畢業(yè)論文-高層建筑火災應急疏散評價模型研究

本科畢業(yè)論文（設計）PAGEV畢業(yè)論文（設計）題目高層建筑火災應急疏散評價模型研究學號姓名系隊專業(yè)指導教師二○一○年五月摘要隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，高層建筑不斷增多，其火災風險也呈上升趨勢。尤其是人員密集的高層建筑，更是安全事故防范的重點場所，一旦發(fā)生火災事故，極易造成重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。為保證高層建筑火災應急疏散措施的有效性，建立有效的應急疏散評價體系，是目前高層建筑人員疏散安全性評價研究亟待解決的問題。本文分析人、物、管理和環(huán)境對高層建筑火災應急疏散的影響，根據(jù)評價指標體系建立的基本原則，建立了以安全疏散設施、安全疏散引導系統(tǒng)、疏散路線、消防安全管理水平四個一級指標、十三個二級指標和三十二個三級指標的高層建筑火災應急疏評價指標體系。應用層次分析法計算評估指標的權重，運用等級比重法確定評估指標的隸屬度，采用模糊綜合評價法對人員安全疏散措施進行評價，確定疏散措施的危險等級，為相關部門對影響因素采取有效措施提供依據(jù)。以鹿鳴小區(qū)三號住宅樓為例，對該建筑火災時人員疏散的安全性進行評價，評價結果與實際相符，驗證了模型的準確性，且簡便可行，具有較強的實際應用性，可用于指導類似高層建筑火災人員疏散安全性的評價。關鍵詞：高層建筑；火災；應急疏散；模糊綜合評價

AbstractWiththedevelopmentofsocietyandeconomy,high-risebuildings,theriskoffirealsoshowsascendanttrend.Especiallythepersonnelofhigh-risebuildings,densesafeaccidentpreventionimportantsites,majorcasualtiesandpropertylosseseasilyhappenonceafireaccident.Toguaranteetheeffectivenessofinhigh-risebuildingfireemergencyevacuationmeasures，establisheffectiveemergencyevacuationevaluationsystem,anditistheproblemthathigh-risebuildingsevacuatedsafetyevaluationandresearchtobesolvedcurrently.Inthispaperthepointisanalysisthefactsthatpeople,item,managementandtheenvironmentinfluencethehigh-risebuildingfireemergencyevacuation,accordingtothebasicprinciplesofevaluationindexsystem,establishedthesafeevacuationfacilities,safeevacuationrouteguidancesystem,firesafety,evacuationmanagementlevelfourindicators,tensecondaryindexandthreelevelindicatorofthehigh-risebuildingpavilionsfireemergencyhydrophobicevaluationindexsystem.Applicationoffuzzyanalytichierarchyprocess,theweightsofevaluationindexescalculatedusingleveltodeterminetheproportionofassessmentindexes,adoptsthefuzzycomprehensiveevaluationmethodtoevaluatesecuritypersonnelevacuationsystemanddeterminetherisklevel,evacuationsystemforrelevantdepartmentstotakeeffectivemeasurestoinfluencefactors.ForexamplethebuildingofLuMinginNo.3,whenevaluatedthefireevacuationofsafety,evaluationresultisconsistentwiththereality,andverifiestheaccuracyofmodel,andissimple,feasible,andhasstrongpracticalapplications,canbeusedtoguidetoevaluatethesimilarhigh-risebuildingfireevacuationsafety.Keywords：High-riseBuilding;Fire;EmergencyEvacuation;FuzzySyntheticevaluationmethod

