馬鑫悅 田 宏教授

(沈陽航空航天大學 安全工程學院，遼寧 沈陽 110136)

0 引言

國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，我國2020年末總?cè)丝跒?4.12億人，65歲及以上人口為1.9億人[1]，占比高達13.46%，我國老齡人口比重呈現(xiàn)逐年攀升的趨勢，預計未來幾年，我國將進入深度老齡化社會。在社會經(jīng)濟不斷發(fā)展、老齡人口規(guī)模不斷擴大、養(yǎng)老服務資源緊缺的情況下，國家和政府鼓勵社會各界參與養(yǎng)老機構的建設經(jīng)營，因此養(yǎng)老機構將不斷增加。然而居住在養(yǎng)老機構的老年人大多行動受限、反應遲緩，在面臨火災等突發(fā)情況時，這類群體反應遲緩，缺乏自我救援和疏散能力。因此，在老年人聚集的養(yǎng)老機構發(fā)生火災時，容易造成重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。由于養(yǎng)老機構對消防安全容易疏忽[2]，做好養(yǎng)老機構火災風險評估與管理工作十分重要。

目前養(yǎng)老機構火災風險安全研究匱乏[3]，缺少對老年人身體狀況以及老年建筑特殊性的關注，采用的風險評估方法缺乏對人員疏散的考量。因此，將層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)與火災風險評估工程方法(Fire Risk Analysis Method for Engineering，F(xiàn)RAME)相結合構建養(yǎng)老機構火災評估模型，以期將主觀分析與客觀分析相結合得到養(yǎng)老機構火災風險情況，使評估結果以量化值的形式展現(xiàn)，以促進我國養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)安全健康發(fā)展。

1 養(yǎng)老機構火災風險評估模型構建

1.1 方法介紹

AHP法是由美國著名學者提出的一種數(shù)學分析工具，目前廣泛應用于確定評價指標的權重。FRAME法是一種半定量化計算建筑火災風險的綜合評估方法[4]，廣泛用于評估現(xiàn)有建筑的火災風險。間接損失和業(yè)務中斷是FRAME法中考慮的火災風險的一部分[5]。

AHP法與FRAME法相結合的火災風險評估模型具有如下特點：將AHP應用到養(yǎng)老機構火災風險評估中，根據(jù)總目標將問題分解成不同組成部分，形成層次化的分析結構，得到最低層相對于最高層的權重，最終確定總體火災風險情況。

該模型能夠結合養(yǎng)老機構建筑實際情況考慮人員組成及特殊性對疏散因子的影響，將老年人的生命安全納入評估范圍，得到的評估結果可信度較高。此外，該模型在評估過程中綜合客觀評價與主觀評價，具有科學性與合理性，得到定量化的評估結果相較于定性文字描述更具有說服力，且直觀清晰。

1.2 養(yǎng)老機構的特殊性

養(yǎng)老機構建筑的居住人員與其他民用建筑的居住人員相比具有一定的特殊性。養(yǎng)老機構建筑內(nèi)老年人數(shù)量較多，根據(jù)其能力分為4個等級，即能力完好、輕度失能、中度失能和重度失能；養(yǎng)老機構內(nèi)人員組成復雜，不僅包括居住的老人，還有探視家屬、管理人員、醫(yī)務護理人員以及其他工作人員。

養(yǎng)老機構建筑與其他民用建筑相比具有一定的特殊性。老年人容易突發(fā)高危疾病和傷害事故，建筑出入口處應設置無障礙通道和救護車輛停靠點，提高救治效率。15J923《老年人居住建筑》中規(guī)定，老年人使用的樓梯應該更平緩，樓梯踏步寬度為0.3m，高度為0.15m；出入口門洞口寬度應不低于1.2m，出入口內(nèi)外應有直徑不小于1.5m的輪椅回轉(zhuǎn)空間；當走廊凈寬小于1.5m時，應在走廊設置不小于1.5m的輪椅回轉(zhuǎn)空間。JGJ 450—2018《老年人照料設施建筑設計標準》規(guī)定，養(yǎng)老機構中的老年人居室和老年人休息室不應設置在地下室、半地下室。

