陳 昕 陳大偉副教授

(首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué) 管理工程學(xué)院，北京 100070)

0 引言

近些年，建筑火災(zāi)事故頻發(fā)，相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者對火災(zāi)風(fēng)險評估和預(yù)防措施的研究更加迫切，2015年陳驥等[1]、2013年王粟等[2]研究了高層建筑火災(zāi)風(fēng)險，在綜合考慮高層建筑空間火災(zāi)特點(diǎn)及發(fā)展過程的基礎(chǔ)上，利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法構(gòu)建了高層建筑火災(zāi)系統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)評價模型；2008年田玉敏等[3]基于安全系統(tǒng)工程的思想，建立了建筑火災(zāi)風(fēng)險評價指標(biāo)體系，通過專家打分和層次分析法，計算得出各評價指標(biāo)的權(quán)重值；2015年張立寧等[4]運(yùn)用事故致因分析及專家調(diào)查等方法，根據(jù)高層民用建筑火災(zāi)風(fēng)險評價的特點(diǎn)，引入未確知C-均值聚類智能化方法，建立了基于未確知聚類的高層民用建筑火災(zāi)風(fēng)險綜合評估模型；2015年段美棟等[5]考慮到評估過程的不確定性及評估方法的低擴(kuò)展性，建立了基于模糊網(wǎng)絡(luò)分析法(FANP)與誤差反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BP網(wǎng)絡(luò))的高層建筑火災(zāi)風(fēng)險評估模型；2002年杜紅兵等[6]在建筑設(shè)計防火規(guī)范的基礎(chǔ)上，參考專家意見，通過模糊綜合評價法建立了高層建筑火災(zāi)風(fēng)險評價模型；2008年張葉等[7]依據(jù)高層建筑火災(zāi)特點(diǎn)，建立基于灰色歐幾里德關(guān)聯(lián)理論的疏散安全二級評估模型。2014年Xiao-qian SUN等[8]提出進(jìn)行高層建筑火災(zāi)風(fēng)險評價時要從危險識別、場景設(shè)計火災(zāi)、定量風(fēng)險分析、與可接受標(biāo)準(zhǔn)比較、風(fēng)險管理程序5方面進(jìn)行全方位的火災(zāi)風(fēng)險評估。

風(fēng)險評估過程中往往會被主觀思想左右，如何提高風(fēng)險評估方法的科學(xué)性及合理性，如何保證評估結(jié)果的準(zhǔn)確性及有效性，是當(dāng)前不斷研究的課題。AHP-FCE是一種將定性評價轉(zhuǎn)化成量化評價的一種科學(xué)、合理的方法。將其應(yīng)用于高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險的評估中，將會有效控制評估過程中的主觀性，使得評估結(jié)果具有參考價值。

1 AHP-FCE方法應(yīng)用于高層住宅火災(zāi)風(fēng)險評估的科學(xué)性分析

高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險評估利用AHP-FCE，是將傳統(tǒng)的定性分析轉(zhuǎn)換成了比較嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確、科學(xué)的量化分析[9]。AHP部分將高層建筑火災(zāi)風(fēng)險評估看作為一個系統(tǒng)的風(fēng)險評估，考慮影響火災(zāi)風(fēng)險大小的各個因素，并將所有因素按照自上而下的層次進(jìn)行階梯式的分級，構(gòu)建火災(zāi)風(fēng)險評估體系，將傳統(tǒng)的專家對各因素打分轉(zhuǎn)換成兩兩因素進(jìn)行比較，通過對比值1-9來表示同等重要—絕對重要，根據(jù)層次分析法的數(shù)學(xué)計算原理，計算各因素的權(quán)重值[10]，AHP使得各因素權(quán)重值更加科學(xué)化。FCE部分通過確定權(quán)重向量、評價集、隸屬度矩陣，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)運(yùn)算算子，進(jìn)行模糊綜合評價，計算目標(biāo)層和準(zhǔn)則層的風(fēng)險隸屬度向量，F(xiàn)CE使得風(fēng)險評估結(jié)果更加科學(xué)。

高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險評估方法眾多，評估核心思想大同小異，利用AHP-FCE評估高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險是使得原本單一的風(fēng)險評估方法更加合理，避免由于主觀思想造成最終評估結(jié)果的失真[11]。AHP采取兩兩因素比較，通過判斷矩陣和特征向量，計算各因素的權(quán)重值，通過一致性檢驗判斷權(quán)重值的合理性，相比較傳統(tǒng)的專家對各因素打分，更加合理。利用Yaahp軟件進(jìn)行AHP計算各因素權(quán)重值，構(gòu)建相關(guān)因素判斷矩陣過程中，軟件將會時刻檢驗判斷矩陣的合理性，避免造成因素重要度混亂，相比較傳統(tǒng)的、直接的因素重要度排序更加合理。多名專家對各因素兩兩比較的結(jié)果，采用判斷矩陣集結(jié)的形式，進(jìn)行群決策計算，得出各因素的權(quán)重值，相比較多名專家結(jié)果平均值計算，更加合理[12-13]。

