閆金花 （西南科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，四川 綿陽 621010）

1 城市公共建筑火災(zāi)特征

城市公共建筑人員密集，是火災(zāi)的多發(fā)場所，容易造成群死群傷事故，是火災(zāi)重點防范場所，火災(zāi)具有幾個特征：①起火因素復(fù)雜多樣。建筑內(nèi)部功能復(fù)雜，存在著多種火源和大量可燃物，人員密度大，人為因素引起火災(zāi)存在著很大的不確定性。②火災(zāi)蔓延途徑多，煙囪效應(yīng)顯著。城市公共建筑中高層建筑較多，內(nèi)部的樓梯間、電梯井、管道井、中廳等的煙囪效應(yīng)顯著，火災(zāi)蔓延迅速。③人員密集，疏散困難。由于垂直疏散距離遠，疏散時間較長，在人員密集的情況下很容易出現(xiàn)踩踏事故，疏散難度加大。④火災(zāi)波及面較大，尤其是應(yīng)注意毗連建筑的防火安全。由于城市建筑密度相對較大，一旦發(fā)生火災(zāi)，由于熱輻射，熱對流等原因，會給與其相毗連的建筑帶來很大的威脅。⑤火災(zāi)撲救難度大。滅火條件不易保證，給火災(zāi)撲救帶來很大的難度。

2 層次分析模型的建立

城市公共建筑防火系統(tǒng)評價與決策采用層次分析法，首先建立層次分析模型，見圖1。

系統(tǒng)目標(biāo)：保證城市公共建筑的防火安全。

該系統(tǒng)由兩個子系統(tǒng)構(gòu)成，分別為：事前預(yù)防系統(tǒng)S1和事后控制系統(tǒng)S2。

圖1 城市公共建筑防火系統(tǒng)層次分析模型

事前預(yù)防系統(tǒng)S1主要包括3個因素，分別為：A1—控制點火源，A2—預(yù)防人的不安全行為，A3—控制物的不安全狀態(tài)。

事后控制系統(tǒng)S2主要由7個因素組成，分別為：B1—耐火構(gòu)造與裝修，B2—平面布局，B3—防火、防煙分區(qū)，B4—消防控制中心、火災(zāi)自動報警、自動噴水、自動排煙系統(tǒng)，B5—消火栓、滅火器等，B6—疏散樓梯、安全出口、消防電梯、安全通道等，B7—人的自防自救能力。

下面分別就各因素內(nèi)容進行分析：

A1—控制點火源。

A2—預(yù)防人的不安全行為。公共建筑內(nèi)存在著大量的可燃物，很容易由于人的不安全行為而觸發(fā)火災(zāi)，如亂扔煙頭、違章電氣焊，液化氣體因管理不善泄漏等，以及人為玩火、縱火等。

A3—控制物的不安全狀態(tài)。如電源線路老化引起的短路,電氣設(shè)備自身發(fā)生故障產(chǎn)生高溫引燃可燃物等。

B1—耐火構(gòu)造與裝修。公共建筑的耐火等級一般為一級，建筑構(gòu)造應(yīng)該能夠為人員安全疏散提供必要的疏散時間，為消防人員滅火創(chuàng)造有利時機，并能有效防止建筑物結(jié)構(gòu)過早因強度喪失而坍塌。建筑室內(nèi)外裝修應(yīng)采用不燃或難燃材料，進行阻燃處理，減少材料燃燒釋放的熱量和有毒煙氣等。

B2—平面布局。應(yīng)合理解決建筑物的位置、防火間距、消防車道等問題。公共建筑的位置應(yīng)靠近主干道的交通便捷處，這樣既便于大量人流的集散，又便于消防人員進行交通組織與疏散。根據(jù)城市規(guī)劃要求，合理確定公共建筑與周圍建筑物的防火間距，防止飛火危及周圍建筑物。建筑物周圍應(yīng)合理設(shè)置消防車道,為消防滅火創(chuàng)造有利條件.

B3—防火、防煙分區(qū)。公共建筑一般體量較大，標(biāo)準(zhǔn)層面積也大，為了將火勢控制在起火單元，防止火災(zāi)向周圍蔓延，每層應(yīng)設(shè)置防火、防煙分區(qū)，并使用防火墻、耐火樓板、水幕保護的防火卷簾等進行分隔，保證每個防火分區(qū)至少有兩個出口。防煙分區(qū)不應(yīng)跨越防火分區(qū)。

