李亚兰，门玉明

(长安大学 地质工程与测绘学院，陕西 西安 710054)

随着城市化进程的不断推进，城市人口大幅度增长和城市用地规模的扩展，造成了生态空间与生存空间在用地上的矛盾，地面以上已没有多少可以进行城市扩容的有效空间，因此，地下建筑空间的开发和利用日益受到重视，成为城市发展的必然趋势。地下建筑空间的开发和利用，不仅提高城市容量，满足了人们的生活需求，同时也在缓解城市交通、促进社会经济发展、改善城市环境等问题上发挥了重要作用。 但是，地下建筑与地上建筑相比具有密封性大、出入口少、通风和照明条件差等特点，这使得地下建筑一旦发生火灾，其危害性更大[1-3]。

层次分析法是火灾安全评价中一种常用的方法，它通过分析复杂系统所包含的因素及相关关系，将这些因素按支配关系划分成有序的层次结构，建立准则指标体系，然后通过两两比较，确定每一层中各因素的相对重要性，进而建立判断矩阵。然而在准则指标体系及判断矩阵的建立中往往受到人的主观因素的影响，使计算结果产生较大的偏差。本文将事故树分析法和层次分析法相结合，提高了地下建筑火灾风险分析的准确性和有效性。

1　基于事故树的层次分析法

1.1　地下建筑火灾风险因素分析

目前，造成地下建筑火灾人员伤亡的主要因素有以下几个方面：电气设备、变配电设备、电线存在老化；私拉乱拉电线；超负荷用电；违规用电；消防设施不健全；消防安全疏散不到位；消防检查不及时；消防安全教育不足等。另外，地下建筑由于人员流动性大，缺乏相应的应急救援预案和演练，人员的安全方法意识不强，致使地下建筑火灾发生后的人员伤亡严重。

1.2　构造事故树

本文以地下建筑火灾事故为顶上事件，分析造成人员伤亡的各种原因。事故树分析如图1所示，由顶上事件逐步展开分析，可得到导致事故发生的27个基本事件(表1)。

1.3　构建层次分析模型

从地下建筑火灾事故树中可以看出，影响地下建筑火灾的主要因素可分为4类(防火能力、灭火能力、安全疏散能力和安全管理能力)，以此构建层次分析模型见表2。

1.4 构造判断矩阵

(1)确定判断因子

结构重要度是一个能反映基本事件对顶上事件的影响程度的指标，将各基本事件结构重要度作为二级指标的判断因子，结果见表3，根据层次分析结构模型，可知目标层、准则层、各指标层之间的相互关系，上层因素判断因子为其下层因素判断因子之和。

表1　地下建筑火灾事故树的符号及含义

表2　层次分析模型表

表3　二级指标判断因子

图1　地下建筑火灾事故树分析图

(2)构造判断矩阵

每个准则层因素下都含有一定数量的指标层因素，一级指标层下又含有二级指标层，通过各级指标层判断因子之间的两两比较得到判断矩阵，表4为准则层判断矩阵。同理可得出准则层下各一级指标层的权重大小以及CI值，结合准则层的权重以及一级指标因素的权重，可以得到各个因素的权重(表5)。

表4　利用事故树构造的准则层判断矩阵

由于地下建筑空间相对封闭，一旦发生火灾，就会造成严重的缺氧，而且地下建筑火灾发生时人员逃生方向与烟气扩散方向相同，这就使得地下建筑火灾具有疏散困难的特点；同时由于地下建筑与地面联系少，消防人员灭火进攻路线较少，而且消防人员逆向顶烟从地面进入地下建筑，这使得地下建筑火灾的扑救难度大大提高。因此，防止火灾发生或扩散是控制地下建筑火灾的有效措施。火灾自动报警系统、自动喷淋系统、灭火器系统及人员消防安全素质这些因素在防止火灾扩散方面具有重要的作用，由表5的比较可以看出，火灾自动报警系统、自动喷淋系统、灭火器系统及人员消防安全素质等因素在改进的层次分析法中的排序有较大幅度的提高，这与实际情况相符。这些因素的排名提升也说明改进的层次分析法有利于客观地对各个因素进行评价。

2　改进层次分析法在地下建筑火灾评价中的应用

本文以西安市某地下商场为实例，采用改进层次分析法和模糊综合评价模型相结合的方法对该地下商场安全现状进行综合评价。

表5　传统层次分析法与改进层次分析法权重比较表

2.1　确定评价集

各评价因子安全等级评价集为V={安全，比较安全，一般安全，比较危险，危险}，评价分为5个等级，各等级得分区间为：Ia，b={[100,90)，[90,80)，[80,70)，[70,60)，[60,0]}，各等级评价分数的标准值为95，85，75，65，55。

2.2　确定各级评价指标权重集

通过上节改进层次分析法得到各基本事件的权重，进而确定准则层各因素的权重为：

W=[0.2590.2670.1560.316]。

(1)

一级指标层各因素的权重分别为：

WU1=[0.7320.1610.107]；

(2)

WU2=[0.8750.125]；

(3)

WU3=[0.2860.4280.286]；

(4)

WU4=[0.360.64]。

(5)

2.3　建立评价矩阵

根据评价地下商场的情况及相关资料，结合专家意见对二级指标进行打分，得到评价矩阵：

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

2.4　评价结果

根据最大隶属度原则，对该地下商场火灾风险的各影响因子进行安全性等级模糊综合评价。

2.4.1三级评判

三级评判公式为：

(16)

同理可得出其他评价因子的矩阵向量如下。

建筑设计：

(17)

防排烟系统：

(18)

商场自身灭火能力：

(19)

消防队灭火能力：

(20)

群集特征：

(21)

疏散通道：

(22)

疏散设施：

(23)

规章制度的制定及落实：

(24)

人员能力：

(25)

2.4.2二级评判

(26)

(27)

同理可得出其他评价因子的矩阵向量如下。

灭火能力：

(28)

安全疏散能力：

(29)

安全管理水平：

(30)

2.4.3一级评判

(31)

得：

(32)

V=95×0.239+85×0.283+75×0.283+65×0.141+55×0.054=80.12。

(33)

用级别特征值来判断评价结果的优劣，安全等级为2级(比较安全)，符合实际情况。不存在大的火灾风险，但仍有很多方面需要改进，比如定期进行应急预案的演练、重新调整商铺的数量和布局等以减少火灾荷载密度和事故发生的可能性。

3　结论

本文利用事故树分析法中的基本事件建立层次分析模型，以基本事件的结构重要度系数作为层次分析法两两比较的依据，将这两者结合能提高层次分析法中各级指标权重的准确性，使分析结果更为可靠。火灾自动报警系统、自动喷淋系统、灭火器系统及人员消防安全素质等因素在改进的层次分析法中的排序较传统层次分析法有大幅度的提高，这与实际情况相符，说明改进的层次分析法对地下建筑火灾安全评价及预防措施的制定有一定的实际指导意义。