2 基于AHP-FCE方法的高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險評估流程與體系

2.1 高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險評估流程

高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險評估流程由2部分組成——AHP部分和FCE部分。AHP部分主要是構(gòu)建火災(zāi)風(fēng)險評估體系和計算各因素權(quán)重值。FCE部分主要是確定權(quán)重向量、確定評價集、確定隸屬度矩陣和模糊計算，如圖1。

圖1 高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險評估流程Fig.1 Fire risk assessment process for high-rise residential buildings

2.2 高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險評估體系

通過咨詢相關(guān)領(lǐng)域的專家和查閱相關(guān)方面的參考文獻(xiàn)[1-5]，結(jié)合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB 50016-2014，構(gòu)造出符合高層住宅建筑共性的火災(zāi)風(fēng)險評估體系，如圖2。

圖2 高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險評估體系Fig.2 Fire risk assessment system for high-rise residential buildings

3 案例驗證分析

為檢驗AHP-FCE在現(xiàn)實中評估高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險的實用性和可操作性，選取了某高層住宅建筑作為評估對象，根據(jù)上述高層建筑火災(zāi)風(fēng)險評估流程和體系，評估某高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險等級，其中風(fēng)險等級參照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》《建設(shè)工程消防監(jiān)督管理規(guī)定》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合實際情況和訪談情況，分為非常安全、安全、比較安全、比較危險、非常危險5個等級。

3.1 某高層住宅建筑概況

某高層住宅建筑2005年建成，共28層，單層2.9m，建筑總高度81.2m，每層公共區(qū)域配自動噴淋系統(tǒng)和自動報警系統(tǒng)，消防栓系統(tǒng)和滅火器大部分樓層齊全，配備2部電梯和2個疏散樓梯。

3.2 計算各評價指標(biāo)權(quán)重

將高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險評估體系導(dǎo)入Yaahp軟件，導(dǎo)出問卷邀請多位專家對各層次指標(biāo)兩兩進(jìn)行比較，計算出各層次評價指標(biāo)權(quán)重值，見表1。

表1 某高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險評估指標(biāo)權(quán)重值Tab.1 Weights of fire risk assessment indicators for a high-rise residential building

3.3 確定權(quán)重集

WA=(0.140 8,0.279 8,0.258 9,0.320 5)

WB1=(0.367 4，0.248 4，0.384 2)

WB2=(0.212 4，0.223 2，0.132 1，0.195 7，0.236 6)

WB3=(0.228 4，0.187 2，0.342 1，0.242 3)

WB4=(0.133 6，0.178 8，0.129 5，0.134 8，0.159 5，0.263 8)

3.4 確定評價集

采用5級5分制，把評價集劃分為5個評價等級，V={V1，V2，V3，V4，V5}={非常安全，安全，比較安全，比較危險，非常危險}，見表2。專家將會根據(jù)評價集，對各評估指標(biāo)進(jìn)行打分，最后結(jié)合權(quán)重得出高層住宅建筑整體評價集。

表2 評價等級對應(yīng)分?jǐn)?shù)Tab.2 Evaluation level corresponding score

3.5 確定隸屬度矩陣

根據(jù)多位專家的打分，評價指標(biāo)所屬某評價集的隸屬度=選擇某評價集的專家人數(shù)/專家總?cè)藬?shù)，算出準(zhǔn)則層的隸屬度矩陣。

3.6 模糊綜合評價

(1)防火能力的風(fēng)險隸屬度向量。

B1=WB1°R1

=(0.367 4，0.248 4，0.384 2)

=(0，0.323 2，0.676 8，0，0)

(2)滅火能力的風(fēng)險隸屬度向量。

B2=WB2°R2

=(0.212 4，0.223 2，0.132 1，0.195 7，0.236 6)

=(0，0.078 3，0.420 4，0.501 3，0)

(3)安全疏散能力的風(fēng)險隸屬度向量。

B3=WB3°R3

=(0.228 4，0.187 2，0.342 1，0.242 3)

=(0，0.037 4，0.312 3，0.581 8，0)

(4)安全管理能力的風(fēng)險隸屬度向量。

B4=WB4°R4

=(0.133 6，0.178 8，0.129 5，0.134 8，0.159 5，0.263 8)

=(0，0.105 7，0.363 0，0.403 7，0.127 6)

(5)高層住宅建筑風(fēng)險隸屬度向量。

A=WA°B

=(0.140 8,0.279 8,0.258 9，0.320 5)

=(0，0.111 0，0.410 1，0.420 3，0.040 9)

