模糊评价在建筑工程消防安全评价中的应用

摘要：根据城市高层建筑的特点，建立城市高层建筑消防安全指标评价体系，构建城市高层建筑模糊综合评价数学模型，并确定评价等级划分。应用该评价体系对某高层建筑进行了消防安全评价，得出结果认为该建筑物的消防安全等级为较安全，评价结果与实际消防安全情况相符，从而进一步验证了评价体系的实用性。

关键词：模糊评价；建筑工程；消防安全

随着我国大规模城市化进程的发展，建筑业迎来了前所未有的发展机遇，高层建筑已逐渐成为了我们主要生活办公和消费娱乐的重要场所。另一方面，随着人民生活水平的进一步提高，各种各样电器的使用越来越多，房屋装修档次越来越高，天然气等气体能源的使用越来越普及，消防安全隐患也随之增加。再加上高层建筑的容积率增大，容纳人数增多，纵向交通容量有限，且外部开放空间面积较少等特点，一旦发生火灾后果将会非常严重。因此，针对城市高层建筑的特点建立消防安全评价指标体系将对城市高层建筑消防安全具有非常重要的意义。因此，本文将基于模糊综合理论建立城市高层建筑消防安全评价体系，并对某高层建筑进行消防安全等级评价，旨在为同类高层建筑的消防安全评价提供参考依据。

1 消防安全评价指标体系的建立

1.1评价指标体系建立原则

实践证明，一个好的建筑物消防安全评价体系建立方法应满足如下原则：（1）全面客观性。评价因素的确立要力求使评价指标能全面准确地反映高层建筑物的消防安全状况以及技术质量特征。（2）易操作性。建立的评价体系要便于数据资料收集和运算，并避免操作复杂繁琐。（3）评价结果可以反映出消防安全指标体系的合理性、经济性及安全可靠性。

1.2高层建筑消防安全评价体系

本文在大量的调查研究基础上，深入分析现有的消防安全方法并结合高层建筑的实际情况，构建城市高层建筑评价指标体系，主动放火u1，被动放火，消防安全管理u3等。

2模糊综合评价数学模型的构建

2.1 模糊综合评价基本数学模型

（1）确定评价因素集合U={u1，u2，，，um}。其中，u1，u2，，，um为各评价因素，m是同一层次上单因素个数，此集合构成了评价体系的框架。

（2）确定评价结果集合V={v1，v2，，，vn}。其中，v1，v2，，，vn为评价结果，n为元素个数。此集合对某一评价因素评价结果的选择范围进行了规定。该集合中的元素既可以是定性的，也可以是定量的。

（3）确定隶属度矩阵。假定rij为第i个因素ui关于vj的隶属程度。如果对n个元素进行评价，那么评价的结果即为n行m列的矩阵，这个矩阵就是隶属度R。该矩阵中的每一行是对每一个单因素的评价结果，整个矩阵包含了按评价结果集合V对评价因素集合U进行评价所获得的全部信息。

（4）确定权重向量W=（w1，w2，，，wn）。其中，w1，w2，，，wn表示因素u1，u2，，，um的重要程度，即分配到u1，u2，，，um的权重，且须满足式（1）。

（1）

根据已经确定的评价指标体系，由消防专家组对内一层评价指标进行重要性排序，从层次结构模型的第一级子因素开始，对同属于上一层因素的各子因素，选用1-9比较尺度构造判断矩阵，一直到最后一层，并计算每一个判断矩阵的最大特征值与对应特征向量，并采用一致性指标对判断矩阵进行检验，认为满意的特征向量即为权重向量，否则重新构造判断矩阵直到具有满意的一致性。

（5）权重向量W与判断矩阵R的合成边组成为最终评价结果B，即B=W・R=（b1，b2，，，bm）。

2.2 三级评价模型

由于城市高层建筑消防安全因素繁多，指标体系共分为三个层次，且上层指标的取值由下层更多的指标决定。因此，采用模糊数学的理论解决该问题时须进行三级模糊综合评价，给出综合评价模型见式（2）

B=W・R==[b1，b2，，，bm] （2）

式中：W为权重系统；R为指标集隶属度构成的评价矩阵；B为综合评价结果行向量，对b1，b2，，，bm各项进行归一化处理，可得到b=（b1，b2，，，bm），・为模糊关系合成运算符号。

