华清自动化0904-23-王佳-高层建筑火灾风险的模糊综合评价研究

1、毕业设计（论文）文献综述 成绩： 西安建筑科技大学毕业设计 (论文)文献综述 院 （系）： 机械电子工程系 专业班级： 自动化0904 毕 业 设 计论 文 方 向 ： 建筑火灾风险评估 综述题目： 高层建筑火灾风险的 模糊综合评价研究 学生姓名： 王 佳 学 号： 200906010423 指导教师： 李 兆 强 2013年 3月13日高层建筑火灾风险的模糊综合评价研究摘要：由于针对高层建筑火灾的安全问题, 参考高层民用建筑设计防火规范并征求专家意见, 建立了高层建筑火灾风险的多级多层次评价因素集, 并用层次分析法确定了各评价因素的权重。 根据模糊综合评价原理提出了高层建筑火灾风险的模糊综合评价模型, 并应用此模型对某一高层建筑的火灾风险进行了评价, 得出其火灾安全等级。 研究结果表明, 所建立的模型对高层建筑火灾的风险评价具有较好的应用价值, 并为建筑消防监督的公正、规范提供了依据。关键词：高层建筑火灾; 风险因素集; 火灾安全; 层次分析法; 模糊综合评价; 智能控制理论;C语言1前言随着经济水平和建筑技术的不断发展, 我国各大中城市高层建筑的数量越来越多。 高层建筑由于层数多、

2、体积大、人员集中, 其火灾危险性比普通建筑物大得多。 发生在高层建筑内的火灾具有烟囱效应显著、起火因素多、人员集中且疏散困难、火灾扑救难度大的特点。中华人民共和国消防法确定了“预防为主, 防消结合”的方针, 要防范火灾, 防患于未“燃”。 然而, 我国消防监督部门在对高层建筑的防火监督检查中, 对建筑物消防安全状况的评价缺乏客观的技术手段, 在建筑物火灾隐患的确定和整改上存在执法不规范、随意性很大的问题, 使违法行为不能及时有效处理, 制约了消防监督的公正、廉洁和高效。 因此, 研究消防安全评估技术, 将有助于重大火灾隐患的确定和消除。对高层建筑火灾的评价, 既要考虑到不发生或少发生火灾, 也要考虑到发生火灾后扑救、疏散和防止蔓延的需要。 因此, 高层建筑火灾风险的评价涉及多个影响因素, 且许多影响因素难以量化, 因而具有一定的模糊性。 本文将模糊理论应用于高层建筑火灾风险的评价, 以使高层建筑火灾风险的评价结果尽可能客观、公正。模糊分析(Fuzzy Analysis)是一种对不能准确定义的多因素事件进行半定量分析的方法，它将某种定性描述和人的主观判断用量级形式表达，通过模糊运算用隶属

3、度的方式确定系统的危险等级。该方法可在一定程度上检查和减少人的主观影响，从而使分析更科学。高层建筑的火灾风险是由多因素决定的，利用模糊综合评价方法可将整个系统分解为若干单元或因素，在分别确定各因素的危险度及权重的基础上，对系统的火灾风险作出综合评价。建立基于模糊数学的高层火灾评估模型，本次论文将用C语言来编程，现在只是一个资料的搜集阶段，因此具体的程序在接下来的日子里写出来。2.高层建筑火灾风险评价因素体系的确定2.1评价指标的选取原则建立准确、全面、有效的高层建筑火灾风险评价因素体系, 是火灾风险评估的关键, 因此选择评价指标时应注意以下原则12。(1) 主导性原则评价指标数应适当, 能够反映出各因素之间的差异, 以降低评价的负担。(2) 可操作性原则有关参评指标的数据应易于获取和计算, 并有较明确的评价标准。(3) 独立性原则所选择的各指标应能说明被评价对象某一方面的特征, 指标之间应尽量不相互联系。根据评价指标的上述选择原则, 结合高层建筑防火设计规范、建筑防火对策、防火措施和专家意见, 以及大量火灾安全的调查、分析和总结, 确定主要评价指标如下:(1) 建筑火灾安全的主动防火指

4、的是直接限制火灾发生和发展的技术, 分为消防设备和消防队, 消防设备又分为火灾探测系统、自动喷淋系统、报警系统、火警广播引导系统、防排烟系统和消防栓系统。(2) 建筑火灾安全的被动防火它是提高或增强建筑构件或材料承受火灾破坏能力的技术, 主要有防火间距、建筑结构、楼面火灾荷载、水平防火分区、垂直防火分隔、消防电梯、水平疏散距离和安全出口。(3) 火灾安全管理与建筑属性它是建筑火灾安全评价的重要指标, 分为建筑内部人员状况、管理水平和建筑占用模式。 建筑内部人员状况分为人员密度、年龄状况和防火训练情况; 管理水平分为消防管理规定、专职值班和业余消防组织。从所选定的评价指标可以知道, 高层建筑火灾风险评价集是一个多因素、多层次的评价体系, 见表2-1。表2-1高层建筑火灾风险评价因素集及单因素评价结果目标层准则层方案层评价集及对应单因素评价结果12345高层建筑火灾安全主动防火u消防设备u1火灾探测系统u110.630.090.170.110自动喷淋系统u120.070.330.400.140.06报警系统u1300.520.150.180.15火警广播引导系统u140.900.0600.

