搜索
本章引入火灾风险评估的基本概念和实施建筑火灾风险评估的基本思路。火灾风险评估－fireriskassessment指对火灾(fires)－人们所不希望发生的这类事故的后果(consequence)，所导致的人员伤亡和造成财产损失的风险(risk)的评估，或者说量化过程。2.1综述大致可分为两类一是简单的火灾风险评估(simplefireriskassessment)，仅对某些或某类火灾场景发生的可能性和结果进行分析和评估；二是全面或综合的火灾风险评估(comprehensivefireriskassessment)，对所有的预测的火灾场景发生的可能性或结果进行分析和评估。一个火灾场景(afirescenario)是由一系列火灾事件组成的，这些火灾事件是推测或预测可能在火灾过程中发生的事件，将某些防、灭火技术或管理措施的成功或失效/失败的两种结果，和火灾发展过程中某些可能出现的火情状况，按其发生的顺序合理地连缀起来，就能够形成一个火灾场景。因此一个火灾场景发生的可能性(probability)决定于这一系列事件中每一个防、灭火技术或管理措施的成功或失效/失败的可能性；而一个火灾场景最终的结果，决定于相关的物理因素，这些物理因素一旦确定，火灾发生了，则后果被认为是确定性的，并且可以进行计算和模化。对人员的风险(risk)既决定于能够对人员产生损害(harm)的火灾场景发生的可能性，又决定于火灾场景或者说火灾场景产生的后果(consequence)对人员造成损害的程度或水平(levelofharm)。在了解火灾各个过程和阶段基本特征的基础上，构建相应的火灾场景，结合一定的评估目的，选择确定要进行量化计算的火灾场景——设计火灾场景(designfirescenario)，并分析火灾场景发生的可能性，是本课程的主要内容。通常应用火势增长、烟气传播、人员疏散、建筑结构响应和消防人员灭火效能等模型来对火灾场景的结果进行计算和模拟。这部分内容不是本课程的主要授课内容，将在《建筑防火性能化设计》课程中讲述。2.2火灾风险的量化前面讲过，火灾风险评估是指对火灾－人们所不希望发生的这类事故产生的危害的后果(consequenceoffirehazards)，所可能导致的人员伤亡和造成财产损失的风险(risk)的评估。它所应用到的基本原理与其他领域风险评估的原理是一致的。例如，评估建筑中的某一个火灾场景的后果对人生命造成的风险，这个预计的生命风险可由(2.1)式来表达：式中P是这个特定的火灾场景发生的可能性，用频次或概率(probability)来描述。频次frequency=发生的次数/时间，也可也称为火灾发生的时间比率，rateoffiretotime);C是这个特定火灾场景所造成后果预计导致的死亡人数。(2.1)比如建筑中某一火灾场景发生的可能是20年一次，则：P=0.05firesperyear如果这个火灾场景导致２人死亡，则C=2deathsperfire从式(2.1)可知，这个火灾场景的预计生命风险为theexpectedrisktolife＝0.1deathsperyear或者是：1deathevery10years.每年0.1人死亡或每10年死亡１人。当然在建筑中发生火灾的方式或过程及其后果不止一种，那么对人员的风险通常要基于所有可能的火灾场景来进行评估。则一个全面的（comprehensivefireriskassessment）风险可由(2.2)式来表达：式中的∑代表了对所有可能的火灾场景进行求和。Pi是某一个火灾场景i发生的可能性;Ci是火灾场景i的后果，导致的预计死亡人数。(2.2)要注意的是，火灾风险评估不仅包括对人员生命风险的评估，还可能包括对财产损失、对经营或生产的影响等造成损失的评估。此时方程(2.1)和方程(2.2)中的预计死亡人数也相应地更换为某一火灾场景的后果导致的财产损失。2.2.1火灾场景-FireScenarios一个火灾场景是由一系列连续发生的火灾事件组成，通过把某些特定的防、灭火技术或管理措施成功或失败/失效的两种结果和火灾发展过程中可能出现的某些关键的火情状况按合理的顺序连缀起来而得到。一个火灾事件－Afireevent是与火灾的发生有关的，或在火灾过程中发生的，与起火、火势增长、烟气传播、建筑物结构响应、人员疏散或消防人员行动相关的事件。如果是与火灾的上述过程无关的事件，则一般不视为火灾的一个事件。