張召冉，谷宗賀，張遠(yuǎn)悅

(北方工業(yè)大學(xué),北京 100000)

0 引言

隨著近年來我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,高層建筑在我國建筑中的占比也逐年上升,高層建筑凝聚著大量的人員、物資與財(cái)產(chǎn),同時(shí)承載著多種城市功能,但是由于高層建筑自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和建筑功能的高度多元化,一旦發(fā)生火災(zāi),往往面臨著火災(zāi)蔓延速度快、人員疏散困難、撲救難度大等問題[1],這使得高層建筑火災(zāi)一旦發(fā)生,往往會造成巨大的人員和財(cái)產(chǎn)損失。根據(jù)應(yīng)急管理部消防救援局的數(shù)據(jù),我國2021年全年共接報(bào)高層建筑火災(zāi)4 057起、傷亡人數(shù)比上年增加了22.6%?？梢姼邔咏ㄖ馂?zāi)的安全管理和事故預(yù)防理論仍需完善,在國內(nèi)高層建筑火災(zāi)的研究中,吳龍標(biāo)等[2]對高層建筑火災(zāi)煙囪效應(yīng)等原因進(jìn)行了探討,并提出了應(yīng)對策略;龍騰騰等[3]將事故致因模型運(yùn)用于高層建筑火災(zāi)起因分析中,并提出控制和預(yù)防;丁元春等[4]將突變理論與高層建筑火災(zāi)有機(jī)的結(jié)合在一起,構(gòu)成了一套安全綜合評價(jià)方法;王粟[5]則以高層建筑火災(zāi)系統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)評價(jià)模型,來確定影響因素和系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)等級。本文通過事故樹方法來找出高層建筑火災(zāi)中造成更大影響的因素種類并得出與科學(xué)有效的預(yù)防措施,為后續(xù)高層建筑火災(zāi)的研究提供新的分析思路和參考。

1 事故樹理論

事故樹(FTA)一門利用邏輯推理對各種信息系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)因素作出識別與評估的方法。它通過根據(jù)一定順序和關(guān)系,把在給定的信息系統(tǒng)和作業(yè)中可能發(fā)生的事故條件與可能產(chǎn)生的影響結(jié)果繪成樹形圖[6],事故樹分析法不僅可以找出影響事故的表層因素,又可以挖掘出影響事故的深層因素,具有很強(qiáng)的綜合性[7]。

2 基于事故樹理論的實(shí)例分析

2.1 案例基本情況

金鷹中心A座于1996年投入使用,總建筑面積14.8萬m2,地上58層,地下2層。大樓核心筒9層為酒店自助餐廳[8]。根據(jù)南京應(yīng)急局的事故調(diào)查報(bào)告可知,2019年5月24日20時(shí)50分左右,在位于金鷹A座9層露臺西側(cè)廚房凈化設(shè)備拆除工程施工現(xiàn)場,施工人員在使用等離子切割機(jī)拆除油煙凈化設(shè)備作業(yè)中,切割產(chǎn)生的火花引燃油煙凈化設(shè)備內(nèi)部的油垢,引發(fā)火災(zāi)。

2.2 事故樹的建立

基于事故樹理論,將“5·24”南京新街口金鷹火災(zāi)發(fā)生作為頂端事件T,根據(jù)火災(zāi)的相關(guān)事故調(diào)查報(bào)告和南京市政府公報(bào),將火災(zāi)事故樹分階段的劃分為基礎(chǔ)事件樹底端口的基礎(chǔ)就可以搜索得到七個(gè)事情引起了南京新街口金鷹火災(zāi),或頂事件T產(chǎn)生的最初起因的基礎(chǔ)誘因,把搜索得到的七個(gè)基礎(chǔ)事件作為火災(zāi)事故樹的底部端口,用Xi表示,用Mi來表示在頂事件T和基礎(chǔ)事情Xi樹之間的中間事件,即可獲得事故樹,如圖1所示,各標(biāo)號與事件名稱的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1 標(biāo)號與事件名稱對應(yīng)圖

