基于AHP-FRAME方法的養(yǎng)老機構(gòu)火災(zāi)風險評估

馬鑫悅 田 宏教授

(沈陽航空航天大學 安全工程學院，遼寧 沈陽 110136)

0 引言

國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，我國2020年末總?cè)丝跒?4.12億人，65歲及以上人口為1.9億人[1]，占比高達13.46%，我國老齡人口比重呈現(xiàn)逐年攀升的趨勢，預(yù)計未來幾年，我國將進入深度老齡化社會。在社會經(jīng)濟不斷發(fā)展、老齡人口規(guī)模不斷擴大、養(yǎng)老服務(wù)資源緊缺的情況下，國家和政府鼓勵社會各界參與養(yǎng)老機構(gòu)的建設(shè)經(jīng)營，因此養(yǎng)老機構(gòu)將不斷增加。然而居住在養(yǎng)老機構(gòu)的老年人大多行動受限、反應(yīng)遲緩，在面臨火災(zāi)等突發(fā)情況時，這類群體反應(yīng)遲緩，缺乏自我救援和疏散能力。因此，在老年人聚集的養(yǎng)老機構(gòu)發(fā)生火災(zāi)時，容易造成重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。由于養(yǎng)老機構(gòu)對消防安全容易疏忽[2]，做好養(yǎng)老機構(gòu)火災(zāi)風險評估與管理工作十分重要。

目前養(yǎng)老機構(gòu)火災(zāi)風險安全研究匱乏[3]，缺少對老年人身體狀況以及老年建筑特殊性的關(guān)注，采用的風險評估方法缺乏對人員疏散的考量。因此，將層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)與火災(zāi)風險評估工程方法(Fire Risk Analysis Method for Engineering，F(xiàn)RAME)相結(jié)合構(gòu)建養(yǎng)老機構(gòu)火災(zāi)評估模型，以期將主觀分析與客觀分析相結(jié)合得到養(yǎng)老機構(gòu)火災(zāi)風險情況，使評估結(jié)果以量化值的形式展現(xiàn)，以促進我國養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)安全健康發(fā)展。

1 養(yǎng)老機構(gòu)火災(zāi)風險評估模型構(gòu)建

1.1 方法介紹

AHP法是由美國著名學者提出的一種數(shù)學分析工具，目前廣泛應(yīng)用于確定評價指標的權(quán)重。FRAME法是一種半定量化計算建筑火災(zāi)風險的綜合評估方法[4]，廣泛用于評估現(xiàn)有建筑的火災(zāi)風險。間接損失和業(yè)務(wù)中斷是FRAME法中考慮的火災(zāi)風險的一部分[5]。

AHP法與FRAME法相結(jié)合的火災(zāi)風險評估模型具有如下特點：將AHP應(yīng)用到養(yǎng)老機構(gòu)火災(zāi)風險評估中，根據(jù)總目標將問題分解成不同組成部分，形成層次化的分析結(jié)構(gòu)，得到最低層相對于最高層的權(quán)重，最終確定總體火災(zāi)風險情況。

該模型能夠結(jié)合養(yǎng)老機構(gòu)建筑實際情況考慮人員組成及特殊性對疏散因子的影響，將老年人的生命安全納入評估范圍，得到的評估結(jié)果可信度較高。此外，該模型在評估過程中綜合客觀評價與主觀評價，具有科學性與合理性，得到定量化的評估結(jié)果相較于定性文字描述更具有說服力，且直觀清晰。

1.2 養(yǎng)老機構(gòu)的特殊性

養(yǎng)老機構(gòu)建筑的居住人員與其他民用建筑的居住人員相比具有一定的特殊性。養(yǎng)老機構(gòu)建筑內(nèi)老年人數(shù)量較多，根據(jù)其能力分為4個等級，即能力完好、輕度失能、中度失能和重度失能；養(yǎng)老機構(gòu)內(nèi)人員組成復(fù)雜，不僅包括居住的老人，還有探視家屬、管理人員、醫(yī)務(wù)護理人員以及其他工作人員。

養(yǎng)老機構(gòu)建筑與其他民用建筑相比具有一定的特殊性。老年人容易突發(fā)高危疾病和傷害事故，建筑出入口處應(yīng)設(shè)置無障礙通道和救護車輛停靠點，提高救治效率。15J923《老年人居住建筑》中規(guī)定，老年人使用的樓梯應(yīng)該更平緩，樓梯踏步寬度為0.3m，高度為0.15m；出入口門洞口寬度應(yīng)不低于1.2m，出入口內(nèi)外應(yīng)有直徑不小于1.5m的輪椅回轉(zhuǎn)空間；當走廊凈寬小于1.5m時，應(yīng)在走廊設(shè)置不小于1.5m的輪椅回轉(zhuǎn)空間。JGJ 450—2018《老年人照料設(shè)施建筑設(shè)計標準》規(guī)定，養(yǎng)老機構(gòu)中的老年人居室和老年人休息室不應(yīng)設(shè)置在地下室、半地下室。

