基于FTA-AHP方法的气承膜公共建筑火灾风险分析

余瑾 杨晓娟 李序

摘要：近年来，气承膜作为国内公共建筑领域的新技术新材料得到了推广与使用，开展气承膜公共建筑消防安全风险分析对提高其消防安全水平具有重要意义，但是目前缺乏针对该类建筑的火灾风险评估研究。现采用FTA-AHP相结合的方法建立气承膜公共建筑的火灾风险评价模型，确定指标权重，利用模糊综合评价法对气承膜公共建筑的火灾风险进行分析与评价。

关键词：消防安全；事故树；层次分析法；气承膜

近年来，气承膜作为国内公共建筑领域的新技术新材料得到了推广与使用。气承膜建筑具有大跨度空间、经济性、施工工期短、能远程智能控制的特点[1]。但是由于建筑内电气线路与设施、易燃可燃物种类与数量较多，火灾荷载较大，人员相对集中，一旦发生火灾，会对建筑与人员的安全产生影响。因此，为提高气承膜公共建筑的消防安全水平，需要结合该类新型建筑的火灾风险特点，有针对性地进行风险评价，定量分析影响建筑火灾風险的各个因素，从而制定适用的火灾防范措施。

本文以气承膜公共建筑为研究对象，结合其结构、场所特点，先采用事故树分析确定指标层中的各类重要因素，再运用层次分析法进行处理，构建气承膜公共建筑的火灾风险评价模型，确定指标体系权重，最后利用模糊综合评价法对气承膜公共建筑的火灾风险进行分析与评价，将定性的火灾问题用量级来表示，并以某气承膜会展中心为研究对象开展应用研究，根据评估结果，提出降低其消防安全风险的具体措施和建议[2]。

1 评估流程

1.1  构建事故树

事故树分析方法可用于分析导致火灾事故发生的各个因素，依据逻辑关系逐层表现，可以调查事故原因，为采取整改措施提供依据。

1.2  建立层次分析模型，确定指标体系权重

通过分析目标问题包含的因素及各因素之间的关系，并按照从属关系排列成不同层级，构成一个由目标层、准则层、指标层三个部分组成的结构模型。

构造判断矩阵，通过问卷调查或专家咨询打分的方法，按规定的标度定量化比较同层各因素相对于上层某个因素的重要性，并由此计算出各因素的权重值[3]。

1.3  安全风险模糊综合评价

模糊综合评价法作为气承膜公共建筑消防安全风险的评价方法，能逐对象进行评判，对被评价对象有唯一的评价值，不受被评价对象所处对象集合的影响[4]。

根据相关研究文献中评定安全等级的选择规律以及气承膜公共建筑消防安全评价现实状况，结合相关专家咨询意见最终确定气承膜公共建筑消防安全评定等级，见表1。

2 气承膜公共建筑火灾风险评价模型的建立

目前，气承膜公共建筑的使用功能多为会议、会展、体育场馆等，依据对气承膜公共建筑特点的分析构造事故树，见图1，以建筑火灾造成较大损失为顶层事件，中间事件在火势扩大、疏散失败的基础上，结合其建筑结构特征与事故风险特点，增加气膜结构坍塌事件，事故树包含30个基本事件。气承膜公共建筑火灾事故树符号及含义见表2。

通过对气承膜公共建筑火灾事故树模型进行分析，影响火灾事故发生和发展过程的主要因素可分为建筑基本情况与特征、火灾荷载、消防设施、安全疏散设施、灭火救援能力、消防安全管理6类，按照层次分析法的原理，以气承膜公共建筑火灾安全为目标层建立气承膜公共建筑火灾风险评价指标体系，见表3。

3 气承膜公共建筑火灾风险指标权重的确定

气承膜公共建筑火灾风险评价体系各指标因素权重值的确定是通过对各个指标之间进行两两对比，采用1～9标度法排定各评价指标的相对重要顺序，依次构造判断矩阵，再由10名消防安全方面的专家和学者根据每层因素对上层因素影响的重要程度确定判断矩阵的标度，经计算得到。气承膜公共建筑火灾风险评价指标权重见表4。

根据体系指标权重计算分析结果表明：准则层的权重顺序为建筑基本情况与特征A＞安全疏散设施D＞消防设施C＞消防安全管理F＞火灾荷载B＞灭火救援能力E；底层指标中膜材燃烧性能A1、气压供给设备与压力监测警报系统A3、安全出口数量与宽度D1、防火分区A2、室内防火分隔措施A4、人员疏散距离D2、消防安全管理制度与执行情况F1、疏散走道宽度D3、疏散指示标志与应急照明D4等因素占有较大的权重。