目錄中文摘要 I英文摘要 II目錄 III1緒論 11.1研究背景 11.2課題研究的必要性 21.3國內外研究現(xiàn)狀 31.4本論文的工作 42高層建筑火災時應急疏散評價指標體系的建立 62.1評價指標的選取原則 62.1.1系統(tǒng)性原則 62.1.2科學性原則 62.1.3主導性原則 62.1.4可操作性原則 62.2評價指標體系的確定 63高層建筑火災時應急疏散的評價方法 93.1常用的評價方法 93.1.1模糊綜合評價法 93.1.2層次分析法 93.1.3概率分析法 93.1.4基于性能化安全疏散設計的評估方法 93.1.5邏輯分析法 103.2評價方法的選擇 104高層建筑火災應急疏散評價模型 124.1評價指標權重的確定 124.1.1判斷矩陣的建立 124.1.2評價指標權重的計算 124.2建立評價指標的評語集 134.3單因素模糊評價 144.4一級模糊綜合評價 154.5多級模糊綜合評價 154.6評價等級的確定 165應用舉例 175.1案例的基本情況 185.2評價指標權重的確定 185.3隸屬度評價矩陣的確定 225.4一級模糊綜合評價 225.5多級模糊綜合評價 235.6評價結果的分析處理 256結論 26參考文獻 27致謝 29第29頁共29頁緒論1.1研究背景隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，高層建筑不斷增多，其火災風險也呈上升趨勢。高層建筑一般為人員密集型場所，因層數(shù)多，垂直距離長，疏散到地面或其它安全場所的時間也會長些。發(fā)生火災時由于各種豎井拔氣力大，“煙囪效應”強，火勢和煙霧垂直和水平蔓延加快，增加了疏散的困難。有些城市從國外購置了為數(shù)有限的登高消防車，而大多數(shù)建有高層建筑的城市尚無登高消防車。即便是有登高消防車的城市，其登高車的高度也不夠，不能滿足高層建筑安全疏散和撲救的需要。普通電梯在火災時由于切斷電源等原因往往停止運轉。因此，多數(shù)高層建筑安全疏散主要是靠樓梯，而樓梯間內一旦竄入煙氣，就會嚴重影響疏散，造成大量人員傷亡。例如，韓國漢城22層的“大然閣”旅館[1]，二樓咖啡間的液化石油氣瓶爆炸起火，煙火很快蔓延到整個咖啡間和休息廳，并相繼通過樓梯和其它豎向管井迅速向上蔓延，頃刻之間全樓變成一座“火塔”。大火燒了約9h，燒死163人，燒傷60人，燒毀大樓內全部家具、裝修等，造成的損失相當嚴重。尤其是人員傷亡，在高層建筑火災中人員的安全疏散表現(xiàn)的尤為突出?，F(xiàn)實中，部分開發(fā)商為了最大限度地追求利益，節(jié)省投資，增加建筑使用面積，通常會使高層建筑在設計方面存在很多缺陷。例如，疏散出口不足，疏散總寬度不夠，疏散距離過長；樓梯間貫通地上與地下層未加分割；不嚴格按照規(guī)范設置疏散指示標志；壓縮走道、樓梯間的面積，對樓梯的自然通風和防排煙欠考慮；在實際設計中，許多設計單位將相鄰單元的兩戶住宅的陽臺相互連通，作為連通陽臺，這種作法達不到安全疏散的要求。其次，針對個體而言，每個人都是一個有個性的主動因素，鑒于個體的心理認識、文化背景、價值觀念、個體知識程度以及性別這些內在因素，不同的人對各種火場環(huán)境會做出差別反應，特別是高層建筑人員集中，容易出現(xiàn)混亂、擁擠的情況，這些復雜因素的存在會大大增加疏散的難度。聚集人口多，疏散路線復雜，人在緊急情況下體質及速度不同容易造成相互擁擠、碰撞或流動停滯。流動停滯阻礙了從兩側擠入的人流，使群集密度增加，形成拱形人群，當拱形群集密度達到13人/m2以上時，由于某一側力量較強而使拱崩潰，此時，人員突然移動，很容易失去平衡或絆倒，舊的拱破壞不久，新的拱又形成，如圖1.1所示[2]。圖1.1成拱及崩潰再次，高層建筑中的消防設施是一項重要的投入，但現(xiàn)實生活中“重投入輕管理”的現(xiàn)象比較普遍，高層建筑一旦經(jīng)消防機構驗收合格投入使用后，建筑中的消防設施往往就會被拋棄一旁，不管理、不開通、不維護、不保養(yǎng)的狀況較為普遍：一些高層建筑在日常管理中安全門及疏散通道上鎖或不開通的現(xiàn)象比較常見；管理認識不到位，消防控制中心不配備專門值班人員、值班人員不懂設施的基本操作方法及維護保養(yǎng)、日常不按規(guī)定定期對設備進行檢測和保養(yǎng)等等，使這些現(xiàn)代化的消防設施控制系統(tǒng)不能發(fā)揮其應有的作用；硬指標問題也很多，應急照明疏散指示標志“不應急”；閉門器常修常壞；樓梯間不暢通，部分建筑封閉樓梯間作為雜物間堆放東西，高層的樓梯間最大的作用是發(fā)生意外事故后充當應急逃生的通道。而這種狀況會導致一旦發(fā)生險情，阻礙人員疏散，造成擠壓傷害。1.2課題研究的必要性在建筑設計中，理論和實際存在很大的差距，為保證火災時人員疏散安全，就要結合高層建筑火災特點，從疏散人員自身因素、高層建筑設計、高層建筑管理等多方面考慮，建立合理的疏散體系，保證其有效性和可靠性。影響高層建筑人員疏散的因素是多方面的。高層建筑一般為人員密集型場所，由于高層建筑流通人數(shù)較多，疏散設施承載大，對疏散進行組織管理比較困難；高層建筑人員多，樓道及逃生通道狹窄，發(fā)生火災時疏散困難，很容易發(fā)生擁堵，易造成群死群傷事故；高層建筑容積高，體積大，疏散線路難以明確，人員來往多，對安全出口、疏散樓梯的位置不熟悉；室內可燃物多，用電設備復雜，線路錯綜復雜，發(fā)生火災時，煙氣中的CO和HCN等有害氣體，能在短時間內造成人中毒或死亡。此外，自防自救能力低也是造成群死群傷的主要原因。從火災發(fā)展蔓延規(guī)律來看，火災會在很短的時間內對人造成致命的傷害，往往在消防隊到達之前，就已經(jīng)傷亡大半了。高層建筑一旦發(fā)生火災后，大量的有毒、有害氣體迅速蔓延至樓上，易造成人員窒息受傷或死亡。人群在疏散過程中，其群集行為規(guī)律造成成拱甚至崩潰時，人員傷亡是極其慘重的。高層建筑的應急疏散措施只有保持了高度的有效性和可靠性，才能在火災發(fā)生時最大限度地減少人員傷亡與財產(chǎn)損失，因此，建立高層建筑的安全疏散評價模型非常必要。1.3國內外研究現(xiàn)狀人員安全疏散是高層建筑火災安全設計中需要考慮的第一目標，人員安全疏散評估方法的研究一直是火災安全學中的一個熱門方向。20世紀80年代起，隨著計算機的發(fā)展，開發(fā)了許多用以描述建筑疏散特性的模型。有關文獻統(tǒng)計，已經(jīng)完成的和正在開發(fā)的不同的疏散模型有22種之多。