基于古斯塔夫法对高层建筑火灾风险评估

胡芳婷

摘 要：文章通过古斯塔夫法引入无量纲系数对建筑物火灾危险度GR和建筑物内人员危险度IR进行分析，计算综合火灾危险度，然后综合两种分析法进行评估。从评价结果可知，古斯塔夫法更适合运用于高层建筑火灾风险评估。本研究能为高层建筑的性能化防火设计和安全管理提供有效依据，从而预测和防止火灾事故发生，具有一定的现实意义。

关键词：高层建筑；火灾；风险评价；古斯塔夫法

1 古斯塔夫法简介

古斯塔夫火灾危险度法简称古斯塔夫法（Gustav法）是一种半定量的风险分析方法，采用模糊数学中的一些方法对火灾危险源进行处理分析，它将火灾风险定义为若干因子，每个因子对应火灾危险源的不同特征。火灾危险性包括对建筑物本身的破坏及建筑物内部人员和财产损失两个方面，常把火灾对建筑物本身的破坏用GR表示，火灾对建筑物内人员的伤害和财产损坏用IR表示，二个方面的危险度共同决定了建筑物的危险度。火灾危险度的概念是一定程度上指出如何对火灾危险源进行综合分析，即古斯塔夫火灾危险度法是对火灾危险源进行分析的一种方法。古斯塔夫火灾危险度法适用于每个单独房间或场所的火灾危险性分析和评估。

2 建筑火灾危险度GR分析

建筑物的火灾危险度包括火灾对建筑物本身的破坏以及对建筑物内人员和物质的伤害两个方面。对建筑物本身的破坏用GR（建筑物火灾危险度）来表示，对建筑物内人员和物质的伤害用IR（建筑物内火灾危险度）来表示，两方面的危险度共同决定了建筑物的火灾危险度。

该方法是一种半定量的火灾风险分析方法，其优点在于采用模糊数学中的一些方法对影响火灾风险的因素进行处理，并将火灾风险定义为若干因子，每个因子对应着火灾影响因素的不同特性，针对这些特性因子，其可以综合地求出建筑物的火灾危险度。

根据古斯塔夫（GustavPurt）提出的有关公式，GR采用如下公式计算

（5-1）

式中：Qm—可移动的火灾负荷因子，表示建筑物室内可移动燃烧物对GR的影响，此值由火灾平均密度决定。C—易燃性因子，表示可燃物的易燃性能，此值由可燃物等级决定。B—火灾区域及位置因子，表示建筑物火灾区域对灭火活动难易程度的影响，此值由灭火活动难易程度决定。L—灭火速度因子，表示灭火设施及人为灭火能力的因素，此值由灭火能力等级决定。W—建筑物耐火因子，表示建筑物的耐火能力，此值由耐火能力等级决定。Ri—危险度减少因子，表示火灾危险度下降因素。

由于上述六个因子计算出来的是最大危险度，因此实际还要考虑使火灾危险度下降的因素。

3 高层建筑商场内火灾危险度IR分析

根据古斯塔夫建议的有关公式，IR的计算采用如下公式：

IR=HgDgF （5-2）

式中：H—人员受危险因子，表示建筑物内人员受建筑物疏散通道的熟悉程度、人员多少、出口数量等影响的自救能力。D—财产危险因子，表示建筑物内财产的价值，数量和损失情况，此值由财产受危险程度决定。F—烟气因子，表示烟气的毒性，浓度及危害性程度，此值由烟气的危险程度决定。

同时，该方法也指出，如果所考虑的建筑物较大，可以分为几个区域分别分析GR和IR值。由于高层建筑大型商场自身的经营需要，同类商品一般都布局在同一楼层的相邻区域，有的甚至是商场的整个一楼层都是经营同一类商品，例如服装层。因此在本论文中，将大型商场按空间用途、商场内具体布局情况划分成若干的功能区，同时还要保证各功能区的划分不应跨越防火分区。