4 案例分析

以某气承膜会展中心为例，建筑面积为25000m2，地上1层，建筑高度为35.65m，为单层公共建筑，建筑形式为两个标准椭圆展厅，单个椭圆长轴130m，短轴98m，中间通过序厅连接；展厅采用气膜结构，单个展厅建筑面积为10020m2，共有16个安全出口，容纳人数为2800人；序厅与外围环廊部分采用钢结构，并通过防火隔墙、防火卷帘等与展厅进行分隔，外围环廊部分为附属用房及设备用房。根据其基本情况、消防安全现状、管理人员水平等，利用模糊综合评价法对其火灾风险进行分析与评价。

4.1  评价过程

邀请10名消防安全方面的专家和学者对各指标进行打分，根据打分情况，计算得出建筑基本情况与特征RA、火灾荷载RB、消防设施RC、安全疏散设施RD、灭火救援能力RE、消防安全管理RF，分别如下：

由表4可知各二级指标对其一级指标的权重集AA、AB、AC、AD、AE、AF。由模糊变换公式B=A·Ｒ计算得出各一级指标的模糊综合评价行向量BA、BB、BC、BD、BE、BF。根据得到总的模糊评价矩阵为：

由表4可知一级指标的权重为：

，同理按公式B=A·Ｒ计算出总的模糊综合评价向量为：

B=A·Ｒ={0.06813335，0.310063464，0.294231594，0.27990925，0.047632092}

4.2  评估结果及建议

根據最大隶属度原则，某气承膜会展中心的消防安全风险等级为比较安全。建筑基本情况与特征处于较不安全的等级，火灾荷载处于较不安全的等级，消防设施处于一般安全的等级，安全疏散设施处于比较安全的等级，灭火救援能力处于比较安全的等级，消防安全管理处于比较安全的等级。说明该气承膜会展中心在安全疏散设施、灭火救援能力、消防安全管理三方面达到了比较好的水平，但是在建筑基本情况与特征和火灾荷载两方面还存在以下一些问题，需要加以改善。

①建议增设气膜结构稳定性压力监测警报系统，在事故发生时，联锁启动备用气压供给设备或者提高气压供给设备供风量，以防止气膜结构过早坍塌，并及时通知室内人员撤离。

②建议适当增加展区之间以及展区与气膜间的室内防火隔离带宽度，以有效控制火灾快速蔓延，保护膜结构的安全；控制展品种类，并对展台、广告牌及布景等进行阻燃处理；严禁在建筑内吸烟，并规范大功率电器的使用，同时设置电气火灾监控系统。

5 结论

本文通过采用FTA-AHP相结合的方法构建了气承膜公共建筑火灾风险评价指标体系，并结合实际案例对气承膜公共建筑的火灾风险进行分析与评价，得到以下结论：

①气承膜作为国内公共建筑领域的新技术新材料，及时开展火灾风险分析与评价工作，对提升其消防安全水平，提高相关单位火灾防控能力，完善消防安全管理工作等具有重要作用。

②采用FTA-AHP相结合的方法建立气承膜公共建筑火灾风险评价模型，给出指标权重，利用模糊综合评价给出评价结果，可充分结合气承膜公共建筑结构特征与风险特点，合理确定层次分析中的基本事件，给出一套完整有效的火灾风险评价指标体系。

参考文献：

[1]周洋，孙卓尔，钱铖.建筑膜材及气膜结构性能特点与应用现状[J].新型建筑材料，2016，43（8）：96-99+127．

[2]苏拓，姚斌，余瑾.城市消防安全影响因素及评估体系研究——以海南某沿海城市为例[J].火灾科学，2018，27（3）：188-196.

[3]胡又咏，刘栋栋，张向阳.改进层次分析法在地铁火灾风险评价中的应用[J].北京建筑工程学院学报，2009，25（3）：38-41+59.

[4]范丹丹，羊海米，张蓓蓓，等.基于模糊综合评价的地铁站消防安全风险评估[J].工业安全与环保，2021，47（3）：43-46+50.

Fire risk analysis of air-bearing membrane public buildings based on FTA-AHP method

Yu Jin， Yang Xiaojuan， Li Xu

（Anhui Lingtai Security Technology Co.， Ltd.， Anhui Hefei 230031）

Abstract：In recent years， air-bearing membranes have been promoted and used as new technologies and new materials in the field of domestic public buildings. Carrying out fire safety risk analysis of air-bearing membranes in public buildings is of great significance to improve their fire safety level. However， there is currently a lack of fire threat and risk assessment studies for such buildings. The FTA-AHP method is used to establish the fire risk assessment model of air-bearing membrane public buildings， and to determine the index weight. The fuzzy comprehensive evaluation method is used to analyze and evaluate the fire risk of air-bearing membrane public buildings.

Keywords：fire safety; accident tree; analytic hierarchy process; air-bearing membrane