B4—消防控制中心、火災(zāi)自動報警、自動噴水、自動排煙系統(tǒng)。公共建筑的消防控制室是指揮管理樓內(nèi)分散各處的火災(zāi)自動報警、自動噴水、自動排煙系統(tǒng)、廣播等的中心，在火災(zāi)發(fā)生時,能夠由電氣設(shè)備進行控制，停止客梯運行，切斷電源，接通事故照明電源，開動排煙風(fēng)機、關(guān)閉防火閥、防火門、監(jiān)測消防梯及消防水泵工作性能等。消防控制中心應(yīng)設(shè)在明顯的位置處，并直通室外,靠近建筑物出入口，且應(yīng)采用耐火墻，并與其它部門進行防火分隔。

B5—消火栓、滅火器等。公共建筑應(yīng)設(shè)置室內(nèi)外消防給水管道、消防水池、室內(nèi)外消火栓、消防水泵房、消防水箱、滅火器等,以保證人員救火時使用。

B6—疏散樓梯、安全出口、消防電梯、安全通道等。防煙樓梯和消防電梯都必須有嚴(yán)格的防煙、防火措施，做到疏散人員一經(jīng)到達這里就可以安全地疏散出去。安全疏散設(shè)計要求路線簡捷，便于人們在緊急時容易判斷，保證至少有兩個疏散口，以保證人流疏散暢通。安全出口應(yīng)分散設(shè)置，易于尋找，盡量縮短安全疏散距離，疏散路線上要有在火災(zāi)情況下也能容易辨認的疏散標(biāo)志。

B7—人的自防自救能力。城市公共建筑高層居多，這給消防人員的火災(zāi)撲救工作帶來困難，而且城市交通容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，消防車到達需做的準(zhǔn)備工作等都需要一定的時間，因此，在消防車到達之前，應(yīng)立足于自防自救。

3 層次分析方法

層次分析法是一種定量與定性相結(jié)合的方法，先將復(fù)雜問題條理化、層次化，構(gòu)造出問題的層次分析結(jié)構(gòu)模型。層次分析模型一般由目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層、方案層等組成，然后通過評判選出最優(yōu)方案。對判斷矩陣的量化采用1～9個標(biāo)度值表示，建立各層指標(biāo)的判斷矩陣，得出各層指標(biāo)單排序和總排序權(quán)值。為了保證層次分析法得出的結(jié)論具有合理性或基本合理性，有必要對判斷矩陣的單排序和總排序一致性檢驗。一般采用CI作為度量判斷矩陣偏離一致性的指標(biāo)：，式中λmax為判斷矩陣最大特征值；n為判斷矩陣的階數(shù)。為了度量不同階判斷矩陣是否具有滿意的一致性，需引入判斷矩陣的平均隨機一致性指標(biāo)RI值，1～9階判斷矩陣的RI值見表1。

判斷矩陣的平均隨機一致性指標(biāo)值 表1

層次總排序一致性檢驗指標(biāo)為：

式中，CI'、RI'和CR'分別為層次總排序的一致性檢驗指標(biāo)、平均隨機一致性指標(biāo)和隨機一致性比率。若CI'=0，則滿足完全一致性；若CI'≠0且CR'＜0.1時，則具有滿意一致性；否則，應(yīng)調(diào)整有關(guān)判斷矩陣，重新進行層次單排序和總排序計算。

最后根據(jù)排序結(jié)果進行方案的擇優(yōu)決策。

4 模型分析

4.1 準(zhǔn)則層排序

首先對防火系統(tǒng)層次分析模型準(zhǔn)則層進行判斷，形成判斷矩陣及權(quán)重見表2。

準(zhǔn)則層排序 表2

4.2 指標(biāo)層的單排序與總排序

模型指標(biāo)層對準(zhǔn)則層的單排序見表3、表4，指標(biāo)層對準(zhǔn)則層的總排序見表5。

指標(biāo)層單排序 表3

指標(biāo)層單排序 表4

指標(biāo)層總排序 表5

3.3 方案層總排序

方案層的單排序見表6～表14，方案層總排序見表15。

結(jié)論：根據(jù)方案層總排序的結(jié)果，從公共建筑防火安全目標(biāo)考慮，方案K1最優(yōu)，其次是方案K3。最后是方案K2。

方案層K-A1單排序 表6

方案層K-A2單排序 表7

方案層K-B1單排序 表9

方案層K-B2單排序 表10

方案層K-B3單排序 表11

方案層K-B4單排序 表12

方案層K-B5單排序 表13

方案層K-B6單排序 表14

方案層K-B7單排序 表15

4 結(jié)論

為了有效評價城市公共建筑防火設(shè)計方案的優(yōu)劣，通過對城市公共建筑特大火災(zāi)案例分析，建立城市公共建筑防火系統(tǒng)層次分析模型，采用層次分析法進行模型分析，通過對備選方案進行擇優(yōu)，選出最佳防火設(shè)計方案。

方案層總排序 表16