總體上，這些模型都可歸結為網(wǎng)絡節(jié)點模型，即建筑的各部分的空間布局用網(wǎng)絡來表示。網(wǎng)絡中不同節(jié)點處的人員用不同的時間區(qū)間來模擬。近年來，國外研究機構開發(fā)出一些高水平的人員安全疏散模型，眾多的消防安全工程師利用這些分析設計工具對各類建筑中人員的安全疏散進行評估，取得了令人囑目的效果。如由美國Francis開發(fā)的預測最小理論疏散時間的網(wǎng)絡模型EVACNET+、由Stahl開發(fā)的火災行為模型BFIRES-II、由Alvord開發(fā)的疏散與救援模型，還有BGRAF；CRISP；DONEGAN'SENTROPYMODEL；EGRESS；E-SCAPE；EXITT；MAGNETMODEL；PAXPORT；SIMULEX；TAKAHASHI'SMODEL；VEGAS；EVACNET(Kisko，1985)，WAYOUT(Firecalc，1993)，EVACSIM(Drageretal，1992)，EXIT89(Fahy，1993)等網(wǎng)絡模型及EXODUS、ASERI(VolkerSchneider)、AEAEGRESS、SGEM等可以描述樓房內每一人員的運動提供虛擬顯示的模型[3,4]。目前，高層建筑的防火設計必須符合各種規(guī)范的要求，安全疏散方面在許多不同的規(guī)范中都有描述，比如：疏散樓梯的數(shù)量、到達樓梯的距離、樓梯的寬度、防排煙設施、內部裝修材料等。但是，我國現(xiàn)行標準中缺少與之配套的性能指標和評價方法，這主要是由于我國目前的防火設計執(zhí)行的是“指令性”規(guī)范的原因。因此，對安全疏散水平的評價方法研究就顯得十分重要，這意味著一個建筑設計雖然沒有完全符合安全疏散方面的規(guī)范，但是在滿足了一定的安全水平時也應當獲得認可，這也就是“性能化”防火設計思想的具體應用。“性能化”防火設計是20世紀80年代以后國際上流行的一種設計方法，也是我國在該領域的發(fā)展趨勢[5]。從目前國內形勢來看，也有很多人對人員的應急疏散做了相關的研究。香港城市大學與武漢大學合作，建立了一個基于局部細網(wǎng)格和個體描述的過程模擬模型——SGEM；東北大學近十年來一直在進行人員疏散群集行為規(guī)律模擬研究，已經(jīng)發(fā)表了很多文章；中國建筑科學研究院建立一個地下商業(yè)街人員疏散模型，屬于粗網(wǎng)格群體描述的最優(yōu)化模型；公安部天津消防所建立了一個地下商場人員疏散模型，也屬于粗網(wǎng)格群體描述的最優(yōu)化模型；中國科技大學火災科學國家重點實驗室也建立了一個人員疏散模型，從現(xiàn)有資料看應該屬于基于細網(wǎng)格和個體描述的過程模擬模型。北京市勞動保護科學研究所計算機仿真研究室結合所承擔的多項科研項目，先后與中國科技大學火災科學國家重大實驗室和英國格林威志大學火災安全工程研究室合作，對應用人員疏散計算機模擬技術定量評價人員密集場所的城市典型公共場所的方法進行研究[6]。目前，我國還沒有正式的高層建筑火災應急疏散的評價模型?；诟邔咏ㄖ馂娜藛T安全疏散的評價指標研究，主要是定性評價的研究，評價結果旨在于人員疏散安全程度的差異，不能確定人員安全疏散危險性程度，也不能評價各高層建筑應急疏散的優(yōu)劣。定量分析評價能夠確定人員安全疏散的危險性程度，但相關研究還比較少。劉愛華等人針對高層建筑火災危險的特點，通過對火災場景的設定，從消防對策的角度對火災進行了階段劃分，并針對每個階段運用了事故樹和事件樹的方法進行了事故分析，為建筑火災風險評估奠定了基礎。王振，劉茂通過采用區(qū)間層次分析法確定了影響高層建筑物火災因素的重要性排序。在人員的疏散研究中運用了概率分析法和性能化安全疏散設計評估等方法。例如，馬征的《公眾聚集場所人員安全疏散性能化設計與評價》[7]。模糊綜合評價法在人員疏散也得到了廣泛的應用。例如，李樹清、肖國清的《圖書館安全疏散措施模糊綜合評價》[8]，楊高尚、安永林的《公路隧道火災時人員疏散的安全評價》[9]，伍愛友、施式亮的《大型公用建筑火災時人員應急疏散評價模型研究》等等。1.4本論文的工作隨著社會的進步，人們對安全疏散的考慮越來越多，就目前高層建筑的安全疏散指標體系還有待進一步完善。對一座建筑進行客觀科學的評價，需要建立一個科學的評價體系，選擇合理的評價方法。本文根據(jù)高層建筑火災的特點，分析高層建筑火災安全疏散的影響因素，建立安全疏散措施評估因素集，應用層次分析法獲得評估因素的權重，提出高層建筑火災應急疏散措施的模糊綜合評價的模型及評價等級的確定方法。力求在建立科學合理評價指標體系的基礎上，用模糊綜合評價法對高層建筑的人與疏散權重因素進行優(yōu)化，建立一個更完善的評價指標體系，為高層建筑的性能化防火設計以及高層建筑管理提供切實可行的參考依據(jù)。通過對高層建筑安全疏散的安全評價，首先可以及時發(fā)現(xiàn)火險隱患和消防設備上存在的問題，以便及時進行整改；其次，能夠改善、和鞏固高層建筑疏散的安全環(huán)境，使人的生命得到保障；再次，通過安全評價可以將信息反饋給設計、施工單位，以提高高層建筑火災中疏散的安全性，減少人員的傷亡和財產(chǎn)損失。同時其評價結果也為相關部門高層建筑應急預案的制定、性能化防火設計以及管理提供切實可行的參考依據(jù)。此外該方法也為評比不同評價對象的安全疏散措施效果及存在的問題提供可行的思路和參考。