1.3 確定風險指標

從建筑物本身、建筑內(nèi)人員和建筑內(nèi)活動3方面對養(yǎng)老機構火災風險進行辨識，養(yǎng)老機構火災風險主要包括3類風險，即潛在性風險、可接受風險以及保護性風險。

潛在性風險表示可能導致火災事故后果的嚴重程度，通過所有可能導致最壞情況的因素來衡量。潛在性風險指標包括火災載荷因子q、蔓延因子i、面積因子g、樓層因子e、通風因子v、通道因子z?；馂妮d荷因子反映火災持續(xù)時間，蔓延因子反映火災發(fā)展走勢，面積因子反映空間特征，其余因子依次反映樓層高度、煙霧威脅和消防隊進入可能性，體現(xiàn)建筑結構對消防隊控制火災的影響。

可接受風險與火災中暴露情況相關聯(lián)，當暴露于火中的風險增加，暴露程度越大，風險越不可接受。影響可接受風險的要素是活動因子a、疏散時間因子t、價值因子c、環(huán)境因子r以及依賴因子d。這些要素表示點火源的存在、疏散時間、建筑物和財產(chǎn)價值、環(huán)境以及活動的火災風險性。

保護性風險是養(yǎng)老機構火災風險分類中的第3個部分，各類保護措施越完善，最壞情況下發(fā)生火災的概率就越低。保護性風險指標包括所有可能降低火災破壞概率的因素，如供水因子W、正常保護因子N、特殊防護因子S、耐火因子F、疏散因子U、救助因子Y。分別代表充足的消防供水、標準的防火措施、特殊防護、建筑構件的耐火性、逃生疏散情況以及減少火災的間接損失。

1.4 建立AHP-FRAME火災風險評估模型

FRAME方法中包括對建筑物本身、建筑內(nèi)人員和建筑內(nèi)活動3部分的風險評估，每部分都包含3個主要模塊，即潛在性風險指標PK、可接受風險指標AK和保護性風險指標DK，標準的FRAME評估體系，如圖1。

圖1 FRAME評估體系Fig.1 FRAME assessment system

潛在性風險指標對火災嚴重性起決定性作用。可接受風險指標通過風險中的暴露程度來衡量，暴露在風險中的人越多、暴露的持續(xù)時間越長，風險越不可接受。保護性風險指標表示消防系統(tǒng)等保護因子的可靠性，用1/DK表示高水平的保護可降低火災事故的概率。火災風險評估值計算，如公式(1)。

RK=PK/(AK×DK)K=1，2，3

(1)

式中：

R1—建筑物本身火災風險值；

R2—建筑內(nèi)人員火災風險值；

R3—建筑內(nèi)活動火災風險值。可接受風險指標值A和保護性風險指標值D同理。被評估建筑總體風險值計算，如公式(2)。

R=∑αKRK

(2)

式中：

R—被評估養(yǎng)老機構總體火災風險值；

α1、α2、α3—建筑物本身、建筑內(nèi)人員和建筑內(nèi)活動所占的權重。具體計算方法，如公式(3)-(11)[6-8]。

建筑物本身、建筑內(nèi)人員和建筑內(nèi)活動的潛在性風險指標分別為：

P1=q×i×g×e×v×z

(3)

P2=q×i×e×v×z

(4)

P3=i×e×v×z

(5)

各因子的詳細計算公式，如式(6)-(11)：

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

公式(6)-(11)中符號所代表的名稱、含義以及取值范圍，見表1。

表1 潛在性風險指標含義及取值標準Tab.1 Implications and value criteria of potential risk indicators

續(xù)表名稱符號含義取值標準樓梯高度H+建筑物樓梯高度實際測量值,單位為m地下深度H-建筑物地下深度實際測量值,單位為m

建筑物本身、建筑內(nèi)人員和建筑內(nèi)活動的可接受風險指標分別為：

A1=1.6-a-t-c

(12)

A2=1.6-a-t-r

(13)

A3=1.6-a-t-d

(14)

