摘要：高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，具有火勢(shì)蔓延速度快、撲救難度大、安全疏散及逃生自救困難等特點(diǎn)，這些因素共同提升了其火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，對(duì)火災(zāi)的致災(zāi)概率、損失程度、脆弱性展開研究，剖析了火災(zāi)發(fā)生后災(zāi)害鏈的演化機(jī)制，并通過具體案例進(jìn)行驗(yàn)證，旨在為消防安全風(fēng)險(xiǎn)防控和應(yīng)急響應(yīng)提供科學(xué)指導(dǎo)，進(jìn)而提升風(fēng)險(xiǎn)防控的整體效能。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；高層建筑火災(zāi)；災(zāi)害鏈分析

中圖分類號(hào)：TU998.1" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " "文章編號(hào)：2096-1227（2024）09-0004-03

高層建筑火災(zāi)因其獨(dú)特的燃燒條件、火勢(shì)迅速蔓延的特性以及疏散救援的復(fù)雜性，給城市的安全管理帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。深入研究高層建筑火災(zāi)，對(duì)防范化解高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)、保障人民群眾生命和財(cái)產(chǎn)安全、維護(hù)城市安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。目前，國內(nèi)高層建筑火災(zāi)研究集中在火災(zāi)應(yīng)急疏散[1-3]、建筑火災(zāi)演化過程[4-6]、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[7-9]等，其中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要采用的方法有層次分析法、事件樹法、熵權(quán)法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析等，對(duì)于建筑火災(zāi)災(zāi)害鏈分析較少?！豆舶踩?城市安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估》標(biāo)準(zhǔn)提出風(fēng)險(xiǎn)源分析應(yīng)包含初始事件與次生衍生事件，形成完整的事件鏈。本文基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合實(shí)際案例，對(duì)高層建筑火災(zāi)災(zāi)害鏈展開分析。

1 高層建筑火災(zāi)災(zāi)害演化分析

1.1" 國內(nèi)外高層建筑火災(zāi)事故數(shù)據(jù)

通過新聞媒體、搜索引擎、官方事故數(shù)據(jù)報(bào)告等渠道收集近10年國內(nèi)外高層建筑火災(zāi)事件95起，事件數(shù)據(jù)包含災(zāi)害的發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)、影響范圍、事故后果。表1為部分國內(nèi)外高層建筑火災(zāi)事件數(shù)據(jù)。

通過文獻(xiàn)梳理、專家評(píng)價(jià)、事件樹分析等方法，確認(rèn)高層建筑火災(zāi)的次生衍生災(zāi)害事件，構(gòu)建事件集，見表2。

1.2" 高層建筑火災(zāi)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建

近年來，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究已經(jīng)滲透到物理學(xué)、生物學(xué)、社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，成為連接不同學(xué)科的重要橋梁。高層建筑火災(zāi)災(zāi)害鏈可以看作是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)模型，災(zāi)害鏈中事件為網(wǎng)絡(luò)中的“節(jié)點(diǎn)”，事件的因果關(guān)系為連接事件的“邊”。本文依據(jù)事件集，構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，見圖1，分析高層建筑火災(zāi)災(zāi)害鏈的演化機(jī)理。

2 高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

基于災(zāi)害鏈的形成機(jī)理和系統(tǒng)工程角度，選擇致災(zāi)概率、損失和脆弱性三個(gè)因子來進(jìn)行高層建筑火災(zāi)災(zāi)害鏈風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[15]。其中，致災(zāi)概率指的是某一事件觸發(fā)另一事件的可能性，損失代表災(zāi)害鏈中節(jié)點(diǎn)所承受的損害，而脆弱性則衡量了一個(gè)事件在觸發(fā)另一事件時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中其他事件影響程度的大小，即高層建筑火災(zāi)災(zāi)害鏈中事件a觸發(fā)事件b的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型如式（1）：

式中：Rab——災(zāi)害事件a觸發(fā)災(zāi)害事件b的風(fēng)險(xiǎn)；

Pab——災(zāi)害事件a觸發(fā)災(zāi)害事件b的概率；

Lb——災(zāi)害事件b所承受的傷害；

Vab——災(zāi)害網(wǎng)絡(luò)中ab邊的脆弱性。

2.1" 致災(zāi)概率分析

災(zāi)害事件a觸發(fā)災(zāi)害事件b的可能性可通過共現(xiàn)率來衡量，共現(xiàn)率定義為兩事件同時(shí)發(fā)生的頻率，并采用Jaccard指數(shù)評(píng)價(jià)法進(jìn)行計(jì)算，如式（2）：

式中：Jab——事件a觸發(fā)事件b的概率，且0≤Jab≤1；

Ca、Cb——事件a、b分別出現(xiàn)的頻次；

Cab——事件a、b共現(xiàn)頻次。

2.2" 損失分析

本文構(gòu)造的高層建筑火災(zāi)及其次生衍生事件鏈?zhǔn)且粋€(gè)無權(quán)有向的災(zāi)害網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)為災(zāi)害鏈中的某一災(zāi)害事件，網(wǎng)絡(luò)中的邊為兩事件之間的演化關(guān)系。某一事件的損失程度依據(jù)節(jié)點(diǎn)的度來評(píng)估，如式（3）。節(jié)點(diǎn)的度，定義為其出度與入度之和，度數(shù)越高，意味著該事件的損失程度越大。