1.3 確定風險指標

從建筑物本身、建筑內(nèi)人員和建筑內(nèi)活動3方面對養(yǎng)老機構(gòu)火災(zāi)風險進行辨識，養(yǎng)老機構(gòu)火災(zāi)風險主要包括3類風險，即潛在性風險、可接受風險以及保護性風險。

潛在性風險表示可能導致火災(zāi)事故后果的嚴重程度，通過所有可能導致最壞情況的因素來衡量。潛在性風險指標包括火災(zāi)載荷因子q、蔓延因子i、面積因子g、樓層因子e、通風因子v、通道因子z?；馂?zāi)載荷因子反映火災(zāi)持續(xù)時間，蔓延因子反映火災(zāi)發(fā)展走勢，面積因子反映空間特征，其余因子依次反映樓層高度、煙霧威脅和消防隊進入可能性，體現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)對消防隊控制火災(zāi)的影響。

可接受風險與火災(zāi)中暴露情況相關(guān)聯(lián)，當暴露于火中的風險增加，暴露程度越大，風險越不可接受。影響可接受風險的要素是活動因子a、疏散時間因子t、價值因子c、環(huán)境因子r以及依賴因子d。這些要素表示點火源的存在、疏散時間、建筑物和財產(chǎn)價值、環(huán)境以及活動的火災(zāi)風險性。

保護性風險是養(yǎng)老機構(gòu)火災(zāi)風險分類中的第3個部分，各類保護措施越完善，最壞情況下發(fā)生火災(zāi)的概率就越低。保護性風險指標包括所有可能降低火災(zāi)破壞概率的因素，如供水因子W、正常保護因子N、特殊防護因子S、耐火因子F、疏散因子U、救助因子Y。分別代表充足的消防供水、標準的防火措施、特殊防護、建筑構(gòu)件的耐火性、逃生疏散情況以及減少火災(zāi)的間接損失。

1.4 建立AHP-FRAME火災(zāi)風險評估模型

FRAME方法中包括對建筑物本身、建筑內(nèi)人員和建筑內(nèi)活動3部分的風險評估，每部分都包含3個主要模塊，即潛在性風險指標PK、可接受風險指標AK和保護性風險指標DK，標準的FRAME評估體系，如圖1。

圖1 FRAME評估體系Fig.1 FRAME assessment system

潛在性風險指標對火災(zāi)嚴重性起決定性作用?？山邮茱L險指標通過風險中的暴露程度來衡量，暴露在風險中的人越多、暴露的持續(xù)時間越長，風險越不可接受。保護性風險指標表示消防系統(tǒng)等保護因子的可靠性，用1/DK表示高水平的保護可降低火災(zāi)事故的概率。火災(zāi)風險評估值計算，如公式(1)。

RK=PK/(AK×DK)K=1，2，3

(1)

式中：

R1—建筑物本身火災(zāi)風險值；

R2—建筑內(nèi)人員火災(zāi)風險值；

R3—建筑內(nèi)活動火災(zāi)風險值?？山邮茱L險指標值A(chǔ)和保護性風險指標值D同理。被評估建筑總體風險值計算，如公式(2)。

R=∑αKRK

(2)

式中：

R—被評估養(yǎng)老機構(gòu)總體火災(zāi)風險值；

α1、α2、α3—建筑物本身、建筑內(nèi)人員和建筑內(nèi)活動所占的權(quán)重。具體計算方法，如公式(3)-(11)[6-8]。

建筑物本身、建筑內(nèi)人員和建筑內(nèi)活動的潛在性風險指標分別為：

P1=q×i×g×e×v×z

(3)

P2=q×i×e×v×z

(4)

P3=i×e×v×z

(5)

各因子的詳細計算公式，如式(6)-(11)：

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

公式(6)-(11)中符號所代表的名稱、含義以及取值范圍，見表1。

表1 潛在性風險指標含義及取值標準Tab.1 Implications and value criteria of potential risk indicators

續(xù)表名稱符號含義取值標準樓梯高度H+建筑物樓梯高度實際測量值,單位為m地下深度H-建筑物地下深度實際測量值,單位為m

建筑物本身、建筑內(nèi)人員和建筑內(nèi)活動的可接受風險指標分別為：

A1=1.6-a-t-c

(12)

A2=1.6-a-t-r

(13)

A3=1.6-a-t-d

(14)