由以上公式（5.1）和（5.2）各火灾风险因子代表的意义可以看出，该方法所介绍的公式主要是从建筑物的火灾风险角度来考虑影响GR和IR值的因子。因此，在计算高层大型商场内各个功能区的GR和IR值时，我们要结合分析区域的火灾危险性特点，对影响GR和IR的火灾风险因子进行一定地变换，同样，也要对各影响因子进行量化处理。

针对于高层大型商场而言，各功能区都属于商场这一建筑物的一部分；也就是说有些火灾风险因子对计算各功能区GR和IR值的影响几乎是一样的，而本论文计算GR和IR值的目的是为了比较大型商场各功能区之间的火灾危险度大小，这样在计算高层大型商场各功能区的火灾危险度时就可以删掉对比较火灾危险度大小没有影响的因子，即固定的火灾负荷因子Qi以及建筑物耐火因子W这两个因子。同时，针对于灭火延迟因子，也要结合高层大型商场的火灾风险特点将其变换成影响各功能区的火灾蔓延因子。

4 古斯塔夫法在高层建筑火灾风险评估中的应用

高层建筑火灾是目前最严重的火灾之一，在近年来人员聚集多的地方发生的特大火灾事故中，高层建筑火灾发生起数、人员伤亡数以及直接经济损失都占了极大的比例。由于建筑结构上的特殊性和使用功能上的复杂性，高层建筑的火灾特点与普通建筑有着明显的区别，其火灾危险性主要表现在：建筑物空间大、可燃物多、火灾荷载大；建筑功能复杂、引起火灾的因素多；火灾蔓延迅速、燃烧猛烈，对建筑结构破坏力大；火灾烟气大，有毒、有害产物多以及火灾扑救困难等方面。由于高层建筑存在诸多火灾危险因素，故此类场所的火灾预防与控制尤为重要，应根据需要加强消防安全管理，有必要对高层建筑进行火灾风险评估。

5 结语

古斯塔夫法作为一种半定量的火灾危险分析方法，适合于结构复杂、功能多样的公共场所的危险分析。与以往火灾风险评估方法不同，笔者通过引入无量纲因数，解决了古斯塔夫法中GR和IR没有直接可加性的问题，得出了建筑物综合火灾危险度，提高了评估结果的可比性，同时展示了具有较强操作性的火灾风险评估分析程序。此方法运用与高层建筑火灾危险分析得到如下结论：（1）由上图可得，该建筑物应该采取减少火灾荷载、采用难燃材料装修、改善平面布局等措施，降低整个建筑物的火灾危险度。（2）由火灾危险度图可知，5，6，7，8四个区域的火灾危险性最大，故该购物中心的物管部门应加强这两个经营场所的安全管理。同时，消防监督部门应经常性地对其进行消防监督检查，根据各场所火灾危险特性，制定详尽合理的灭火预案。（3）运用古斯塔夫法可对建筑物的火灾风险进行半定量评估，火灾危险度因子的确定受使用者知识水平的影响较大。目前，对于基层消防部队进行火灾风险评估的研究仅仅处于起步阶段，火灾风险评估的施用受到很大限制，因此在今后的研究中有必要在简化评估程序的基础上提高评估的准确性，在精确性和普及性之间寻求平衡，以便应用于基层消防部队。

参考文献

[1] 顾伟芳，田原，田宏.建筑火灾风险评估研究[J].工业安全与环保， 2007，33（04）：12-16.

[2] 李志宪，杨漫红，周心权.建筑火灾风险评价技术初探[J].中国安全科学学报，2002，12（02）：35-38.

[3] 高云，张浩.高层建筑火灾致因因素分析与防火安全对策.中国安全科学学报，2009，19（06）：149-153.

[4] 公安部消防局.2008年全国火灾形势总体稳定[EB].http：//www.mps.gov.cn.

[5] 范维澄，孙金华，陆守香.火灾风险评估方法学[M].科学出版社，2004.