基于熵权与模糊物元模型的超高层建筑消防安全可靠性评价

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摘 要：消防安全可靠性评价可为超高层建筑消防安全设计与管理提供重要的决策依据，其关键在于如何建立合适的超高层建筑消防安全评价指标体系和合理的确定各评价指标的权重。根据超高层建筑消防安全的主要特点，提出了由主动防火、被动防火和消防安全管理3个子系统及其指标集组成的超高层建筑消防安全评价指标体系。为有效挖掘超高层建筑消防安全评价指标体系中主、客观评价信息，改善常规熵权法不足，提出基于信息熵的方法确定评价体系中各指标的权重，结合权重计算函数综合确定各指标的主客观权重，然后依据改进模糊物元模型对超高层建筑消防安全可靠性进行评价，并结合实例进行验证。结果表明：基于熵权与模糊物元模型的超高层建筑消防安全的整体性与系统性较强，评价效果与专家分析基本一致，说明该方法具有一定的应用价值。

关键词：超高层建筑 熵权 模糊物元 消防安全 可靠性评价

中图分类号：X93 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）10（c）-0092-03

Reliability Evaluation of Fire Safety of Super High Rise Building Based on Entropy Weight and Fuzzy Matter Element Model

Wang Qilei* Li BenLi Jia Chunlei Hou Yaohua

（Chinese People’s Armed Police Forces Aorces Academy， Langfang Hebei， 065000， China）

Abstract：Reliability evaluation of fire safety can provide important decision-making basis for the design and management of super high-rise building fire safety design， the key lies in how to establish a suitable index system for the fire safety evaluation and reasonable evaluation of the weight of each evaluation index. According to the main characteristics of fire safety in super high-rise building， the fire safety evaluation index system of super high rise building is put forward， which is composed of three subsystems： active， passive and fire safety management. In order to effectively explore the main and objective evaluation information of fire safety evaluation index system of high rise building， improve the conventional entropy weight method， propose a method based on information entropy to determine the weight of each index in the evaluation system. The results show that the overall and systematic characteristics of fire safety of high-rise buildings based on entropy weight and fuzzy matter element model， and the evaluation results are consistent with the analysis of the experts， which shows that this method has certain application value.

Key Words：Super high-rise； Entropy weight； Fuzzy matter element； Fire safety； Reliability evaluation

超高咏ㄖ是现代社会经济、技术与文化的综合体，由于其楼层多、体量大、结构复杂、功能多样化，在相同的防火条件下，超高层建筑比多层建筑和普通高层建筑的火灾危害性更大，一旦发生火灾，外部救援和灭火装备几乎无效，易造成相对重大的损失和伤亡事故。目前，国内外相关研究明确了超高层建筑必须立足于自救，即依托建筑内部固定消防设施进行灭火救援和疏散[1-3]。超高层建筑消防安全影响因素众多，同时这些因素之间还存在着一定的联系，如何评价超高层建筑物中消防安全影响因素及指标体系对于整个消防安全系统起着至关重要的作用。

该文依据超高层建筑规范、专家评价及相关监测检查数据，并结合熵权法对评价指标进行赋值，利用模糊物元模型对超高层建筑消防安全进行评价，得出超高层建筑消防安全各评价指标及系统安全的定性定量评价结果，并列举实例评价该建筑的消防安全程度。

1 影响消防安全的评价指标

建立合理的评价指标体系是超高层建筑消防安全评价模型建立的基础，建立指标体系要客观地反映消防安全评价因素的构成及内在联系，并且能够把各评价指标划分为一个有序的层次使之条理化，同时考虑评价指标数据的可获得性。

该文主要借鉴相关学者在安全评价研究方面的成果，结合超高层建筑消防安全的实际特征，利用客观性与易操作性原则，根据评价指标相关性原则，建立多层因素集。在综合分析与调查研究的基础上，提出了超高层建筑消防安全评价体系，如表1所示。

2 基于熵权与模糊物元模型

2.1 指标权重的确定

在建筑物消防安全整体评价中，利用熵权函数模型对系统安全影响因素进行有效区分与排序，然后进行分析处理。影响因素评价计算过程中，熵值及权重函数计算公式如下：假设评价体系中有m个评价对象，每个对象有n个评价指标，则数据计算初始矩阵为。

2.2 模糊物元模型

3 应用实例

3.1 建筑分析实例

选取北京市2010―2015年建立的5栋超高层建筑项目为例，进行消防安全评价，项目的基本情况及建成年份，如表2所示。

3.2 消防安全评价

利用熵权法与模糊物元法对北京地区的5栋超高层建筑进行消防安全评价，将每栋建筑实地分析测定值作为定量指标值，专家组评价分析数据加权平均后作为定性指标值。首先依据所选评价指标的具体情况，分别利用判断矩阵式（7）或式（8）进行归一化处理；其次利用式（3）与式（5）分别确定各评价指标的熵值与熵权，最后根据式（9）计算各评价指标的隶属度。观察表3中数据发现超高层建筑的固定消防设施与建筑物本身的结构设计对建筑消防安全影响较大，这与超高层建筑应加强自身防灭火的设计是一致的。

为有效区分各超高层建筑消防安全性的基本指标，结合超高层建筑评价标准制定了安全标准等级，安全标准等级结合各评价指标严格按照优、良、中、差对应项目贴近度，如表4所示。

计算比较后得出5项超高层建筑消防安全项目的贴近度与综合评价效果，如表5所示。通过对这5栋建筑的消防安全的贴近度与综合评价，可以发现：这5栋建筑消防安全总体评价中有1项评价为优，贴近度小于0.122 1，3项评价为良，贴近度在0.122 1～0.214 3，1项为中，贴近度在0.214 3～0.327 9，没有评价为差的建筑，说明超高层建筑的消防安全整体水平相对较高，优良率达到80%，该评价结果与消防安全检查结果分析基本一致，较好地反映了建筑的实际消防安全水平。

4 结论

（1）利用熵权法可有效降低计算过程的主观性，提高数据的准确度，改善权重系数计算的客观性，结合模糊物元评价模型，完善了消防安全评价项目的整体性与系统性，且评价结果较为准确，该模型具有一定的适用性，能够为超高层建筑消防安全评价提供一定的参考。

（2）通过对超高层建筑的主要影响因素研究，结合权重与熵权计算分析发现：超高层建筑的消防安全首先应加强建筑结构材料的改善，更加重视固定设施的设计与管理，其次提高管理与科技水平，充分消除火灾隐患，最后是定期开展与消防部门的合作交流，提高防火安全意识。

参考文献

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