最大值1.6反映自然原因引起火災(zāi)的可能性[9]?；顒右蜃觓描述主要的火災(zāi)來源，住宅建筑類的主要活動a1取值為0，由于養(yǎng)老機構(gòu)中存在不可控的老年吸煙群體，次要活動a2取值為0.1；價值因子c由建筑物價值c1和室內(nèi)物品價值c2確定；環(huán)境因子r表示火勢發(fā)展的速度，通過固定火災(zāi)荷載Qi值和火焰?zhèn)鞑サ燃塎值計算得出；依賴因子d評估火災(zāi)對建筑物內(nèi)發(fā)生的活動的影響，一般均取值為0.3。結(jié)合養(yǎng)老機構(gòu)建筑及人員的特殊性對疏散時間因子t加以改進，如公式(16)。

a=a1+a2c=c1+c2

(15)

(16)

式中：

X—人數(shù)；

x—出口單元數(shù)；

p—調(diào)整因子。

根據(jù)《SFPE手冊》給出的流量公式推導出：疏散速度為1.26～0.33B，其中B是密度，以人/m2表示。按照國家標準中規(guī)定的樓梯平面基礎(chǔ)參數(shù)，養(yǎng)老機構(gòu)樓梯踏步寬度是樓梯踏步高度的2倍，則2H+是人員疏散時下樓梯的等效距離。

建筑物本身、建筑內(nèi)人員和建筑內(nèi)活動的保護性風險指標為：

D1=W×N×S×F

(17)

D2=N×U

(18)

D3=W×N×S×Y

(19)

W=0.95wN=0.95nS=1.05sY=1.05y

U=1.05u

(20)

(21)

其中，供水因子W由消防水池、水池容量、主管公稱直徑3個因素確定；正常保護因子N包括警報、電話報警、滅火器、消防隊到達和員工培訓5個因素；特殊防護因子S包括自動火災(zāi)探測系統(tǒng)、給水能力、壓力和流量源以及噴淋保護因素；耐火因子F其數(shù)值與建筑結(jié)構(gòu)的耐火性能、建筑物外墻的耐火性能、屋頂?shù)哪突鹦阅芎蛢?nèi)墻的耐火性能有關(guān)；疏散因子U包括自動火災(zāi)探測、疏散路徑保護、水平出口、噴淋、照明等因素；救助因子Y與減少火勢蔓延的因素和控制火災(zāi)后果的因素有關(guān)[9]。

基于AHP-FRAME方法構(gòu)建養(yǎng)老機構(gòu)火災(zāi)風險評估模型，需利用AHP法對風險評價指標體系的權(quán)重進行計算。目標層為養(yǎng)老機構(gòu)總體火災(zāi)風險，準測層包括建筑物本身、建筑內(nèi)人員和建筑內(nèi)活動。將三者兩兩比較建立判斷矩陣：

得到最大特征值結(jié)果λmax=3.003 7，且一致性比率CR值小于0.1，滿足一致性要求。結(jié)果顯示建筑物本身的權(quán)重最大，權(quán)重值為0.435 4；其次是建筑內(nèi)人員，權(quán)重為0.330 5；建筑內(nèi)活動所占權(quán)重較低為0.234 1。

2 實例驗證

2.1 實例概況及計算

遼寧省鞍山市某養(yǎng)老機構(gòu)成立于2002年，是縣政府承辦的社會福利性養(yǎng)老機構(gòu)，隸屬于縣民政局，總占地面積為2 600m2，總建筑面積3 000m2。該養(yǎng)老機構(gòu)按照國家建筑設(shè)計規(guī)范，筑有一棟二層樓房，機構(gòu)內(nèi)設(shè)有醫(yī)療、健身、文化娛樂、洗浴、餐廳等服務(wù)設(shè)施。該養(yǎng)老機構(gòu)現(xiàn)有房間40間，床位80張，現(xiàn)已入住老人19位，老年人全部居住在一層，以該層作為研究對象。養(yǎng)老機構(gòu)內(nèi)工作人員共15名，其中有護理人員5名。養(yǎng)老機構(gòu)室內(nèi)外配備消防栓，機構(gòu)自身沒有消防組織，最近的消防隊距離2.8km；出口單元數(shù)量為2，大廳有清晰的平面布局圖和疏散路徑指示圖，每層消防照明指示裝置齊全且符合規(guī)定；室內(nèi)按規(guī)范標準配備滅火器設(shè)備、疏散指示標志及應(yīng)急照明等。機構(gòu)建立了安全生產(chǎn)責任制、防火巡查制度及應(yīng)急救援預(yù)案等。

根據(jù)該養(yǎng)老機構(gòu)建筑本身條件、建筑內(nèi)人員和建筑內(nèi)活動情況，對該養(yǎng)老機構(gòu)的火災(zāi)風險進行評估計算，第一防火分區(qū)各因子計算結(jié)果及風險值，見表2。

表2 第一防火分區(qū)各因子計算列表Tab.2 The calculation list of each factor in the first fire compartment