最大值1.6反映自然原因引起火災的可能性[9]?；顒右蜃觓描述主要的火災來源，住宅建筑類的主要活動a1取值為0，由于養(yǎng)老機構中存在不可控的老年吸煙群體，次要活動a2取值為0.1；價值因子c由建筑物價值c1和室內(nèi)物品價值c2確定；環(huán)境因子r表示火勢發(fā)展的速度，通過固定火災荷載Qi值和火焰?zhèn)鞑サ燃塎值計算得出；依賴因子d評估火災對建筑物內(nèi)發(fā)生的活動的影響，一般均取值為0.3。結合養(yǎng)老機構建筑及人員的特殊性對疏散時間因子t加以改進，如公式(16)。

a=a1+a2c=c1+c2

(15)

(16)

式中：

X—人數(shù)；

x—出口單元數(shù)；

p—調(diào)整因子。

根據(jù)《SFPE手冊》給出的流量公式推導出：疏散速度為1.26～0.33B，其中B是密度，以人/m2表示。按照國家標準中規(guī)定的樓梯平面基礎參數(shù)，養(yǎng)老機構樓梯踏步寬度是樓梯踏步高度的2倍，則2H+是人員疏散時下樓梯的等效距離。

建筑物本身、建筑內(nèi)人員和建筑內(nèi)活動的保護性風險指標為：

D1=W×N×S×F

(17)

D2=N×U

(18)

D3=W×N×S×Y

(19)

W=0.95wN=0.95nS=1.05sY=1.05y

U=1.05u

(20)

(21)

其中，供水因子W由消防水池、水池容量、主管公稱直徑3個因素確定；正常保護因子N包括警報、電話報警、滅火器、消防隊到達和員工培訓5個因素；特殊防護因子S包括自動火災探測系統(tǒng)、給水能力、壓力和流量源以及噴淋保護因素；耐火因子F其數(shù)值與建筑結構的耐火性能、建筑物外墻的耐火性能、屋頂?shù)哪突鹦阅芎蛢?nèi)墻的耐火性能有關；疏散因子U包括自動火災探測、疏散路徑保護、水平出口、噴淋、照明等因素；救助因子Y與減少火勢蔓延的因素和控制火災后果的因素有關[9]。

基于AHP-FRAME方法構建養(yǎng)老機構火災風險評估模型，需利用AHP法對風險評價指標體系的權重進行計算。目標層為養(yǎng)老機構總體火災風險，準測層包括建筑物本身、建筑內(nèi)人員和建筑內(nèi)活動。將三者兩兩比較建立判斷矩陣：

得到最大特征值結果λmax=3.003 7，且一致性比率CR值小于0.1，滿足一致性要求。結果顯示建筑物本身的權重最大，權重值為0.435 4；其次是建筑內(nèi)人員，權重為0.330 5；建筑內(nèi)活動所占權重較低為0.234 1。

2 實例驗證

2.1 實例概況及計算

遼寧省鞍山市某養(yǎng)老機構成立于2002年，是縣政府承辦的社會福利性養(yǎng)老機構，隸屬于縣民政局，總占地面積為2 600m2，總建筑面積3 000m2。該養(yǎng)老機構按照國家建筑設計規(guī)范，筑有一棟二層樓房，機構內(nèi)設有醫(yī)療、健身、文化娛樂、洗浴、餐廳等服務設施。該養(yǎng)老機構現(xiàn)有房間40間，床位80張，現(xiàn)已入住老人19位，老年人全部居住在一層，以該層作為研究對象。養(yǎng)老機構內(nèi)工作人員共15名，其中有護理人員5名。養(yǎng)老機構室內(nèi)外配備消防栓，機構自身沒有消防組織，最近的消防隊距離2.8km；出口單元數(shù)量為2，大廳有清晰的平面布局圖和疏散路徑指示圖，每層消防照明指示裝置齊全且符合規(guī)定；室內(nèi)按規(guī)范標準配備滅火器設備、疏散指示標志及應急照明等。機構建立了安全生產(chǎn)責任制、防火巡查制度及應急救援預案等。

根據(jù)該養(yǎng)老機構建筑本身條件、建筑內(nèi)人員和建筑內(nèi)活動情況，對該養(yǎng)老機構的火災風險進行評估計算，第一防火分區(qū)各因子計算結果及風險值，見表2。

