FTA分析方法在大型商場火災風險預測方面的應用

□ 李志鋒 左秋玲

近年來，我國的商場發生了許多新的變化，已經由過去單一的、小規模的商店，發展為形式多樣、功能復雜的商業群體，集購物、休閑、娛樂為一體的 “shopingmall”、高層綜合商廈、大型超市、大型地下商場不斷涌現。目前，由于偏重經濟效益和不斷追求建筑形式新穎等主、客觀原因，致使這些場所不同程度地存在著管理不善、制度不落實、消防意識差，以及硬件設施不到位、不配套、性能差等火災隱患。

大型商場的火災特點是：空間大，功能復雜，火災荷載大，人員集中，火災時易產生高溫有毒煙氣，人員疏散困難，火災撲救困難等，這都給消防工作帶來了許多新的課題。本文針對大型商場火災的特點，運用事故樹的方法對其火災風險危險性進行預測。

一、火災事故隱患與火災事故的關系分析

美國安全工程師H.W.Heinrich統計分析了55萬起事故之后，提出了事故三角形。根據海因里希的事故法則，可以分析事故所造成的人身傷害程度與事故發生起數之間的關系，即在每330個事故中，會造成死亡、重傷事故1次，輕傷、微傷事故29次，無傷事故300次。

該法則表明：盡管事故的發生是小概率現象，單起事故傷害程度的大小受偶然因素支配，但從大樣本量統計分析，事故是有規律的。如果同類輕微傷害事故或事件多次發生，當達到一定的概率后，必然發生重大傷害事故。為了預防事故的發生，必須分析無傷害事件的原因，在發生重大傷害事故之前，采取預防對策，消除或監控產生事故的根源。按照海因利希法則推論，重大危險源與重大火災隱患及火災事故的關系，可用圖1表示。

圖1 事故隱患與事故關系

二、Fault Tree Analysis分析法

FTA（Fault Tree Analysis）方法又稱事故樹分析法，20世紀60年代初，由美國貝爾研究所首先提出，最初用在導彈的控制系統設計上，為預測導彈發射的隨機失效概率作出了貢獻，以后在波音飛機安全性分析及商用核電站安全分析等方面的應用，均取得了很好的成果。

FTA分析法的主要功能就是發現和查明系統內固有的或潛在的危險因素，明確系統的缺陷，為改進人機系統的安全設計與制定安全技術措施提供依據，其中發生概率最大的事故就是系統的薄弱環節，找出這種事故模式就可知道應采取措施加強薄弱環節，即減小這種事故模式的發生概率，從而提高系統的可靠性。還可以判明人機系統中事故發生的重點環節以及關鍵部位，為操作人員提供作業控制的要點尋找導致系統事故的全部事故模式。

FTA分析法中計算頂上事件的概率，通常先求出導致頂上事件發生的最小基本事件的集合，即先求事故樹的最小割集。每個最小割集對應于一種事故模式。一種事故樹的最小割集有若干個，各最小割集即是事故最可能的危險源。

目前，新型的高層商業樓由于人員較多、裙房體量大、沿街鋪面多、用途功能復雜等特點，其潛在的火災發生概率相當大。因此，對其進行火災危險性分析對有效減少火災的發生是十分重要的。

三、實例分析

某商場共有七層，一至六層為主營業區。首層比較寬敞，絕大部分商品可燃性不強；二層主要經營電視、音響等家電產品；三至五層經營的商品多為服裝、鞋帽和家具等易燃品；六層主要為服裝生產廠家的展銷區，其服裝齊全，多為皮、毛、絲綢、化纖等材料，很多衣物掛在架上，并且連成一片；七層為商場的辦公區，根據需要使用輕質建筑材料，分隔為許多小間辦公室和若干會議室。

該商場設有自動扶梯，將一至六層連起來。大樓內共安裝了三部電梯，兩部為普通電梯，位于大樓西北角，主要供貨運用，一部為消防電梯，位于大樓東南角。主樓梯設在大樓的東側為敞開式樓梯，將各層營業區相連，是顧客通行的主要通道，同時也可能成為煙氣跨樓層蔓延的基本途徑。商場內還使用了多種電力設施與電器設備，如變配電裝置、電氣線路、照明系統和許多臨時插座，大樓內已安裝了火災探測系統和自動噴水滅火系統。

筆者遵循FTA的有關原則，建立了此類大型商業建筑的事故樹，如圖2所示。圖中各層事件均以相同首字母編號，頂事件編號為T，基本事件和條件事件以X開頭編序號，其它中間事件按由上至下的順序以A、B、C為開頭分別編號。

圖2 大型商場的事故樹分析

對于圖2中的事故樹按照布爾代數法計算則有：

由上述計算結果可知，頂上事件為n=25個交集的并集，這25個交集即為該事故樹的最小割集，即：

{X2’ ， X1}， {X2’ ， X2}， {X2’ ， X3}，{X3’ ， X4}， {X3’ ， X5}， {X4’， X6}， {X4’ ，X7}， {X4’ ， X8}， {X4’ ， X9}， {X5， X10}，{X5’， X11}， {X6’， X12}， {X6， X13}， {X7’ ，X14}， {X7’ ， X15}， {X7， X16}， {X7， X17}，{X7’， X18}， {X8’， X19}， {X8’， X20}， {X8，X21}， {X8’， X22}， {X9， X23}， {X9’， X24}，{X9，X25}，分別對應于導致頂上事件發生的25種火災事故發生模式。

在實際火災事故的預測中，頂上事件發生的概率 （Qs）一般采用近似的獨立事件和概率公式，即：

式中：q（Mi）為第i個最小割集的發生概率。

從事故樹分析可以看出，樹中的基本事件和條件事件都是可能構成火災事故的源事件，它們共同構成火災發生可能的25種模式，即火災事故的路徑模式。各條火災事故路徑發生的概率將會不同，發生概率大的路徑模式上的源事件應是重點控制的事件。由于基本事件發生的概率難于確定，而且基本事件發生的概率是因時因地而變，即是時間和環境變化的函數，因此很難準確從理論的概率去分析確定哪種火災事故路徑模式發生概率最大。在實際大型商場火災火災概率預測中，要由預測者借助工程經驗因時因地具體分析確定采取的措施。

四、結論

（一）筆者結合實例提出了針對大型商場火災風險預測的FTA分析方法，其中包括火災因素的分析、事故概率的計算，案例中大型商場火災事故的路徑模式共有25種。

（二）大型商場火災風險的FTA分析方法是火災安全工程預測方法在建筑火災風險評價中的具體應用。它可以為商場建筑性能化防火設計方法提供可靠的依據，使建筑火災防治對策和措施更加科學、合理和有效。