從公式(3-5)可得：P1=1.35，P2=1.41，P3=1.15。從公式(12-14)可得：A1=0.93，A2=0.53，A3=1.05。從公式(17-19)可得：D1=0.97，D2=2.26，D3=1.45。

根據(jù)公式(1)計算風險值結(jié)果為：R1=1.50；R2=1.18；R3=0.76。

根據(jù)R值劃分風險等級，當時R<1.0，風險等級為低風險；1.0≤R<1.6，風險等級為可接受風險；1.6≤R<2.7，風險等級為中度風險；2.7≤R<4.5，風險等級為高度風險；R≥4.5，風險等級為嚴重風險。評估結(jié)果顯示，該養(yǎng)老機構(gòu)的第一防火分區(qū)中，建筑物本身及建筑內(nèi)人員的火災(zāi)風險等級為可接受風險，建筑內(nèi)活動為低風險等級。結(jié)合AHP權(quán)重，根據(jù)公式(2)計算，得到該養(yǎng)老機構(gòu)總體火災(zāi)風險值為：R=1.219 9，總體火災(zāi)風險為可接受風險。

2.2 評估結(jié)果分析

結(jié)合養(yǎng)老機構(gòu)火災(zāi)風險評估結(jié)果進行分析，雖然該養(yǎng)老機構(gòu)整體火災(zāi)風險水平可以接受，但仍存在一些不足之處，主要有以下3個方面：

(1)疏散時間因子t的值代表所需的安全疏散時間。養(yǎng)老機構(gòu)內(nèi)居住19名老年人，其中2人行動不便需要護理人員輔助疏散，疏散時間因子計算結(jié)果為0.42，計算得到疏散時間為0.42×720=302.4s，其中720的值是從一個低危險情況的中性點“逆向設(shè)計”而來的，疏散時間相對較長，不利于老年人安全疏散。

(2)該養(yǎng)老機構(gòu)供水因子W低于1表明消防水供應(yīng)不足，應(yīng)增加消防儲水容量。正常保護因子N為0.77，表示正常保護措施不足，該養(yǎng)老機構(gòu)內(nèi)老年人、服務(wù)人員總體素質(zhì)水平一般，缺乏專業(yè)的消防安全知識。

(3)標準狀態(tài)下，特殊防護因子S和耐火因子F應(yīng)高于1，而該養(yǎng)老機構(gòu)耐火因子值為0.99，沒有達到標準，應(yīng)加強建筑構(gòu)件的耐火性能。評估過程中發(fā)現(xiàn)該養(yǎng)老機構(gòu)滅火器配備較為齊全，但沒有按要求定期對消防設(shè)備進行檢修，一旦出現(xiàn)火災(zāi)險情，容易影響救援速度。

2.3 風險管理措施

根據(jù)該養(yǎng)老機構(gòu)火災(zāi)風險評估結(jié)果及分析，針對其存在的問題，采取相應(yīng)的風險管理舉措。

(1)出現(xiàn)火災(zāi)險情時，加強對行動不便老人的疏散轉(zhuǎn)移，增加護理人員幫助老人疏散；加強火災(zāi)探測系統(tǒng)，縮短火災(zāi)發(fā)現(xiàn)時間，給疏散留存充足時間。

(2)養(yǎng)老機構(gòu)的老人、服務(wù)人員文化水平參差不齊，需要加強消防安全教育，嚴禁出現(xiàn)室內(nèi)吸煙等一切可能造成火災(zāi)隱患的危險行為。

(3)加強防護措施，為人員疏散爭取更多的時間。在現(xiàn)有消防安全治理水平的基礎(chǔ)上，定期進行消防設(shè)備檢查與維護，配備專職消防安全管理人員，提升養(yǎng)老機構(gòu)自身的人工滅火能力。

3 結(jié)論

(1)建立基于AHP-FRAME法的養(yǎng)老機構(gòu)火災(zāi)風險評估模型，結(jié)合養(yǎng)老機構(gòu)特殊性對計算過程加以改進，并運用此火災(zāi)風險評估模型進行實例分析，驗證了這一方法的可行性，通過計算分別得出防火分區(qū)中建筑物本身、建筑內(nèi)人員和建筑內(nèi)活動的火災(zāi)風險等級，為進一步提出火災(zāi)安全管理舉措提供科學依據(jù)。

(2)建立養(yǎng)老機構(gòu)火災(zāi)風險評估模型過程中，疏散指標等因素考慮的不夠全面，沒有充分考慮煙氣的影響，仍有待進一步研究與探討。

(3)FRAME法評估過程計算量較大，結(jié)合軟件對所建立的養(yǎng)老機構(gòu)火災(zāi)風險評估模型進行數(shù)值計算，能夠有效節(jié)省評估人員的工作時間，提升評估效率。