高層建筑火災時應急疏散評價指標體系的建立2.1評價指標的選取原則建立合理的評價指標體系是高層建筑火災應急疏散安全性進行有效評價的前提，是應急疏散安全性評價中一項非常重要的基礎性工作和核心內容。評價指標體系不能太細太復雜，要簡明規(guī)范、實施便捷。因此，高層建筑火災應急疏散安全性評價指標體系的建立，應遵循以下幾條原則[10]：2.1.1系統(tǒng)性原則評價指標之間、評價指標與安全疏散評價整體結果是一個有機的綜合體。高層建筑火災應急疏散安全性評價系統(tǒng)結構復雜，各子系統(tǒng)之間相互影響、相互制約。評價指標的系統(tǒng)性就是要全面涵蓋影響安全疏散各方面的因素，圍繞同一目的，依照高層建筑的特點和火災特性，將評價系統(tǒng)的目的性、相關性、層次性、整體性組合起來，建立一個簡介、有序、清晰的評價指標體系，能夠準確評價應急疏散的安全性。2.1.2科學性原則指標體系結構的擬定、指標的選擇必須有可靠的、客觀的依據(jù)。高層建筑應急疏散的安全性同樣具有自然規(guī)律的屬性，具有絕對的確實性，這就要求對其評價指標具有科學性和客觀性。評價指標必須通過客觀規(guī)律、理論知識分析獲得，形成經(jīng)驗與知識互補。科學性還必須保證評價指標的概念和外延明確性，對一些模糊性指標，即使無法做到其外延明確，也必須保證其概念正確，不至于混淆。因此，只有評價指標的科學性、可靠性，才能保證安全疏散評價的科學性和可靠性。2.1.3主導性原則評價構成要素數(shù)量應適當，能夠反映出各因素之間的差異，以降低評價的負擔。2.1.4可操作性原則評價指標的選取要充分考慮到數(shù)據(jù)采集實際可操作性、建筑規(guī)范和實際情況，這樣才能保證評價的準確性和可行性。2.2評價指標體系的確定本文以我國相關的法律、法規(guī)為依據(jù)，根據(jù)事故致因理論分析及上述評價指標的選取原則，綜合考慮人、物、管理和環(huán)境等4M因素,在實地調查研究和查閱相關文獻的基礎上，結合高層建筑應急疏散設計、有關消防專家測評和問卷抽樣調查，構建了在高層建筑火災時影響人員安全疏散因素的評價指標體系。指標體系分為安全疏散設施、安全疏散引導系統(tǒng)、疏散線路和管理4大類一級指標，每個一級指標又分為若干個二級指標和三級指標，如表2.1所示。安全疏散設施是保障人員安全疏散的重要基礎，也是建筑設計的硬性規(guī)定，在人員疏散中直接影響疏散效果；安全疏散引導系統(tǒng)和安全疏散設施在人員安全疏散中具有相同的地位和作用；引導系統(tǒng)設置的合理性直接影響人員疏散；在高層建筑火災中，疏散路線的選擇，人員的素質及其管理也是影響安全疏散的重要因素。表2.1高層建筑火災應急疏散評價指標體系

疏散措施A安全疏散設施B1安全出口C1安全出口寬度D1安全出口數(shù)量D2安全疏散距離D3設置合理性D4疏散樓梯C2樓梯寬度D5樓梯形式D6樓梯間防排煙系統(tǒng)D7樓梯粗糙度D8樓梯梯度D9疏散走道C3疏散走道寬度D10疏散走道形式D11走道內門開啟性能D12走道隔墻耐火性能D13安全疏散引導系統(tǒng)B2應急照明C4供電時間D14最低照度D15設計部位合理性D16疏散指示標志C5疏散指示標志位置D17疏散指示標志距離D18醒目程度D19應急廣播C6應急廣播數(shù)量D20額定功率D21設計部位合理性D22火災自動報警系統(tǒng)C7探頭布置位置D23探頭布置間距D24傳遞信號可靠度D25續(xù)表2.1高層建筑火災應急疏散評價指標體系疏散措施A疏散線路B3疏散路線簡潔性C8疏散路線靈活性C9明顯的指示標志C10管理B4疏散預案C11疏散計劃D26職責分配D27日常管理C12疏散設施的檢查D28疏散設施的維護D29明顯的疏散標志D30工作人員的訓練C13宣傳教育D31疏散演習D32

高層建筑火災時應急疏散的評價方法3.1常用的評價方法目前，用于建筑物火災危險性評價的方法有層次分析法、模糊綜合評價法等方法。3.1.1模糊綜合評價法模糊綜合評價法[13]從定性問題著手，通過研究影響安全的因素及其相互關系，得出量化表示的評價結果，并轉化成定性標準。主要方法是通過構成安全疏散諸因素的主觀評價，根據(jù)統(tǒng)計結果，進行模糊數(shù)學運算，最終的出安全疏散的安全程度。該方法考慮到安全疏散能力本身處于一種不可能精確描述的模糊狀態(tài)，為了將無法精確量化的評價因素的定性結果和人的主觀判斷結果用數(shù)學的形式來表達而引入的一種數(shù)學方法，由多位專家進行評定，再綜合算得評價結果。這種方法需要評價的單元多，比較適用于小型建筑，尤其是建筑建成后的定期檢查評估，評價比較合理、科學。3.1.2層次分析法層次分析法（AnalyticHierarchyProcess，簡稱AHP方法）[14]，是一種定性和定量相結合的、系統(tǒng)化的、層次化的分析方法。它是將與決策有關的元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎之上進行定性和定量分析的決策方法。其特點是在對復雜的決策問題的本質、影響因素及其內在關系等進行深入分析的基礎上，利用較少的定量信息使決策的思維過程數(shù)學化，從而為多目標、多準則或無結構特性的復雜決策問題提供簡便的決策方法，尤其適合于對決策結果難于直接準確計量的場合。應用這種方法，決策者通過將復雜問題分解為若干層次和若干因素，在各因素之間進行簡單的比較和計算，就可以得出不同方案的權重，為最佳方案的選擇提供依據(jù)。3.1.3概率分析法概率分析法[15]是以影響安全疏散的變量為隨機變量，以逃生概率作為安全疏散評價指標，基于可靠性理論，考慮各因素的隨機性，給出了一個以逃生概率為評價指標的疏散可靠算法，可以用來評價室內人員在火災發(fā)生后的安全程度。概率分析法考慮到現(xiàn)行的防火規(guī)范中并未給出評價疏散安全的定量指標，影響安全疏散的各種因素又具有一定的不確定性，給出一個以逃生概率為評價指標的可靠算法。這種方法適用于一般簡單的、小型的建筑。對于高層建筑來說，由于疏散路線復雜，計算量大，容易出錯使評價結果不準確，所以不宜采用。3.1.4基于性能化安全疏散設計的評估方法該評估方法由火災中煙氣的性狀預測和疏散預測兩部分組成。煙氣性狀預測就是預測煙氣對人員的疏散造成影響的時間，目前常用于分析火災煙氣運動特性和對由于煙氣導致的危險時間進行預測的模型有區(qū)域模型、場模型、網(wǎng)絡模型及幾種模型的結合。