3.7 評價結(jié)果及建議

(1) 通過各因素權(quán)重值可以看出，安全管理能力是高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險評估體系中最重要的部分，其中的消防知識宣傳、管理人員消防業(yè)務(wù)水平、消防車道通道3個指標(biāo)比重較大，但選取的研究對象的消防知識宣傳不到位、未配備專職消防人員、消防通道被占情況非常嚴(yán)重，因此消防知識宣傳、管理人員消防業(yè)務(wù)水平2個指標(biāo)為比較危險，消防車道通暢指標(biāo)為非常危險，綜合來看，安全管理能力為比較危險。因此研究對象應(yīng)該在重要的消防節(jié)日對居民們進(jìn)行消防安全教育，定時一周或者兩周在小區(qū)公告欄處進(jìn)行消防知識的宣傳，包括如何安全用電、安全用氣、安全用火，消防設(shè)備設(shè)施如何使用，火災(zāi)隱患如何識別和處理等等?？梢杂“l(fā)消防安全宣傳單和宣傳手冊，發(fā)到每家每戶，不斷提升居民消防安全意識。聘用有經(jīng)驗、有資質(zhì)的安全管理人員，設(shè)置消防安全管理機(jī)構(gòu)，有專門的消防管理人員負(fù)責(zé)，不斷的提高消防安全管理的科學(xué)性[14]。在日常的管理過程中，嚴(yán)防消防通道占用情況出現(xiàn)，通過教育、處罰等方式，杜絕該現(xiàn)象出現(xiàn)。

(2) 通過各因素權(quán)重值可以看出，滅火能力在風(fēng)險評估體系中比重次之，滅火器、微型消防站、義務(wù)消防隊3個指標(biāo)在滅火能力中所占比重較大，但選取的研究對象滅火器數(shù)量不足、部分失效，微型消防站設(shè)置不合理，管理不規(guī)范，設(shè)備設(shè)施配備不齊全，義務(wù)消防隊雖組建，但成員技能水平不一，缺少必要的技能培訓(xùn)，因此滅火器、微型消防站、義務(wù)消防隊3個指標(biāo)為比較危險，綜合來看，滅火能力為比較危險。因此研究對象應(yīng)該建立消防設(shè)備設(shè)施定期檢查制度，建立日查、周查、月查情況簿，遇到數(shù)量不對、部件短缺，及時補(bǔ)全，并記錄在案，向安全主管領(lǐng)導(dǎo)一周進(jìn)行一次安全檢查匯報[15]。建立定期維修制度，消防專業(yè)管理人員需定期對設(shè)施設(shè)備的性能進(jìn)行檢查，對有問題的進(jìn)行維修，對失效的進(jìn)行報廢處理。建立消防設(shè)備設(shè)施管理檔案，記錄生產(chǎn)時期、巡檢情況、維護(hù)情況，及時了解設(shè)備設(shè)施可靠度，及時維修或報廢。加強(qiáng)微型消防站建設(shè)，配備必要的消防設(shè)備，有明確的管理制度。建立一支能力高、意識強(qiáng)的義務(wù)消防隊，定期培訓(xùn)，加強(qiáng)演練。

(3) 通過各因素權(quán)重值可以看出，安全疏散能力在風(fēng)險評估體系中比重排第三，疏散樓梯、應(yīng)急照明設(shè)施也是其中重要的部分，選取的研究對象疏散樓梯間堆放雜物，樓道應(yīng)急照明設(shè)備損壞或缺少，因此疏散樓梯和應(yīng)急照明設(shè)施指標(biāo)為比較危險，綜合來看，疏散能力為比較危險。因此研究對象應(yīng)配備專門的日常巡檢人員，查看各樓梯間的使用情況，及時處理雜物堆放問題，定期檢查應(yīng)急照明設(shè)施的可靠度，及時維修或更換故障設(shè)施。

(4) 防火能力方面，本文只對電氣防火、防火分區(qū)、火災(zāi)荷載進(jìn)行分析，通過各因素權(quán)重值可以看出，其中最重要的是火災(zāi)荷載，選取的研究對象在電動車管理上比較嚴(yán)格，禁止在樓道停放與充電，對用電、用氣的安全使用進(jìn)行了宣傳，因此在這3個方面專家評分都是比較安全的。

(5) 根據(jù)最大隸屬度思想，選取的研究對象整體評估結(jié)果為比較危險，需要根據(jù)各指標(biāo)評估結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的整改和制定安全管理措施。

4 結(jié)論

將層次分析法(AHP)與模糊綜合評價法(FCE)結(jié)合，利用AHP構(gòu)建火災(zāi)風(fēng)險層次評價指標(biāo)體系，邀請專家對各因素進(jìn)行兩兩比較，采用判斷矩陣集結(jié)形式，并經(jīng)過一致性檢驗后確定各因素的權(quán)重值，有效避免傳統(tǒng)打分的主觀性，利用FCE將權(quán)重值與隸屬度矩陣通過模糊算子計算，得出火災(zāi)風(fēng)險評估結(jié)果。

(1)將AHP-FCE應(yīng)用于高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險的評估中，選取某高層住宅建筑作為評價對象，使用AHP-FCE進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險評估，得出的風(fēng)險評估等級為比較危險，符合現(xiàn)實情況，達(dá)到預(yù)期效果。

(2)AHP-FCE應(yīng)用到高層住宅建筑火災(zāi)風(fēng)險評估，科學(xué)合理，符合現(xiàn)實，可操作性強(qiáng)。