AHP-在高层工业建筑火灾风险评估中的应用

■ 左秋玲 李景山

AHP-在高层工业建筑火灾风险评估中的应用

■ 左秋玲 李景山

基于AHP-模糊数学理论，以河南工程学院科研综合楼为研究对象，建立了该高层建筑的三级火灾风险综合评价模型，利用层次分析法（AHP），结合ExceL计算出各评价因素的权重，并选择最大隶属度作为综合评价指标。最后根据结果，针对该科研综合楼提出相应的防治对策。

高层建筑；风险指标；综合评价；对策

0 引 言

随着二胎政策的放开和城镇化进程的加快，城市的人口密度越来越大，高层建筑开始逐渐取代原有的建筑。然而，高层建筑带来了许多新问题，如工程造价的提高，管理费用的增加，施工难度的加大，设备要求也更为复杂。同样，在火灾防治方面也提出了大量新问题，如高层建筑的烟囱效应强烈，受风速、气象等条件的影响很大，且起火因素多，人员疏散困难，严重威胁生命安全。专家明确指出，应把高层火灾作为最重要的特殊火灾问题对待，加强其防治技术和扑救对策的研究。

目前，高层建筑的火灾防治逐渐成为研究的热点之一。通过中国知网检索进行，输入关键词高层建筑和火灾风险评估，从检索结果可以看出，近10年对高层建筑的火灾风险研究有13 208篇。从2006年起开始得到研究人员的青睐，呈现出跳跃式的增长，从2002年的160篇到2006年的844篇，直至2012年，检索文献最多，占1 674篇，其他年份所占篇数基本都在1 300篇左右。但是，高层建筑的评价指标一直比较滞后，难以满足高层建筑的新设计，新工艺的发展步伐。因此，本文以河南工程学院的科研综合楼为研究对象，利用AHP-模糊数学理论法对该高层建筑的火灾评价指标进行分类，最后对火灾风险进行综合评估。

1 利用AHP-模糊数学理论对高层建筑进行火灾风险评估

2.1 河南工程学院科研综合楼概况

本文选取河南工程学院科研综合楼作为风险评估对象（见图1）。该高楼集学院科研和行政办公于一体的综合楼，建筑面积为29 000 m2左右，建筑层数为地上部分12层，总高度48 m，属于二类高层公共建筑。地下一层地下室，建筑面积为3 900 m2左右，用于车库和设备用房。

图1 河南工程学院科研综合楼

2.2 基于AHP-模糊数学理论综合评价科研综合楼的火灾风险

2.2.1 AHP-模糊数学方法综合评估流程

对高层建筑火灾进行评价，需要考虑火灾发生灾后的扑救、疏散和防止蔓延的需要，评价涉及多个因素，各因素属性又不尽相同且许多指标难以量化。为了使评估结果可靠地反映出所评价对象的火灾风险概况，就必须考虑到评估过程中火灾影响因素的不确定性所导致的模糊性。AHP-模糊数学评价法是一种以模糊数学为理论的综合评价方法，根据模糊数学的隶属度理论将常规的定性评价方法转化为量化评价，并对受多因素影响的对象做出综合评价，具体流程见图2。本文选取AHP-模糊数学评价法对河南工程学院科研综合楼的火灾风险进行综合评估。

图2 基于AHP-模糊数学理论的综合评价流程

2.2.2 构建火灾风险评价指标模型

通过咨询有关专家和查阅相关资料，构建出河南工程学院科研综合楼的火灾风险评估指标模型（见图3）。

2.2.3 确定评价结果集与隶属度矩阵

建立评价结果集V={VL，V2，V3，V4，V5)={非常安全，比较安全，安全，比较危险，非常危险}。本文在河南工程学院科研综合楼进行火灾风险评估时，采用专家打分法构建各因素的隶属度矩阵。

建筑灭火能力指标的隶属度矩阵：

图3 科研综合楼火灾风险评估指标模型

2.2.4 确定各指标权重

利用层次分析法（AHP），首先建立判断矩阵，然后结合ExceL编制计算表计算各评价指标的权重值，中间层指标的权重用WAi表示，最底层指标的权重用WBi表示，计算结果如下：