該方法考慮到現(xiàn)在建筑的大型化和一些特殊建筑（如央視大樓、國家大劇院、鳥巢和奧運體育場館等），難以依據(jù)現(xiàn)行的規(guī)范進行評估，為大型及特殊建筑提供了一種新的解決方案。3.1.5邏輯分析法事件樹分析法事件樹分析法（EventTreeAnalysis，簡稱ETA方法）是一種從原因到結果歸納的分析方法。它是從一個起因事件開始，按照事故發(fā)展過程中事件出現(xiàn)與不出現(xiàn)，交替考慮成功與失敗兩種可能性，然后再把這兩種可能性又分別作為新的起因事件，堅持分析下去，直到分析最后結果為止。其特點是能夠看到事故發(fā)生的動態(tài)發(fā)展過程。在進行定量分析時，各事件都要按條件概率來考慮，即后一事件是在前一事件出現(xiàn)的情況下出現(xiàn)的，后一種事件選擇某一種可能發(fā)展途徑的概率是在前一事件做出某種選擇的情況下的條件概率。事故樹分析法事故樹分析法（FaultTreeAnalysis，簡稱FTA方法）是具體運用運籌學原理對事故原因和結果進行邏輯分析的方法。事故樹分析法先從事故開始，逐層次向下演繹，將全部出現(xiàn)的事件，用邏輯關系聯(lián)成整體，將能導致事故的各種因素及相互關系，作出全面、系統(tǒng)、簡明和形象的描述。對于火災事故，通常是通過事故樹分析，經(jīng)過中間聯(lián)系環(huán)節(jié)，能將潛在原因和最終事故聯(lián)系起來，這樣可以查清事故責任，也為采取整改措施提供依據(jù)。通過對原因的邏輯分析，可以分清導致事故原因的主次，原因組合單元，這樣控制住有限的幾個關鍵原因，就能有效地防止重大火災事故發(fā)生，提高管理的有效性，節(jié)約人力物力。3.2評價方法的選擇層次分析法的特點是容易理解、便于掌握，評價過程簡單，屬于定性分析。但定性評價方法往往依靠經(jīng)驗，帶有一定的局限性，安全評價結果有時因參加評價人員的經(jīng)驗和經(jīng)歷等有很大的差異。同時由于安全評價結果不能給出量化的危險度，因此不同類型的對象之間安全評價結果缺乏可比性。模糊綜合評價法是根據(jù)一定的算法和原則，對生產(chǎn)過程中的各個因素及相互作用的關系進行賦值，從而算出一個確定值的方法。類似于美國（DOW）化學公司的火災、爆炸指數(shù)法，英國帝國化學公司的蒙德評價法，日本的六階段危險評價方法和我國的易燃、易爆、有毒危險源評價方法等等。概率分析法、邏輯分析法是建立在大量的實驗數(shù)據(jù)和事故統(tǒng)計分析基礎之上的，因此評價結果的可信度較高。但該類評價方法大部分要求數(shù)據(jù)準確、充分，分析過程完整，判斷和假設合理，一些評價方法需要準確的給出基本致因因素的發(fā)生概率，顯然這對一些復雜、存在不確定因素的系統(tǒng)是十分困難的。層次分析法帶有強烈的主觀性，影響評價結果的準確性。傳統(tǒng)的概率論方法是以與事故有關的基本事件的發(fā)生概率已知為前提的，當分析過程中由于各種各樣的原因導致基本事件的概率未知時，基于概率論的方法就顯得無能無力。事故樹、事件樹以及原因—后果分析方法是比較有代表的邏輯分析方法，但這類方法建樹復雜，需要考慮的因素多，數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量大；大型故障樹的最小割集數(shù)量極大，定量分析困難，且管理因素之間及其與直接事故原因之間的關系很難用簡單的“與”、“或”邏輯關系準確描述；對間接隱患也不好進行邏輯分析。然而建筑物尤其是結構復雜的高層建筑來說，火災影響因素多，錯綜復雜，顯然利用邏輯分析方法對其安全疏散進行評估是行不通的；基于性能化安全疏散設計的評估方法適用于大型化或特殊的建筑。采用層次分析法確定評價指標的權重，運用模糊綜合評價法對高層建筑火災應急疏散評價，有效地避免了主觀意識的影響和硬性尺度衡量的缺陷，使其評價結果不至于偏離客觀真實狀況，評價比較科學、合理。因此，筆者認為只利用某一種單一的安全評價方法不能較為合理地對高層建筑場所進行評價分析。應該采用半定量的安全評價方法，即利用層次分析法和模糊綜合評價法相結合的評價模式來完成對高層建筑場所的安全評價分析。

高層建筑火災應急疏散評價模型4.1評價指標權重的確定4.1.1判斷矩陣的建立安全疏散措施評估因素權重集的確定采用了模糊層次分析法（FAHP），在元素進行兩兩比較時，采用了表4.1所示的標度方法。如元素ai和aj相比較，記比較的結果為bij，表示元素ai和元素aj相對上一層元素T進行比較時，ai和aj具有模糊關系“…比…強烈重要”的隸屬度。根據(jù)上述標度方法和專家判斷的結果可建立模糊判斷矩陣B=（bij）n×n。矩陣B表示針對上一層元素，本層次與之有關元素之間相對重要性的比較。本文利用建筑設計及消防專家組成的專家組進行判斷來確定模糊判斷矩陣B。表4.1兩因素比較標度取值表標度含義1i和j因素相同重要3i比j因素稍微重要5i比j因素明顯重要7i比j因素強烈重要9i比j因素極端重要2,4,6,8以上判斷之間的中間狀態(tài)對應的標度值倒數(shù)決策者進行兩兩指標之間重要程度的比較，得到比較矩陣A：（4.1）4.1.2評價指標權重的計算判斷矩陣各元素采用1-9及其倒數(shù)標度法確定后，需要進一步確定n個元素A1，A2，…An的重要性程度，并對判斷矩陣進行一致性檢驗。計算各元素重要性權重向量和特征根的方法有“和積法”和“方根法”等。本文選用“和積法”計算，具體計算步驟如下[16]：步驟1：將判斷矩陣A每一列正規(guī)化；i，j=1，2，…，n（4.2）步驟2：將A=按行加總得；（4.3）步驟3：將步驟2所得的行和向量正規(guī)化，得權重向量W；i=1，2，…，n（4.4）步驟4：解出判斷矩陣的最大特征值；=i=1，2，…，n（4.5）步驟5：判斷矩陣的一致性檢驗，一致性的判據(jù)為：即認為A的不一致程度在容許范圍內，可用其特征向量作為權重向量。否則要重新進行成對比較，對A加以調整。