地下綜合體建筑的火災風險評估研究

劉承東　張舉兵　魏立新　隋軍　牟在根

摘 要：隨著人類科學技術的進步，地下綜合體建筑的體量越來越大，埋深也越來越深，為保證工程建設的成功，工程師必須認識和避免工程在其生命周期中潛在可能的失敗，所以風險管控是非常重要的。該文對地下綜合體建筑的火災風險評估進行了探討性的研究，以減少事故發生時的損失。

關鍵詞：地下綜合體 火災風險 風險評估

中圖分類號：TU9 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（b）-0102-02

隨著人類科學技術的進步，工程建設的規模越來越大，工程技術也越來越復雜。在地下綜合體建筑工程中，地下綜合體建筑的體量越來越大，埋深也越來越深，為保證工程建設的成功，工程師必須認識和避免工程在其生命周期中潛在可能的失敗。風險分析就是研究處理復雜的工程系統，辨識其中存在的各種風險，分析這些風險出現的可能性，及其造成損失的大小，提出控制風險的相關措施，以減少事故發生時的損失。

根據工程風險的定義，若存在與預期利益相悖的損失或不利后果（即潛在損失），或由各種不確定性造成對工程建設參與各方的損失，均稱為工程風險。一般而言，在地下綜合體建筑工程建設、運營過程中，工程風險R可表示為在工程設計和施工期間發生經濟損失、人員傷亡、環境破壞或工期延誤等潛在不利事件的概率p與可能后果c的集合，表達式為：R=f（p，c）。具體到地下綜合體建筑的火災風險，則風險定義中的不利事件即火災事故，不利事件的概率即火災事件的概率，可能的后果，即火災事件可能造成的生命與財產損失。

1 地下綜合體建筑火災風險評估的基本原則

地下綜合體建筑根據自身工程特性的不同，及所面臨風險問題的不同，其風險分析過程與方法也存在很大差異，因此在進行地下綜合體火災風險評估時，需要針對地下綜合體建筑的建筑與裝修材料、設計方案、使用目的、消防設計方案、人員疏散方案等，確定工程不同防火分區的火災風險評估對象、目的及方法。另外根據我國基本建設程序，地下綜合體建筑工程一般需要經過初步設計和施工圖設計兩個設計階段，在建成并投入使用后，即進入運營階段。隨著工程階段的發展，火災風險也在動態變化，相應各項風險的發生概率、損失以及對于整個工程風險的權重都在不斷變化，因此開展地下綜合體火災風險評估工作應與相應的建設階段緊密結合，分階段開展風險評估。

因此，地下綜合體建筑火災風險評估的基本原則為如下。

（1）根據工程性質與特點，確定火災風險評估的依據，保證評估的合理性。

（2）根據評估階段的不同，應明確評估對象與目的，選擇合理的評價方法，以實現評估的科學性。

（3）對評估對象要有全面認識，同時對重點風險源應有針對性重點評估，確保評估的針對性。

2 地下綜合體火災風險評估與控制基本流程

城市地下綜合體建筑火災安全風險評估與工程的初步設計階段相結合，本工程目前正處于初步設計階段，應根據初步設計階段的特點、任務和目的，開展風險評估與控制工作。

城市地下綜合體建筑火災風險評估，包括火災風險的辨識，風險分析和風險評價，是對城市地下綜合體建筑設計方案中存在的各種火災風險及其影響程度進行綜合分析、對比排序的過程。而風險辨識主要包括風險識別和風險篩選。風險識別是指調查和了解潛在的以及客觀存在的各種風險；風險篩選是對評估對象已識別的所有風險因素進行二次分析，并根據其發生概率及可能造成的后果，對不構成系統安全風險影響的因素予以剔除。

火災風險辨識過程可分為6個步驟：火災風險定義、確定參與者、收集相關資料、風險識別、風險篩選、做出火災風險識別報告。

在工程風險識別過程中，常用的風險識別方法有：專家調查法（德爾菲法）、檢查表法、頭腦風暴法、情景分析法、風險討論會等。對一般城市地下綜合體建筑工程的火災風險宜采用檢查表法，對建筑面積特別龐大的或有其它特殊情況的的宜采用專家調查法。

3 城市地下綜合體建筑火災風險分析方法

城市地下綜合體建筑火災風險分析方法可分為三大類：定性分析、定量分析和半定性半定量分析。

定性的風險分析是借助于對火災事件的經驗、知識和觀察，以及對事物發展變化規律的了解，科學地進行分析、判斷的一類方法，運用這類方法，可以找出工程中存在的危險和有害的因素，進一步根據這些因素，從技術、管理、教育上提出對策措施，加以控制，達到安全的目的。定性的風險分析不對風險進行量化的處理，只用于對事故的可能性等級和后果的嚴重程度等級進行相對的比較。定性分析方法的優點是簡單直觀，容易掌握，缺點是分析結果難以量化，很大程度上取決于評價人員的經驗，帶有很強的主觀性，往往需要憑借直覺，或者業界的標準和慣例，為風險管理諸要素（風險事故發生的可能性，現有應對策略的效力等）的大小或者高低程度定性分級，例如“高”“中”“低”三級。主要回答“有沒有”“是不是”方面的問題，具體采取的方法有小組討論、檢查列表、問卷法、人員訪談法、專家調查法等，該方法實際操作相對容易，但也可能因為操作者的經驗和直覺的偏差而使分析結果失準。