在事故樹圖中,T代表事件“5·24”南京新街口金鷹火災(zāi)發(fā)生。特別的與門代表邏輯積關(guān)系下成立,即下屬直接事件必須同時(shí)發(fā)生才會觸發(fā)上級事件,或門則代表邏輯和關(guān)系,即下屬直接事件任意發(fā)生一個(gè)及以上時(shí),上級事件就會被觸發(fā),即可明確了事故樹圖中的邏輯關(guān)系:M2=X5∪M1,T=X1∩M2∩M3,M3=X4∩X3,M1=X1∩X6∩X7。

2.3 求最小割集與最小徑集

通過布爾代數(shù)法將頂端事件T逐步分解可求得最小割集。求出最小割集有兩個(gè),分別為:{X1,X2,X3,X4,X6,X7},{X2,X3,X4,X5}。

通過與事故樹對偶的成功樹,可得圖2。

求得最小徑集有六個(gè),分別為:{X1,X5},{X2},{X3},{X4},{X5,X6},{X5,X7}。

2.4 結(jié)構(gòu)重要度分析

從事故樹角度來分析,結(jié)構(gòu)重要度指的是事件的重要程度,其計(jì)算方法主要有四種,這里采用最小徑集法和最小割集法來綜合使用,其主要規(guī)則為:

1)如果最小徑集(或最小割集)中有且僅有唯一一個(gè)基本事件時(shí),則該基本事件的結(jié)構(gòu)重要度最大。

2)若最小徑集(或最小割集)中存在一些數(shù)目相等的基本事件時(shí),則這些基本事件的結(jié)構(gòu)重要度由其在最小割集(或最小徑集)中出現(xiàn)的頻率來決定,出現(xiàn)次數(shù)與結(jié)構(gòu)重要度成正比。

3)當(dāng)最小割徑集(或最小割集)中存在數(shù)量不等的基本事件數(shù)時(shí),則其結(jié)構(gòu)重要度由最小割徑集(或最小割集)中的事件數(shù)量決定,基本事件越少則結(jié)構(gòu)重要度越大。

根據(jù)最小割集{X1,X2,X3,X4,X6,X7},{X2,X3,X4,X5}和最小徑集{X1,X5},{X2},{X3},{X4},{X5,X6},{X5,X7}綜合考量可知,其事故結(jié)構(gòu)重要度大小排序?yàn)?Iφ(X2)=Iφ(X3)=Iφ(X4)=Iφ(X5)>Iφ(X7)=Iφ(X6)=Iφ(X1)。

2.5 模型結(jié)果討論

據(jù)事故樹分析,可將因素分為組織因素和個(gè)人因素,事故發(fā)生的致因因素主要為這兩大因素綜合作用產(chǎn)生。例如引發(fā)事故的直接原因是工人進(jìn)行動火作業(yè)時(shí)沒有安全措施,可以從“個(gè)人因素”這一角度考慮,將其歸結(jié)為基本事件X5。而南京新街口金鷹中心對施工單位資質(zhì)手續(xù)沒有確定則可以從“組織因素”這一角度考慮,將其歸為基本事件X2。既有以下分類:工程建設(shè)單位手續(xù)不齊,沒有落實(shí)防火檢查,安全教育不到位,動火作業(yè)無安全措施屬于組織因素,而油垢隱蔽難以發(fā)現(xiàn),工人安全生產(chǎn)意識不足,工人違章作業(yè)則屬于個(gè)人因素。根據(jù)結(jié)構(gòu)重要度來說,X2為工程建設(shè)單位手續(xù)不齊,X3為沒有落實(shí)防火檢查,X4為安全教育不到位,這三種因素結(jié)構(gòu)重要度最高;X5為動火作業(yè)無安全措施,而X1為油垢隱蔽難以發(fā)現(xiàn),X6為工人安全生產(chǎn)意識不足,X7為工人違章作業(yè)的結(jié)構(gòu)重要度次之。

根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要程度計(jì)算結(jié)果,進(jìn)行系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)分析。對最小割集系統(tǒng)來說,它與基礎(chǔ)頂上事件均用或門連接,所以顯然最小割集的事件數(shù)量愈小越安全,愈多越危險(xiǎn)。但由于每個(gè)最小割集的基礎(chǔ)事件和第二層事件均為與門連接,所以割集的基礎(chǔ)事件愈多越有利,因此基礎(chǔ)事件較少的割集是系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。和最小割集恰恰相反的是,最小徑集的徑集數(shù)越多就越保險(xiǎn),因?yàn)榛臼录疃嗟膹郊钦麄€(gè)系統(tǒng)的脆弱環(huán)節(jié)。

