng)價(jià)方法;

（三）對(duì)二級(jí)指標(biāo)的評(píng)分和權(quán)重利用事故樹(shù)分析法進(jìn)行了計(jì)算得出建筑火災(zāi)影響的一級(jí)指標(biāo)得分：建筑結(jié)構(gòu)約為2.13，人員因素約為1.414，消防設(shè)施約為2.157，環(huán)境因素約為1.41;

（四）通過(guò)計(jì)算一級(jí)指標(biāo)得分確認(rèn)了建筑火災(zāi)主要影響因素的等級(jí)，并指導(dǎo)相關(guān)消防安全檢查重點(diǎn)項(xiàng)目。

參考文獻(xiàn)：

牛發(fā)陽(yáng)，段美棟，王建波，姜東民，楊冠楠.基于PCA-FPP-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高層建筑火災(zāi)安全評(píng)價(jià)[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2016，42（07）：26-29.

馮洋洋.大型商業(yè)綜合體火災(zāi)人員疏散研究[D].西安科技大學(xué)，2015.

陳全帥.大型綜合建筑智能應(yīng)急照明疏散指示系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].西安建筑科技大學(xué)，2016.

張議丹.建筑結(jié)構(gòu)人員疏散影響因素研究[D].天津工業(yè)大學(xué)，2017.

焦宇陽(yáng)，馬鴻雁，劉世松.基于參數(shù)模糊優(yōu)化的火災(zāi)疏散聯(lián)合仿真研究[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2018，37（09）：1191-1194.

陳長(zhǎng)坤，秦文龍，童蘊(yùn)賀，陳以琴.突發(fā)火災(zāi)下人員疏散心理及行為的調(diào)查與分析[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2018，14（08）：35-40.

楊高尚，彭立敏，安永林.基于主成分分析的公路隧道消防安全系統(tǒng)評(píng)價(jià)研究[J].火災(zāi)科學(xué)，2008（03）：194-200.

黃怡浪，嚴(yán)小麗，何超.高層建筑火災(zāi)事故樹(shù)構(gòu)建與重要度分析[J].上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，28（01）：82-86.

作者簡(jiǎn)介：

周毅（1997.9—），男，湖南婁底人，南華大學(xué)安全工程卓越計(jì)劃本科生，主要研究方向：建筑安全、安全管理。

通訊作者：

雷林（1975.12—），湖南省衡陽(yáng)市南華大學(xué)環(huán)境資源與安全工程學(xué)院。

基金項(xiàng)目：

國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃立項(xiàng)項(xiàng)目（201810555011）;湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目“工程教育專業(yè)認(rèn)證視域下核特色安全工程專業(yè)課程體系的改革與創(chuàng)新研究”（編號(hào)：2017-224）。