其中，CI為一致性指標（4.6）RI為隨機一致性指標，是多次（>500次）重復進行隨機判斷矩陣特征值的計算后取算術平均值得到的。如表4.2給出了1～10階矩陣的隨機一致性指標RI的數(shù)值。表4.2隨機一致性指標RI的數(shù)值n12345678910RI0.0000.0000.5800.9001.1201.2401.3201.4101.4501.4904.2建立評價指標的評語集在評價某個對象時，可以將評價結果分成一定的等級，設評價等級集合，則每個等級對應一個模糊子集，具體等級可以依據(jù)評價內容用適當?shù)恼Z言描述。一般情況下，評價等級數(shù)n取3-7之間的整數(shù)。如果n過大，那么語言難以描述且不易判斷等級歸屬；如果n太小，又不符合模糊綜合評價的質量要求。n取奇數(shù)的情況較多，因為這樣可以有一個中間等級，便于判斷評價對象的等級歸屬。在安全疏散措施綜合評價中，將評語集取V?！昂芎谩敝赴踩枭⒋胧┠軡M足安全疏散要求并有較大程度的冗余；“較好”指能滿足安全疏散要求并有一定程度的冗余；“一般”指基本能滿足安全疏散要求；“較差”指不能完全滿足安全疏散要求；“很差”指存在嚴重的安全疏散缺陷，須立即采取措施。模糊綜合評判的目的就是在綜合考慮所有因素的基礎上，從評語集中選出一個最佳的評判結果。即評判結果是從V中得出一種最合乎現(xiàn)場實際的“安全疏散措施狀況”。表4.3評價等級對應的分數(shù)評價等級V很好V1較好V2一般V3較差V4很差V5對應的分值區(qū)間90-10080-8960-7950-590-494.3單因素模糊評價單因素模糊評價[17,18]，即對指標內諸因素的評定，是一種模糊映射f：U→V。對于數(shù)量型指標可以根據(jù)評價指標和評價標準的要求建立隸屬度函數(shù)，然后對于評價指標分別給出評價方案的隸屬度，再把每個單因素的隸屬度組合起來得到隸屬度矩陣。由于高層建筑火災時疏散措施危險性評價指標多為定性的，指標具有模糊和非量化的特點，很難用精確的數(shù)字來表示，只能采用模糊數(shù)學的方法對模糊信息進行量化處理。由于等級比重法具有簡單、方便、實用的特點，非常適合定性指標評價，因此，本文采用等級比重法（又叫實驗統(tǒng)計法）確定指標隸屬度。具體過程是：請一組專家進行試驗，每一人次試驗是要在表格中打勾，且對每個因素僅打一個勾（即每行打一個勾），見下表4.4。最后統(tǒng)計出各個格子中打勾的頻率，得到專家組對于每個單因素的評判結果。表4.4等級比重法的評價表評語等級很好較好一般較差很差因素1√因素2√……因素m√如果參加評判的專家有M個，對指標Uij進行考評，且每個指標對應一個評價等級，考評結果中有N1，N2，N3，N4，N5人分別評其為很好，較好，一般，較差，很差，則指標Uij的等級隸屬度分別為，，，，，如此即可得到指標Ui中所有因素的隸屬度評價矩陣：例如，請100位專家對“疏散樓梯”進行評判，分別有50，30，10，5，5人的評判為“很好”，“較好”，“一般”，“較差”，“很差”，則對“安全管理”這一單因素的評判為(0.50，0.30，0.10，0.05，0.05)。4.4一級模糊綜合評價若第i類的因素集的權重集，那么第i類因素的一級模糊綜合評價Bi為式中Ai表示第i類的因素集的權重向量；°表示模糊算子；Ri表示第i類所用因素的模糊隸屬度矩陣；Bi表示第i類因素的一級模糊綜合評價結果。當模糊向量A和模糊關系矩陣R為已知時，作模糊變換來進行綜合評價，下式為模糊綜合評價的初始模型。B=AR（4.7）式中，A表示評價因素的權重集；“”表示模糊算子；R表示隸屬度矩陣。模糊算子的運算模型常用的有四種，各種模型都有一定的適用范圍，其中屬于“加權平均型”算子。算子在運算時依權重大小對所有元素進行兼顧，既突出了主要因素，又統(tǒng)籌兼顧了其他因素，評價結果體現(xiàn)了評價對象的整體特征，因此常被稱為“加權平均型”，比較適合于整體指標的優(yōu)化，本文使用該運算模型進行高層建筑火災人員安全疏散危險性的模糊綜合評價實例計算。4.5多級模糊綜合評價影響高層建筑人員疏散的因素較多，又都具有模糊性，而且各因素之間還有層次之分，如果采用一級綜合評價，不僅其因素較為龐大，而且由于因素較多使得模糊評價矩陣中的數(shù)值相對較小，這樣就難以比較事物之間的優(yōu)劣次序，得不到有意義的評價結果。在實際應用中，可以把評價因素論域按照某些屬性分成幾類，先對每一類（因素較少）作綜合評價，然后再對評價結果進行“類”之間的高層次的綜合評價。B1多級綜合評價[19]是從最低一級開始，逐級計算得出上一級的隸屬度評價矩陣，最終計算出最上一級的綜合評價矩陣，它反映了客觀事物因素之間的不同層次，避免了因素過多，因素重要程度模糊子集難以分配的弊病。二級綜合評價的過程如圖4.1B1AB1RB1AB1RB1AB2B2BAAB2RB2BBAAB2RB2B3RAAB3RB3B4AB3RB3B4AB4AB4RB4圖4.1二級模糊綜合評價當模糊向量A和模糊關系矩陣R為已知時，作模糊變換得到評價對象的評價向量B，如下所示：=（4.8）其中，R中不同的行反映了評價對象從不同的單因素來看對各等級模糊子集的隸屬程度，用權向量A將不同的行進行綜合就可得到該評價對象從系統(tǒng)總體上來看對各等級模糊子集的隸屬程度，即模糊綜合評價向量B。4.6評價等級的確定實際應用中，為了充分利用模糊總評價結果B的信息，把各等級的評價參數(shù)和評價結果B進行綜合考慮，使得評價結果更加符合實際。實際應用中，一般給各種等級規(guī)定某些參數(shù)作為評級標準，在此將高層建筑安全疏散評價等級分為5級。1級：應急疏散危險性非常??；2級：應急疏散危險性很??；3級：應急疏散危險性一般，若某環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題就有可能引發(fā)安全事故；4級：應急疏散危險性很大，應及時采取預防措施；5級：應急疏散危險性非常大，應加強消防安全管理并對局部危險部位進行整改，以預防安全事故的發(fā)生。見表4.5。表4.5高層建筑火災人員疏散安全評價等級參數(shù)等級人員疏散危險性評價數(shù)值1級非常小90—1002級很小80—893級一般60—794級很大40—595級非常大40以下（4.9）式中，f為高層建筑火災人員疏散危險性評價分值；ei為各指標評價等級對應的分數(shù)。