所以,為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,可通過下列四個(gè)方面來改進(jìn)系統(tǒng):

1)降低最小割集數(shù),首先應(yīng)去除一些含基礎(chǔ)事情盡量少的割集。

2)提高最小割集中的基礎(chǔ)事情數(shù),首先為含有基礎(chǔ)事情很少而又無法去除的小割集提高了基礎(chǔ)事情。

3)盡量減少最小徑集的基礎(chǔ)事物數(shù)量,首先應(yīng)該著眼于盡量減少含基礎(chǔ)事物過多的最小徑集。

4)增設(shè)新的最小徑集,也就可以設(shè)法把原來含基礎(chǔ)事故因素較多的最小徑集分為兩個(gè)或很多最小徑集。

從以上分析結(jié)果來看,X2:工程建設(shè)單位手續(xù)不齊,X3:沒有落實(shí)防火檢查,X4:安全教育不到位,X5:動火作業(yè)無安全措施都是對頂上事故影響因素較大的基本事件,也是整個(gè)系統(tǒng)中最為薄弱的環(huán)節(jié)。為降低建筑失火的發(fā)生概率,應(yīng)著重修改完善有關(guān)基礎(chǔ)事項(xiàng)?，F(xiàn)有以下預(yù)防措施來完善有關(guān)基礎(chǔ)事項(xiàng):

1)對于工程建設(shè)單位手續(xù)不齊,首先可以加強(qiáng)法律宣傳,一經(jīng)發(fā)現(xiàn)要受到監(jiān)管部門的懲處和曝光,以督促工程建設(shè)單位自覺完善各種手續(xù)。其次因?yàn)楣こ探ㄔO(shè)單位手續(xù)不齊開工屢禁不止且原因復(fù)雜,用工單位應(yīng)盡可能選擇資質(zhì)雄厚實(shí)力強(qiáng)的工程建設(shè)單位合作。

2)對于防火檢查沒有得到有效落實(shí),可以在管理人員間設(shè)立專門職能崗位來責(zé)任落實(shí)到人,并且加大對失職人員的懲處與曝光。

3)對于安全教育不到位,第一可以設(shè)置制度性職工交流學(xué)習(xí)會,讓施工人員互相談?wù)撟约河龅降陌踩珕栴}和原因,互相督促,加強(qiáng)施工人員的自我安全認(rèn)知。第二工程健身單位可以從施工人員最關(guān)心的晉升、薪酬和待遇方面下手制定安全生產(chǎn)獎(jiǎng)懲制度并積極落實(shí)。

4)對于動火作業(yè)無安全措施,工程建設(shè)單位應(yīng)加強(qiáng)施工人員的培訓(xùn)與管理。動火作業(yè)無安全措施,很大程度上是施工人員的僥幸心理,工程建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)安全管理,配備專職警戒人員。

3 結(jié)語

1)通過事故樹分析法對高層建筑火災(zāi)事故的定性分析,使事故發(fā)生的原因?qū)哟畏置?、條理清晰的呈現(xiàn)出來。高層建筑火災(zāi)是在組織因素與個(gè)人因素共同影響下發(fā)生的,往往個(gè)人因素為表層因素,而組織因素為深層因素,一場火災(zāi)的發(fā)生往往是由于個(gè)人因素和組織因素等多種原因綜合影響的結(jié)果。

2)高層建筑火災(zāi)事故有其發(fā)生、發(fā)展和消除的過程,因此是可以預(yù)防的。通過結(jié)構(gòu)重要度分析可以找出各個(gè)事件的結(jié)構(gòu)重要度,結(jié)構(gòu)重要度越大說明對頂上事件影響程度越大,因此,對于結(jié)構(gòu)重要度高的因素進(jìn)行影響往往可以起到事半功倍的效果。

3)說明對于高層火災(zāi)的預(yù)防,應(yīng)重視組織因素的作用,在組織層面預(yù)防,不留安全漏洞,在個(gè)人層次應(yīng)安全謹(jǐn)慎,不做違規(guī)操作,不存僥幸心理,最大限度將危險(xiǎn)消滅在萌芽狀態(tài)。