表2 第一防火分區(qū)各因子計算列表Tab.2 The calculation list of each factor in the first fire compartment

從公式(3-5)可得：P1=1.35，P2=1.41，P3=1.15。從公式(12-14)可得：A1=0.93，A2=0.53，A3=1.05。從公式(17-19)可得：D1=0.97，D2=2.26，D3=1.45。

根據(jù)公式(1)計算風險值結果為：R1=1.50；R2=1.18；R3=0.76。

根據(jù)R值劃分風險等級，當時R<1.0，風險等級為低風險；1.0≤R<1.6，風險等級為可接受風險；1.6≤R<2.7，風險等級為中度風險；2.7≤R<4.5，風險等級為高度風險；R≥4.5，風險等級為嚴重風險。評估結果顯示，該養(yǎng)老機構的第一防火分區(qū)中，建筑物本身及建筑內(nèi)人員的火災風險等級為可接受風險，建筑內(nèi)活動為低風險等級。結合AHP權重，根據(jù)公式(2)計算，得到該養(yǎng)老機構總體火災風險值為：R=1.219 9，總體火災風險為可接受風險。

2.2 評估結果分析

結合養(yǎng)老機構火災風險評估結果進行分析，雖然該養(yǎng)老機構整體火災風險水平可以接受，但仍存在一些不足之處，主要有以下3個方面：

(1)疏散時間因子t的值代表所需的安全疏散時間。養(yǎng)老機構內(nèi)居住19名老年人，其中2人行動不便需要護理人員輔助疏散，疏散時間因子計算結果為0.42，計算得到疏散時間為0.42×720=302.4s，其中720的值是從一個低危險情況的中性點“逆向設計”而來的，疏散時間相對較長，不利于老年人安全疏散。

(2)該養(yǎng)老機構供水因子W低于1表明消防水供應不足，應增加消防儲水容量。正常保護因子N為0.77，表示正常保護措施不足，該養(yǎng)老機構內(nèi)老年人、服務人員總體素質(zhì)水平一般，缺乏專業(yè)的消防安全知識。

(3)標準狀態(tài)下，特殊防護因子S和耐火因子F應高于1，而該養(yǎng)老機構耐火因子值為0.99，沒有達到標準，應加強建筑構件的耐火性能。評估過程中發(fā)現(xiàn)該養(yǎng)老機構滅火器配備較為齊全，但沒有按要求定期對消防設備進行檢修，一旦出現(xiàn)火災險情，容易影響救援速度。

2.3 風險管理措施

根據(jù)該養(yǎng)老機構火災風險評估結果及分析，針對其存在的問題，采取相應的風險管理舉措。

(1)出現(xiàn)火災險情時，加強對行動不便老人的疏散轉(zhuǎn)移，增加護理人員幫助老人疏散；加強火災探測系統(tǒng)，縮短火災發(fā)現(xiàn)時間，給疏散留存充足時間。

(2)養(yǎng)老機構的老人、服務人員文化水平參差不齊，需要加強消防安全教育，嚴禁出現(xiàn)室內(nèi)吸煙等一切可能造成火災隱患的危險行為。

(3)加強防護措施，為人員疏散爭取更多的時間。在現(xiàn)有消防安全治理水平的基礎上，定期進行消防設備檢查與維護，配備專職消防安全管理人員，提升養(yǎng)老機構自身的人工滅火能力。

3 結論

(1)建立基于AHP-FRAME法的養(yǎng)老機構火災風險評估模型，結合養(yǎng)老機構特殊性對計算過程加以改進，并運用此火災風險評估模型進行實例分析，驗證了這一方法的可行性，通過計算分別得出防火分區(qū)中建筑物本身、建筑內(nèi)人員和建筑內(nèi)活動的火災風險等級，為進一步提出火災安全管理舉措提供科學依據(jù)。

(2)建立養(yǎng)老機構火災風險評估模型過程中，疏散指標等因素考慮的不夠全面，沒有充分考慮煙氣的影響，仍有待進一步研究與探討。

(3)FRAME法評估過程計算量較大，結合軟件對所建立的養(yǎng)老機構火災風險評估模型進行數(shù)值計算，能夠有效節(jié)省評估人員的工作時間，提升評估效率。