式中：L——災(zāi)害鏈中事件b的損失程度；

Kb——事件b在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中所代表的節(jié)點(diǎn)的度。

2.3" 脆弱性分析

依據(jù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，初始節(jié)點(diǎn)X1代表的火災(zāi)事件為高層建筑火災(zāi)災(zāi)害鏈中的源發(fā)災(zāi)害，其余節(jié)點(diǎn)為次生衍生災(zāi)害。分析復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的脆弱性，找到脆弱度較高的邊，有助于提高事故應(yīng)對(duì)效率，提前部署斷鏈減災(zāi)工作。邊的脆弱度計(jì)算公式如式（4）：

式中：Vi——邊i的脆弱度；

Bi——邊i在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中介數(shù)；

Li、Hi——分別為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)去除邊i后的平均路徑長(zhǎng)度和連通度。

2.4" 災(zāi)害鏈風(fēng)險(xiǎn)分析

高層建筑火災(zāi)網(wǎng)絡(luò)中，某一條災(zāi)害鏈風(fēng)險(xiǎn)值為該演化路徑上所有節(jié)點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)值之和，如式（5）：

式中：a——高層建筑火災(zāi)災(zāi)害鏈中的源發(fā)事件火災(zāi)，且Pa=1，Va=max（Vmn）。

3 案例仿真

2024年2月23日4時(shí)，南京雨花臺(tái)區(qū)某小區(qū)6棟發(fā)生火災(zāi)，該事件造成15人死亡，44人受傷[10]。本文選取該事故作為案例進(jìn)行仿真分析，以驗(yàn)證高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的有效性。

3.1" 邊的風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算

根據(jù)公式（1）至（4）并結(jié)合專家打分法求出南京雨花臺(tái)區(qū)明尚西苑火災(zāi)災(zāi)害鏈邊的風(fēng)險(xiǎn)值，見表3。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，風(fēng)險(xiǎn)值較高的前5條邊依次為：火災(zāi)→濃煙毒氣，火災(zāi)→人員恐慌，濃煙毒氣→人員恐慌，濃煙毒氣→環(huán)境污染，人員傷亡→負(fù)面輿論影響。針對(duì)上述高風(fēng)險(xiǎn)值的邊，應(yīng)預(yù)先采取有效應(yīng)對(duì)措施，阻斷火災(zāi)演化路徑，減緩火勢(shì)蔓延速度并減輕其潛在后果，如設(shè)置加強(qiáng)防火分隔、使用低煙無毒材料、設(shè)置自動(dòng)噴淋裝置和排煙系統(tǒng)、加強(qiáng)火災(zāi)宣傳教育和應(yīng)急演練、為居民提供必要的個(gè)人防護(hù)裝備等。

3.2" 災(zāi)害鏈風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算

根據(jù)式（5），求得高層建筑火災(zāi)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中所有災(zāi)害鏈風(fēng)險(xiǎn)值，其中風(fēng)險(xiǎn)值最高的前3條演化路徑為

X1→X5→X6→X7→X8→X9→X11，X1→X5→X6→X7→X9→

X11和X1→X2→X3→X5→X6→X7→X8→X9→X11，數(shù)值分別為84.55、83.30和80.48。這3條演化路徑都包含了X5→X6→X7和X9→X11災(zāi)害短鏈，意味著“濃煙毒氣→人員恐慌→擁擠踩踏”和“人員傷亡→負(fù)面輿論影響”后果影響較大。根據(jù)雨花臺(tái)區(qū)“2·23”火災(zāi)事故新聞發(fā)布會(huì)顯示，42名輕傷患者大多因火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)吸入濃煙引起吸入性損傷。

4 結(jié)束語

本文通過收集近10年國內(nèi)外95起高層建筑火災(zāi)事件，構(gòu)建了高層建筑火災(zāi)災(zāi)害事件集，明確了12例典型火災(zāi)次生衍生災(zāi)害事件。利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，模擬高層建筑火災(zāi)災(zāi)害鏈的演化機(jī)理，并選取致災(zāi)概率、損失和脆弱性三個(gè)因子，構(gòu)建了高層建筑火災(zāi)災(zāi)害鏈的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。通過南京雨花臺(tái)區(qū)明尚西苑火災(zāi)的實(shí)際案例進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證了該風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的有效性和實(shí)用性。案例分析結(jié)果顯示，“濃煙毒氣→人員恐慌→擁擠踩踏”和“人員傷亡→負(fù)面輿論影響”這兩條災(zāi)害短鏈具有顯著高風(fēng)險(xiǎn)值，對(duì)災(zāi)害鏈的演化產(chǎn)生重要影響。消防安全管理者在編制應(yīng)急預(yù)案和實(shí)施救援時(shí)可針對(duì)這兩條災(zāi)害短鏈特別關(guān)注并優(yōu)先應(yīng)對(duì)，通過采取有效措施，如加強(qiáng)排煙系統(tǒng)建設(shè)、提供個(gè)人防護(hù)裝備、輿情監(jiān)測(cè)、開展火災(zāi)安全教育和應(yīng)急演練等，來降低火災(zāi)事件可能帶來的負(fù)面影響。本文的研究成果為高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)管理和應(yīng)急響應(yīng)提供了參考，有助于降低高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，提升城市安全管理水平。

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