基于模糊數學上的火災后溫度的綜合判定

蔣寧 蔣波

自古到今，建筑物伴隨著人類的歷史延續著，它們除了能夠提供人類休憩養生之外，還能夠抵御外來侵襲和自然災害，許多建筑形式和建筑經驗還保留至今，是人類的一筆偉大的財富。然而建筑物在災害作用下的損傷和損毀是不可避免的，事實也已證明，建筑物的毀壞是導致人員傷亡和財產損失的主要原因?；馂脑谶@個人口擁擠的社會是一種常見的災害之一，火災中建筑物燃燒的烈焰和煙霧，以及疏散不暢是人員傷亡和財產損失的直接原因，火災溫度的高低和持續時間將直接影響到建筑結構(鋼筋混凝土梁、板、柱、磚砌體和鋼結構、木結構等)的承載力。因此，對火災后溫度的綜合判定具有極其重要的意義。

1 火災溫度的實際判定

火災溫度的實際判定常采用現場殘留物判定、結構外觀判定以及結構燒損判定[1]。

1)現場殘留物判定的方法?，F場殘留物判定是根據建筑物內材料的燒損情況判定建筑內各部位的溫度。由各種物質的燃燒特性，可分析判斷室內混凝土構件所受的溫度情況?，F場調查時應特別注意室內頂棚處的溫度情況?；馂臅r火勢向上蔓延，頂棚處溫度高，而且鋼筋混凝土樓板的厚度較小，保護層薄，很多樓板又為預應力空心板，對火災危害較為敏感。

2)構件外觀判定。構件外觀判定就是根據火災后構件表面的顏色、開裂、脫落等外觀特征分析判定火災溫度。

3)構件燒損層厚度判定。火災時溫度越高，持續時間越長，構件內部的升溫越高，其燒損層越厚。因此，可根據燒損層的厚度判定火災溫度。燒損層厚度的確定可用錘子去掉混凝土表面，檢查混凝土顏色發生變化的深度，也可用超聲法檢測。

2 指標體系的建立

結合火災過程的特點，從火災溫度的判定方法來看，具體的指標體系見表1。

3 模糊綜合判定

由于在判定的過程中，涉及的因素較多，若僅考慮首要因素，會丟失一些重要的信息。為了盡可能全面考慮所有的判定因素，這里采用多級模糊綜合評價模型。對于多層次問題，先對諸子問題分別進行綜合判定，然后再對總體進行綜合判定，即先對低層次因素進行綜合，再對高層次因素進行綜合，這就是多級綜合評價[2]。我們這里采用二級模糊綜合評價模型。

1)確定判定的因素。

指標體系中的一級指標集為:

其中，u1={u11，u12，u13，u14};u2={u21，u22，u23，u24};u3={u31，u32}。

表1 火災溫度判定指標體系

2)確定因素的權重。

根據層次分析法得到因素的權重為:

3)建立評價矩陣。

工程實例:某冷庫工程為單層鋼筋混凝土框架結構，分加工間、穿堂、機房、冷庫等，總建筑面積為3300 m2?；馂陌l生后進行檢測，火災持續時間為3 h～4 h，推測燃燒溫度為900℃ ～1000℃。運用上述三種方法進行檢測，且分別取5個測點，如表2所示。

表2 不同方法檢測結果

根據表2可得二級指標的模糊評價矩陣:

其中，R11，R12，R13分別表示現場殘留物判定的評價矩陣、構件外觀判定的評價矩陣以及構件燒損層厚度判定的評價矩陣。

采用模糊合成的方法，得到如下結果:

再將二級模糊評價向量合為一級模糊評價矩陣:

4)得到評價向量。

由該向量可以評定第4個檢測點損傷最嚴重，其次是第5個，第3個，第2個檢測點，第1個檢測點損傷程度最低。

故我們在對某工程進行火災后檢測時，可以采取此模糊評定方法，得到一個評價向量，再按照此向量去衡量每個測點的損傷程度。

4 結語

火災后對建筑物表面溫度的評價與建筑物受損程度密切相關，綜合評價法克服了以往的單指標、單方面的評價等影響評價結果，減少了誤差，在工程中具有較高的實用性和可行性。

[1]周 詳，劉溢虹.工程結構檢測[M].北京:北京大學出版社，2007.

[2]梁保松，曹殿立.模糊數學及其應用[M].北京:科學出版社，2007.