5、040防排烟系统u150.060.160.680.100消防栓系统u160.130.470.120.200.08消防队u20.710.080.140.070被动防火v防火间距v 10.520.200.060.180.04建筑结构v 20.260.210.300.020.21楼面火灾载荷v 300.480.360.160水平防火分区v 40.700.100.060.140垂直防火分隔v 50.400.520.0800消防电梯v 60.780.150.0700水平疏散距离v 70.620.320.0600安全出口v 80.700.100.230.070火灾安全管理w建筑物内部人员w 1人员密度w 110.610.190.2000年龄状况w 120.190.220.190.400防火训练情况w 13000.280.660.06管理水平w 2消防管理规定w 210.580.260.060.100专职值班w 2200.220.370.370.04业余消防组织w 2300.680.260.060建筑占用模式w 30.380.570.050 03多级模糊综合评价模型高层建筑火灾风险的评价因素体系是多

6、层次结构, 因此, 对火灾风险的评价是多级模糊综合评估过程。 从而将涉及人主观因素的隶属度和权重限制在单一的、很小的范围内, 使主观评判较为准确,也保证了对因素状态和重要程度的确定都更加符合客观实际。3.1单因素评价整个因素体系中不可再分的因素, 即为单因素3。 本文采用专家评分法确定单因素的评价结果。设因素集U = u1, u2, , un, 评价集V = v1, v2, vm , 专家组成员有k 人, k 个专家对u i 被评为v j的评分分别为cij1, cij2, , cijk , 其中0 cijp 100 (p= 1, 2, , k; i = 1, 2, , n; j = 1, 2, ,m ) , 则r,ij=(cu1+cu2+cuk)/k。 进行归一化处理, 得rij=r,ij/(r,i1+r,i2+r,im)式中: rij 为ui 对vj的隶属度。这样, 便得到单因素ui 的模糊评价Ri =( ri1,ri2, , rim )。 如果一个因素可以分成t 个单因素, 则这个因素的模糊矩阵为R=(rij)nm 。3.2多级模糊综合评价设因素集U = u1, u2, , un,

7、 评价集V =v1, v2, , vm 。 多级模糊综合评价, 即把因素集U按某些属性分成几类, 此时每一类中因素的个数相对较少, 这样可先就每一类中的因素进行评价, 然后再就评价结果进行类之间的高层次综合评价3。 如将因素集U 划分成k 个子集, 即U = U 1,U 2, ,U k, 其中ki= = U 且U i U j = 空集 ( i j ) , 于是得到第二级因素集合U i ( i = 1, 2, , k )。若U i 中含有ni 个因素, 则就每个U i 中的ni 个因素进行模糊综合评价。假定评价集V i = v i1, v i2, , v im , 对应的因素权重集A i =(ai1, ai2, , aini) ,= 1 且aik 0, 评价结果Bi = (bi1, bi2, , bim ) ( i = 1, 2, k )。 把每一个U i 作为一个因素类, 把Bi作为U i的单因素评价, 设U 的因素类权重集A = (a1, a2, ak ) ,= 1 且ak 0 (k = 1, 2, , n) , 则模糊综合评价结果为B = A & R =(a1, a2, , ak

8、) & (B 1,B 2, ,B k )T =(b1, b2, , bm ) （1）式中, 算子“& ”可取(, ) 或(, + )。若对U i 再划分, 可得三级以至更多级综合评价方法。3.3各级因素权重的确定模糊综合评价的准确性取决于目标权重分配的准确性, 层次分析法把定性方法与定量方法有机地结合起来, 把多目标、多准则决策问题化为多层次单目标的两两对比, 是一种应用非常广泛的确定因素权重的方法3。根据层次分析法 , 首先构造判断矩阵, 从层次结构模型的第1 级子因素开始, 对同属于上一层因素的各子因素, 用1 9 比较尺度构造判断矩阵,直到最下层。 然后对每一个判断矩阵计算最大特征值和对应特征向量, 并利用一致性指标C I, 随机一致性指标R I 和一致性比率CR 作一致性检验。 若CR 0。 1, 认为判断矩阵具有满意的一致性, 特征向量(归一化后) 即为权向量, 否则, 需重新构造判断矩阵, 直至判断矩阵具有满意的一致性。3.4评价指标的处理求出综合评价结果B = (b1, b2, , bm ) 后, 为了给出确定的评判结果, 有3 种处理方法, 即最大隶属度法、加权平均法和模糊分布法10。 加权平均法要求评价对象是数性量, 如果评价对象不是数性量, 就无法应用加权平均法; 模糊分布法将评价指标作为评价结果, 各评价指标具体反映评价对象在所评价特性方面的分布状态。因此, 此2 种方法都不适用于对高层建筑火灾风险的评判。 而最大隶属度法主要考虑最大指标的贡献, 对判定评价等级问

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