对于模糊关系的合成运算，一般可选用五种模型，分别为：M（∧，∨）、M（・，∨）、M（∧，）、M（・，）、M（・，+）。五种模型运算的定义不同，因而对同一事物的评价对象得出的评价结论亦不相同。其中，前面四种模型均是在某一特定限制和取极限值的条件下求得各自的评价结果，因而在评价过程中会不同程度地丢失一些较为有用的信息，这四种模型适用于只关心评价对象极限值和突出其主要评价因素的情况；而最后一个是一种加权平均模型，它考虑了所有因素的影响，而且保留了单因素评价的全部信息，除必须对权值进行归一化处理外，运算中对权值和隶属度无上限限制，故本文选用该模型。若评价结果bk=maxB=max[b1，b2，，，bm]，则按照最大隶属度原则，评价等级为k。

2.3结果推导以及效果等级的确定

对一个完整的评价系统，假定其评价指标总分值为100分，如果系统内一个因素完全达不到相应标准的最低限度，则该因素的评价指标总得分值为0分，所以拟采用的城市高层建筑消防安全模糊综合评价的分值范围为[100，0]。

综合分析国内外消防安全研究的现状，同时结合城市高层建筑消防安全特点，征求消防专家的意见，把城市高层建筑消防安全评价系统按照安全现状划分为五个等级：总分数Q在90～100为很安全；总分数Q在70～90为较安全；总分数Q在50～70为一般安全；总分数Q在30～50为不安全。总分数Q在30以下的为很不安全。

为充分利用B的全部信息，假设评价等级的分数值为：F=（f1，f2，f3，f4，f5）=（100，90，70，60，30），最终的评价结果可表示为式（3）。

（3）

通过三级模糊综合评价模型计算出城市高层建筑消防安全各因素的分值，再根据以上专家对分值的划分，可以确定城市高层建筑物的总体消防安全水平。

3工程实例

某高层建筑共45层，楼高190 m，总建筑面积近9.7万m2，集商务办公、会议、商场、休闲观光等为一体。以该高层建筑为例，应用上述建立的评价系统对该高层建筑的消防安全进行评价。

3.1评价指标权重的确定

根据该高层建筑物自身特点以及消防安全评价的特点，结合城市高层建筑消防安全各个评价指标体系，首先按照层次分析法确定各层次之间的判断矩阵，进而计算出各个指标的相对权重以及一致性比率，计算结果见表1。

由表2可以得知，各个指标的一致性比率均在1以下，可以作为单个评价相对权重。

3.2三级模糊综合评价结果

应用三级模糊综合评价方法和式（2），对该建筑物进行消防安全模糊综合评价，得该高层建筑的总模糊综合评价矩阵见式（4）。

表1权重向量一致性比率

（4）

由表1知，W=（0.4，0.4， 0.2）则总因素的模糊评价结果为B=W.R=（0.39，0.27，0.18，0.12，0.04）。

可以得到b1=max{b1，b2，b3，b4，b5}=0.39，通过最大隶属度法可知，该高层建筑的消防安全评价结果为很安全。

3.3消防安全等级评价

依据式（3）计算得到该高层建筑的火灾风险评价结果为Q=84.3，根据对应评价区间来判断：该高层建筑消防安全等级为较安全。这一评级结果与实际消防安全现状基本相符，验证了评价模型的正确性。

4结论

（1）基于模糊综合理论的原理并应用层次分析的方法，建立了城市高层建筑消防安全评价指标体系，并建立了相应的模糊评价基本数学模型与三级评价模型。

（2）采用该评价模型评价某高层建筑的消防安全，得出该高层建筑的安全等级为较安全，评价结果比较符合实际，验证了提出的评价体系具有较好的应用价值。

（3）研究结果丰富了城市高层建筑的消防安全评价手段，对城市类似建筑的消防安全评价具有积极的借鉴作用。

参考文献：

[1]杨纶标，高英仪.模糊数学原理及应用[M].广州：华南理工大学出版社， 2005.

[2]朱艳，刘方，蒲清平.大空间建筑消防安全评估[J].重庆建筑大学学报，2005， 27（2）： 80-83.