基于事故树的高层建筑火灾因素分析

基于事故树的高层建筑火灾因素分析

随着城市建设的发展，城市的中轴线建筑越来越多。然而，高层建筑一开始就会起火，火灾蔓延迅速，救援困难，救援困难。近年来发生的许多高层建筑火灾造成了巨大的人员和财产损失。例如，2010年，上海静安胶州路“11.15”号大型高层建筑大火造成58人死亡，71人受伤。因此，提高高层建筑系统的安全性尤为重要。本文通过对高层建筑火灾的分析，建立了基于高层建筑火灾的死亡模型。高层建筑火灾发生的机制，确定了火灾的主要影响因素，为预防和消防安全提供了基础。1事域事故树分析方法事故树分析(FaultTreeAnalysis,FTA)是安全系统工程的重要分析方法之一,它按逻辑关系构建,寻求防止结果发生的措施.事故树分析首先由美国贝尔电话研究所于1961年为研究民兵式导弹发射控制系统时提出,1974年美国原子能委员会运用FTA对核电站事故进行了风险评价,发表了著名的《拉姆逊报告》.我国从1978年开始事故树分析方法的研究,目前已在很多部门和企业进行普及和推广,并已取得大批成果,促进了企业的安全生产.事故树分析根据对象系统的性质和分析目的的不同,其分析程序也不同.事故树分析的一般程序为:熟悉系统→调查事故→确定顶上事件→调查事故原因→绘制事故树→定性分析→定量分析→制定安全措施,如图1所示.2高层建筑事故树的构建根据事故树编制原则,首先以“高层建筑火灾”作为顶上事件.顶上事件确定以后,调查分析造成顶上事件的各种原因,然后用相应的事件符号和适当的逻辑门把它们从上到下分层连接起来.在这个过程中将引起顶上事件的基本事件看作顶上事件,采取类似方法继续推理向下分析,直到确定最基本的原因事件.以胶州路火灾事故为对象,根据调查报告及相关资料,该事故树共考虑了17个基本事件,见表1.构建的高层建筑火灾事故树如图2所示.3事故树的定性分析3.1事故树基本事件的最小割集事故树定性分析的目的是根据事故树的结构查明顶上事件发生的途径,确定顶上事件的发生模式、起因及影响程度,找出事故树中基本事件的最小割集,为改善系统安全提供可选择的措施.最小割集是指能够引起顶上事件发生的最低数量的基本事件的集合.通过计算,本事故树共有86个最小割集,见表2.3.2基本事件的发生概率相似时结构重要度是从事故树结构上分析各基本事件的重要程度,即不考虑各基本事件发生概率,或认为各基本事件发生概率相等时,分析各基本事件的发生对顶上事件的影响.运用近似计算公式对结构重要度进行计算,近似计算公式为式中:Iφ(i)为第i个基本事件的结构重要度系数;nj为第i个基本事件所在Cj的基本事件总数.由上述结果可知,基本事件X12、X17、X18对于高层建筑火灾事故来说比较重要.4基本事件概率重要度的计算事故树定量分析主要包括概率重要度分析和临界重要度分析.概率重要度是考虑基本事件发生概率的变化会给顶上事件发生概率以多大影响;概率重要度分析是利用顶上事件发生概率Q函数为一个多重线性函数这一性质,通过对自变量qi求偏导数,得出该基本事件的概率重要度系数,即临界重要度是从敏感度和概率双重角度衡量各基本事件的重要度标准.其定义式为临界重要度与概率重要度系数的关系为由于相关的高层建筑火灾致因数据库还没有建立,基本事件发生的概率、各基本事件对顶上事件的重要程度都难以计算获得.可以考虑采用假设的概率对高层建筑火灾中各基本事件的概率重要度和临界重要度进行计算,进而推测各基本事件对于顶上事件的重要程度.本文进行3种典型情况的假设.1)第1种情况:考虑所有基本事件概率均为0.1的情况,计算概率重要度大小和顺序.2)第2种情况:考虑其他基本事件概率不变,结构重要度系数最大的3个基本事件X12、X16、X17的概率均为0.05时,计算概率重要度的大小和顺序.3)第3种情况:考虑其他基本事件概率不变,结构重要度系数最大的3个基本事件X12、X16、X17的概率均为0.05,结构重要度系数最小的两个基本事件X3,X7(由于基本事件X11,X13的结构重要度系数为0,对顶上事件没有影响,故此处选择了基本事件X3,X7)的概率均为0.2时,计算概率重要度的大小和顺序.对比上述3种情况可以发现:1)当所有基本事件的概率均为0.1时,基本事件X12、X16、X17是概率重要度和临界重要度最大的3个基本事件.2)当其他基本事件的概率均为0.1,基本事件X12、X16、X17的概率均变为0.05时,所得到的基本事件的概率重要度和临界重要度的大小顺序与所有基本事件的概率为0.1时一样.3)在第2种情况的基础上,将基本事件X3、X7的概率由0.1变为0.2,此时得到的基本事件的概率重要度的大小顺序与所有基本事件概率为0.1时一样,基本事件X3、X7的临界重要度(0.490123)略大于X16、X17的临界重要度(0.486100).在这种情况下,基本事件X3、X7的概率是基本事件X12,X16和X17的概率的4倍,可以认为基本事件X16、X17的重要程度相对于基本事件X3、X7是较高的.通过上面3种情况分析,可以看出,基本事件X12(自动喷淋设备失效/未安装)、X16(消防设备缺乏日常管理)和X17(高层建筑消防配置过低)的重要程度相对于其他基本事件要大很多,降低其发生概率能使顶上事件的发生概率迅速降低,较其他基本事件能更有效地防控高层建筑火灾.5安装、消防设备不足,加强居民消防安全意识从事故树定性分析和定量分析的结果可知,防止高层建筑火灾事故引起重大人员财产损失,要从火灾刚发生时就扑灭火源,防止火势蔓延入手,防止基本事件的发生;对重要度系数较大的事件,如自动喷淋设备失效/未安装、消防设备缺乏日常管理、高层建筑消防配置过低等,应采取积极措施.1)加强高层建筑的消防配置,特别是民用消防配置,对高层建筑,应配置自动报警、自动喷淋装置、消防通道隔离门等消防设备,提高消防装备和施救能力.2)扩大城市供水网络,解决高层建筑火灾时消防供水量不足的问题.3)提高高层建筑居民消防知识,安排高层建筑居民消防演习,提高居民自救知识和能力.4)建立消防设备日常检验和维护的规章制度,并制定完善高层建筑火灾应急预案.5)加强建筑材料安全检查,严禁使用易燃材料作为建筑材料或者装修材料.6)加强高层建筑装修工人等工作人员的安全培训,没有相关职业证书的人员不得上岗工作.6高层建筑火灾事故树分析运用安全系统工程中的事故树模型对高层建筑火灾事故进行了分析,得到了事故树的最小割集.通过定性分析和定量分析确定了对高层建筑影响较大的基本事件,对这些基本事件加以控制可以有效地降低高层建筑火灾的发生概率,对于减少高层建筑火灾事故的人员财产损失具有重要作用.从相关的计算结果可以分析得出:1)事故树作为安全系统工程的重要研究方法,在安全生产、安全管理方面能发挥重大作用,运用在高层建筑火灾研究上具有