2.2.5 最大隶属度的计算

对于确定其评判结果，通常采用这3 种方法：最大隶属度法、加权平均法和模糊分布法。加权平均法要求所评价的对象必须为数性量，否则无法使用加权平均法；模糊分布法是将评价指标作为评价结果，各评价指标具体反映评价对象在所评价特性方面的分布状态。高层建筑火灾的模糊性和不确定性导致这两种方法无法合理评判高层建筑火灾风险，最大隶属度法主要考虑最大指标的贡献，对判定评价等级问题较为适用。它在求出综合评价结果B = { b1，b2，…，bm} 后，取V 中与maxbj（1≤j≤m）最“接近”的元素v 作为评价结果。

建筑灭火能力指标的风险隶属度向量为：

同理可中间层其他指标的风险隶属度向量：

3 结果分析与对策

3.1 结果分析

1）由目标层的最大风险隶属度B=（0.203 6，0.344 1，0.321 4，0.111 8，0.019 0）可知，河南工程学院科研综合楼的火灾风险处于比较安全的水平，说明该高层建筑的各项管理都比较规范。

2）由WAi=（0.247 1，0.465 7，0.104 8，0.182 4）可知，建筑防火能力指标在中间层的比值最大，其值为0.465 7。河南工程学院科研综合楼的四个影响因素的排序为：建筑防火能力＞建筑灭火能力＞安全疏散＞消防安全管理，这也是符合火灾防治的总方针“以防为主，防消结合，综合治理”的理念。

3）由A1=（0.095 8，0.343 9，0.368 7，0.160 4，0.031 3）可知，对于建筑灭火能力这个中间层的影响因素来说，其隶属度最大值为0.368 7，其对应的风险程度为安全状态，说明该高层建筑在建筑灭火能力方面还有待完善。

4）由A2=（0.241 4，0.318 1，0.358 7，0.081 7，0.000 0）可知，对于建筑防火能力这个中间层的影响因素来说，其隶属度最大值为0.358 7，其对应的风险程度为安全状态说明该高层建筑在建筑防火能力方面还有待完善。

5）由A3=（0.369 6，0.380 9， 0.227 1，0.022 4，0.000 0）可知，对于消防安全管理这个中间层的影响因素来说，其隶属度最大值为0.380 9，其对应的风险程度为比较安全状态，说明该高层建筑在消防安全管理方面做得比较好。

6）由A4=（0.332 4，0.358 9， 0.204 2，0.080 0，0.024 5）可知，对于安全疏散这个中间层的影响因素来说，其隶属度最大值为0.358 9，其对应的风险程度为比较安全状态，说明该高层建筑在安全疏散方面做得比较好。

3.2 对策

通过利用AHP-模糊数学理论对河南工程学院科研综合楼的火灾风险进行综合评估，可以看出，该高层建筑在火灾风险方面工作做得不错，但仍有一些可以提高的空间。通过对火灾风险因素指标隶属度和权重的分析，可以从以下几个方面进行改进，进一步提高该高层建筑防治火灾的能力。

1）在建筑灭火能力方面，河南工程学院科研综合楼应该加大自动灭火系统和消防给水系统两方面的管理，尤其是对于室外消防栓的管理要制定严格的管理制度，以免使其经常被绿化工人用来浇花浇草。

2）在建筑防火能力方面，河南工程科研综合楼应该在防火分区方面做好规划，因为从该高层建筑的使用性质来看，里面有大量的纸张，计算机和实验仪器，火灾荷载比较大，如果防火分区能够规划好，消防车通道能够保持畅通，指定停车区域避免三轮车、电动车、自行车和汽车占用消防车通道，能够大幅度的提高该高层建筑的防火能力。

3）在消防安全管理方面，河南工程学院科研综合楼应该把消防安全制度，消防器材和设施管理，防火检查与巡查方面作为重点工作，进一步完善制度，规范消防器材的管理，尤其要避免有的消防器材被锁在柜子里面无法拿出来的现象发生。