5應用舉例5.1案例的基本情況鹿鳴小區(qū)3號樓，位于甘肅省蘭州市東城區(qū)，建于2003年，建筑面積7680m2，共24層，層高2.9m，建筑體為鋼筋混凝土框架結構，耐火等級為一級，主要用于居民住宅，可同時容納360人。其中一層為中廳。樓內共兩個樓梯，分別位于大樓的兩側。電梯兩部，位于建筑物中部，靠近樓梯設置。該建筑設計了室內外消火栓系統(tǒng)，水壓約為0.5Mpa。該樓采用自然排煙。建筑走道為穿堂式，走道寬1.7m，排煙方式為自然排煙。建筑走道上設計了應急照明及疏散標志，有兩個疏散出口，樓內各層均配置了若干個干粉滅火器。疏散樓梯排煙也為自然排煙。5.2評價指標權重的確定根據(jù)指標體系層次結構（表2.1所示），設安全疏散設施、安全疏散引導系統(tǒng)、疏散線路、消防安全管理水平這四個準則層指標分別為B1、B2、B3、B4，判斷矩陣A為：A=采用“和積法”的計算步驟，計算判斷矩陣A的權重向量為：Wi=由式=計算最大特征根：====4.068進行一致性檢驗：CI===0.001查得n=4時，CR=0.90，則==0.001<0.1所以，判斷矩陣的不一致程度在容許范圍內，可用其特征向量作為權重向量。計算結果見表5.1～5.5。表5.1A判斷矩陣AB1B2B3B4CI/CRB111220.3590.0010.001B211120.270B31/21120.232B41/21/21/210.137表5.2B1指標層指標權重計算判斷矩陣B1C1C2C3CICRC11120.42700C21110.310C30.5110.262表5.3B2指標層指標權重計算判斷矩陣B2C4C5C6C7CICRC411/2210.22600C521320.387C61/21/311/20.158C711/2210.226表5.4B3指標層指標權重計算判斷矩陣B3C8C9C10CICRC81210.34100續(xù)表5.4B3指標層指標權重計算判斷矩陣B3C8C9C10CICRC91/211/30.16700C101310.491表5.5B4指標層指標權重計算判斷矩陣B4C11C12C13CICRC1111/21/30.16700C122110.341C133110.491以上表格中代表判斷矩陣中各指標因素的權重值，是描述各指標重要程度的量。CI/CR代表的是一致性的檢驗方法，在此認為只要結果滿足CI/CR<0.1，就認為所得比較矩陣的判斷結果可以接受。根據(jù)對高層建筑火災應急疏散危險性各層指標權重值的計算，對指標權重用向量的形式表示出來：高層建筑火災應急疏散評價指標體系的權重向量WA=(0.359，0.270，0.232，0.137)T安全疏散設施的權重向量WAB1=(0.427，0.310，0.262)T安全疏散引導系統(tǒng)的權重向量WAB2=(0.226，0.387，0.158，0.226)T疏散路線的權重向量WAB3=(0.341，0.167，0.491)T管理的權重向量WAB4=(0.167，0.341，0.491)T用同樣的方法可獲得三級指標的權重值，具體結果見表5.6。表5.6高層建筑火災應急疏散措施危險性評價統(tǒng)計表AB權重C權重D權重評語等級很好較好一般較差很差疏散措施A安全疏散設施B10.359安全出口C10.427安全出口寬度D10.230.00.0安全出口數(shù)量D20.2700.00.0安全疏散距離D30.3590.00.0設置合理性D40.1370.00.0疏散樓梯C20.310樓梯形式D50.150.00.0樓梯粗糙度D60.1030.00.0樓梯寬度D70.2140.00.0樓梯梯度D80.1760.00.0樓梯間防排煙系統(tǒng)D90.3470.00.00.00.50.5續(xù)表5.6高層建筑火災應急疏散措施危險性評價統(tǒng)計表AB權重C權重D權重評語等級很好較好一般較差很差疏散措施A安全疏散設施B10.359疏散走道C30.262疏散走道形狀D100.1980.00.0走道隔墻耐火性能D110.1620.00.0走道內門開啟性能D120.3620.00.0疏散走道寬度D130.270.00.0安全疏散引導系統(tǒng)B20.270應急照明C40.226供電時間D140.2620.00.0最低照度D150.3100.00.0設計部位合理性D160.4270.00.0疏散指示標志C50.387醒目程度D170.2320.00.0疏散指示標志位置D180.4450.00.0疏散指示標志距離D190.3210.00.00.00.30.7應急廣播C60.158額定功率D200.2320.00.01.00.00.0設計部位合理性D210.4450.00.0應急廣播數(shù)量D220.3210.00.0火災自動報警系統(tǒng)C70.226探頭布置位置D230.3000.00.0探頭布置間距D240.3000.00.0傳遞信號可靠度D250.4000.00.0疏散線路B30.232疏散路線簡潔性C80.3410.00.0疏散路線靈活性C90.1670.00.0明顯的指示標志C100.4910.00.0管理B40.137疏散預案C110.167疏散計劃D260.4600.00.0職責分配D270.5400.00.0日常管理C120.341疏散設施的檢查D280.2620.00.0疏散設施的維護D290.3100.00.0應急疏散制度D300.4270.00.0續(xù)表5.6高層建筑火災應急疏散措施危險性評價統(tǒng)計表AB權重C權重D權重評語等級很好較好一般較差很差疏散措施A管理B40.137工作人員的訓練C130.491疏散演習D320.5600.00.00.0隸屬度評價矩陣的確定本文采用等級比重法確定評價指標的隸屬度，即請10位消防專家對每個評價指標相對于不同的評語等級打分，確定隸屬度評價矩陣RCi。