定量分析方法的思想是對構成火災風險的各個要素和潛在損失的水平賦予數值或貨幣金額，當度量風險的所有要素都被賦值，風險評估的整個過程和結果就都可以被量化了。定量的風險分析方法主要包括層次分析法（Analytic Hierarchy Process， AHP）、蒙特卡羅法（Monte-Carlo）、聚類分析法（Clustering method）和等風險圖法。

定量分析方法有兩個指標最為關鍵，一個是事件發生的可能性，一個是威脅事件可能引起的損失。理論上講，通過定量分析可以對安全風險進行準確分級，但這有個前提，那就是可供參考的數據指標是準確的，可事實上，在工程實際中，定量分析所依據的數據的可靠性是很難保證的，再加上數據統計缺乏長期性，計算過程又極易出錯，這就給分析的細化帶來了很大困難，所以，目前工程實際應用中風險分析，采用定量分析或者純定量分析的方法還是有較大的難度，通常采用一些半定量的方法進行分析。

半定量的分析方法通常包括事故樹法，事件樹法和風險評價矩陣法。事故樹法（Fault Tree Analysis，FTA）能對導致災害事故的各種因素及邏輯關系能做出全面、簡潔和形象的描述，便于查明系統內固有的或潛在的各種危險因素，為設計、施工和管理提供科學依據，還便于進行邏輯運算，進行定性、定量分析和評價。事件樹法（Event Tree Analysis，ETA）是一種圖解形式，層次清楚、階段明顯，可進行多階段、多因素復雜事件動態發展過程的分析，預測事故發展趨勢。事件樹分析法可以定性、定量的辨識初始事件發展為事故的各種過程及后果，并分析其嚴重程度。根據事件樹圖可在各發展階段采取有效措施，使之向成功方向發展。

根據以上對風險評估方法種類的分析，城市地下綜合體建筑工程火災風險的分析過程與工程建設的階段有關，在可行性研究階段和初步設計階段，可用的數據有限，通常可采用采用專家調查法（Delphi法）和檢查表法，結合歷史數據和專家評判，運用定性、定量相結合的方法，對風險事件進行識別、排序、量化、分析和評估。

4 城市地下綜合體建筑工程火災風險評估步驟

城市地下綜合體建筑工程火災風險評估可以采取如下技術路線。

（1）充分了解所需要研究的工程情況，收集資料，包括項目背景、設計資料、氣象資料、地質資料、工程已有的研究報告等。

（2）研究資料，查看現場，并分別評價層次單元和研究專題。

（3）各評價單元的可能發生的火災風險事故進行分類識別。

（4）對各火災風險事故的原因、發生工況、損失后果進行分析。

（5）用定性與部分定量的評價方法對火災風險事故進行評價。

（6）各火災風險事件的風險水平進行評價。

（7）匯總城市地下綜合體建筑工程的總體火災風險評價。

（8）結論和建議。

城市地下綜合體建筑工程火災風險分析和控制方案研究的基本流程見圖1。

5 灰色聚類法在城市地下綜合體建筑火災風險評估中的應用探討

火災風險的評估過程需要用到大量具體的信息和數據，如城市地下綜合體建筑的面積，出入口的設置，正常通風及火災條件下排煙方案的設計，噴淋設施方案設計、建筑與裝修材料的使用、地下綜合體建筑的使用類型，人流量大小、中控系統的可靠性等。可采用灰色聚類評價法對地下綜合體建筑火災風險概率和火災風險損失水平進行評估。由于城市地下綜合體建筑一般都分成若干個防火分區，對其中的每個分區，以該分區發生火災的幾個主要風險因素為聚類指標。

根據對城市地下綜合體建筑火災風險事件特征的分析，可確定火災風險的主要影響因素包括地下綜合體建筑的使用功能、人流量大小、建筑與裝修材料、火災人員疏散方案、火災條件下通風方案等主要因素有關。

根據各地下綜合體建筑火災防控設計方案實際情況，對其各項風險指標進行量化并無量綱化，并根據各指標不同灰類的白化權函數值，計算出各加權聚類系數，即得不同隸屬關系的聚類行向量，按照最大隸屬關系可確定特定城市地下綜合體火災的分區的火災風險概率等級。

地下綜合體火災風險損失等級亦可通過聚類分析法得到，也可通過專家決策法（Delphi法）確定其火災損失等級，據此查取風險矩陣表，即可確定某特定分區的火災風險等級。

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