例如：安全出口評價指標的隸屬度見表5.7，同理，運用等級比重法可得出其他三級指標的隸屬度，各評價指標具體評價結果見表5.6。表5.7安全出口模糊評價評價指標權重評價指標等級很好較好一般較差很差安全出口寬度0.2300安全出口數(shù)量0.27000.40.600安全疏散距離0.35900.70.300設置合理性0.137005.4一級模糊綜合評價本文將影響高層建筑火災應急疏散的因素分成三個層次進行多級模糊評價。首先對十三個二級指標Ci分別進行一級模糊評價，通過專家對建筑應急疏散的單指標模糊評價結果和層次分析法確定的指標權重，利用式（4.7～4.8）計算一級模糊綜合評價集BCi.如指標安全出口的隸屬度評價矩陣為：RC1=利用層次分析法確定的權重集為：AC1=（0.232，0.270，0.359，0.137）則安全出口的一級模糊評價為：BC1=（0.046，0.512，0.398，0.041，0）如指標疏散樓梯的隸屬度評價矩陣為：RC2=利用層次分析法確定的權重集為：AC2=（0.157，0.103，0.214，0.176，0.347）則疏散樓梯的一級模糊評價為：BC2=（0.052，0.360，0.238，0.174，0.174）如指標疏散走道的隸屬度評價矩陣為：RC3=利用層次分析法確定的權重集為：AC3=（0.198，0.162，0.362，0.276）則疏散走道的一級模糊評價為：BC3=（0.166，0.580，0.253，0，0）如應急照明的隸屬度評價矩陣為：RC4=利用層次分析法確定的權重集為：AC4=（0.262，0.310，0.427）則應急照明一級模糊評價為：BC4=（0，0.093，0.514，0.349，0.042）運用同樣的方法可得到其他一級模糊評價：BC5=（0，0.046，0.362，0.365，0.225）BC6=（0，0，0.595，0.403，0）BC7=（0，0.350，0.530，0.200，0）BC11=（0，0，0.354，0.438，0.208）BC12=（0，0.128，0.407，0.288，0.176）BC13=（0，0，0.132，0.556，0.312）BB3=（0，0.412，0.367，0.187，0.033）5.5多級模糊綜合評價求出各個二級指標Ci的評價矩陣BCi=（bC1，bC2，…，bCi）后，將每個BCi作為一個元素來看，BCi作為它的單指標評價結果，RBi=(BC1，BC2，…，BCi)T進行二級模糊綜合評價，得到二級模糊綜合評價矩陣BB=(bb1，bb2，bb3，bb4)T。如指標安全疏散設施的隸屬度評價矩陣為：RB1=利用層次分析法確定的權重集為：Ab1=（0.427，0.310，0.262）則安全疏散設施的二級模糊評價為：Bb1=（0.258，0.482，0.310，0.071，0.054）如指標安全疏散引導系統(tǒng)的隸屬度評價矩陣為：RB2=利用層次分析法確定的權重集為：Ab2=（0.226，0.387，0.158，0.226）則安全疏散引導系統(tǒng)的二級模糊評價為：Bb2=（0.000，0.118，0.470，0.329，0.097）如指標管理的隸屬度評價矩陣為：RB4=利用層次分析法確定的權重集為：Ab4=（0.167，0.341，0.491）則管理二級模糊評價為：Bb4=（0.000，0.044，0.263，0.444，0.248）求出各個一級指標Bi的評價矩陣BBi=（bb1，bb2，bb3，bb4）后，將每個Bi作為一個元素來看，Bbi作為它的單指標評價結果，RA=(Bb1，Bb2，Bb3，Bb4)T進行三級模糊綜合評價，得到高層建筑火災應急疏散危險性評價矩陣BA=(bb1，bb2，bb3，bb4)T。模糊評價矩陣R為：R=三級模糊綜合評價為：BA=ARA==（0.093，0.307，0.320，0.219，0.087）5.6評價結果的分析處理本文使用該運算模型計算高層建筑火災應急疏散評價分值，并對不同的評價等級采取相應安全措施。利用公式（4.9）可得該高層建筑火災應急疏散評價分值：=0.09395+0.30785+0.32070+0.21955+0.08725=72根據(jù)安全疏散等級對應的分值，得出該高層建筑火災應急疏散安全等級為3級，疏散安全為一般，與實際情況基本相符。從二級評價結果來看，管理是影響安全疏散的主要部分。在安全疏散設施、安全疏散引導系統(tǒng)等硬件部分基本正常的情況下，火災中人員疏散的安全性也不一定能夠得到保證。因此，高層建筑消防管理部門要加強對該建筑內部的管理，從軟件和硬件雙方面進行改善。如疏散設施定期維護和檢查，提高疏散預案可行性，完善應急疏散制度等；經(jīng)常對人員進行消防安全教育，如舉行消防知識講座，逃生演練等；健全消防管理制度和應急疏散體制，制定相應的應急預案，調整人員疏散策略，確?；馂闹腥藛T安全、及時、迅速撤離火災現(xiàn)場，至安全區(qū)域。此外，疏散樓梯、防排煙、通信設備存在一些問題，需整改。建筑設計部門應注重消防安全設施設計的合理性，使其能夠發(fā)揮最大的效能。

6結論作為安全事故防范重點的高層建筑，尤其是人員密集的高層建筑，具有疏散時間長、疏散困難等特點。本文分析了人、物、管理和環(huán)境對高層建筑火災應急疏散的影響，根據(jù)評價指標體系建立的基本原則，建立了高層建筑火災應急疏評價指標體系，采用模糊綜合評價法對人員安全疏散措施進行評價，確定疏散措施的危險等級，為相關部門對影響因素采取有效措施提供依據(jù)。以鹿鳴小區(qū)三號住宅樓為例，采用模糊綜合評價方法對其進行了人員安全疏散危險性評價，得出了該建筑的疏散安全等級，通過研究得出以下結論：（1）建立了高層建筑火災安全疏散評估因