比如，火灾中发生的声、光报警是一个火灾事件；火灾中发生的断电或停水也是火灾中不同的两个事件；而火灾过程中发生的你成功收到了男神的表白短信，就不是一个火灾事件了。防、灭火技术或管理措施：首先包括主动和被动的防、灭火措施，如建筑构建的耐火设计；消防器材或设备装置，比如自动喷水灭火系统、火灾探测、报警系统、防排烟系统和各种手提或推车式灭火器等；其次包括消防设备管理和维护计划和措施；还包括人员教育，火灾应急预案和演练计划和实施情况，如处置火情，报警、扑灭初期火灾的训练和疏散演练等。火灾场景的简单例子：(1)火灾发生了轰燃－报警系统没有启动，人员没有接收到报警信号－有人员被因于火场中。(2)没有发生轰燃－报警系统启动成功，人员及时接收到报警信号－人员成功疏散。就真实的火灾而言，过程和情况要复杂得多，因此可能的火灾场景数量也会有很多。火灾场景的数量决定于火场中防灭火技术和管理措施的数量和预计的可能的火灾事件的数量。合理构建火灾场景并分析其发生的可能性，选择所要进行后果分析计算的设计火灾场景；对所选择的火灾场景后果的尽量符合实际的分析、计算或模拟；是决定火灾风险评估结果可信度的两个关键。前者是本课程所要达到的主要目的；而后者将重点在《建筑防火性能化设计》课程中探讨。在后续的部分中，我们将阐述构建火灾场景的基本过程和方法。在此之前，我们要讨论一个极端的情况：没有任何防、灭火技术和管理措施的情况。比如，我们以一个发生在房间唯一安全出口处的火灾为例，发生火灾的房间中有一定数量的人员。火灾场景可能是这样的：房间内某位置起火－房间中没有任何控制火势增长的措施，火势增长快速－迅速导致轰燃－火灾进入全盛期－房间内的一定数量人员未能及时疏散，死于火灾。对这个比较简单而极端的火灾场景，火灾的风险等于火灾发生于此房间唯一安全出口处的可能性与预计死于火灾中人员数量的乘积。当然，一般火灾风险的评估，情况都要比这个例子复杂得多。通常建筑内可能有控制火灾增长或迅速传播的措施，为人员和财产提供了保护，延缓了火灾的传播，如自动喷水灭火系统；通常建筑内可能还设置火灾早期探测和报警措施，疏散通道内设置了烟气阻隔、排放措施，帮助人们及时疏散到安全的区域；通常而言，尤其是人员密集场所，人们可能会制定应急响应预案，并进行疏散演练，提高疏散效率；一定情况下消防人员也可能较早地接收到火灾报警，及时赶赴火场并展开灭火和人员救援。因此，火灾风险评估中的火灾场景必须包含和考虑到这些防、灭火技术和管理措施，考虑它们成功启动，或被贯彻实施的可能性，被应用或实施而发挥其效能的程度，这样才能对人员和财产所面临的预期火灾风险进行估计或计算。应用广为所知的事件树方法－event-treeanalysis，能够构建一系列的火灾场景；在这种方法中，火灾中的事件被连缀起来，形成树状。(CusterandMeacham,1997).Figure2.1一个简单的事件树由图2.1可见，在分支点上，事件的成功或失败，即某一防、灭火技术或管理措施的成功与否，将使得初始事件产生不同的结果。比如，事件Ａ（例如是应用灭火器灭火）成功，则接下来到事件C（可能是燃烧熄灭，火灾终结）结束；而如果事件Ａ（例如是应用灭火器灭火）失败，则接下来继续到事件B（可能是应用消火栓灭火）。一系列的火灾事件连缀起来，则能够形成一个火灾场景。例如，事件A-C构成一个火灾场景。而事件A–C,A–B–D和A–B–E形成了此事件树全部的火灾场景，共有三个。场景１：A-C场景2：A–B–D场景3：A–B–E在图2.1的分支上，还给出这两个防、灭火技术措施成功和失败的概率，在此例中，假定这两个措施成功的概率均为90%，失败的概率为10%。基于此，场景A–C发生的可能性为0.9。场景A–B–E发生的可能性为0.09，此值由A失败的可能性(0.1)与B成功的可能性(0.9)相乘得到。类似地，场景A–B–D发生的可能性为0.01.三个场景发生的联合概率为(combinedprobability)为1。注：这是因为三个不同的火灾场景之间是互斥的。Mutuallyexclusiveevents这里有一点比较重要，需引起我们的注意。显然，某一防、灭火技术或管理措施成功或失败的可能性可能影响到所有或全部火灾场景发生的可能性。某一防、灭火技术或管理措施失败的可能性越低，则那些导致不希望发生后果的火灾场景发生的可能性就越低。2.2.2将防、灭火技术或管理措施视为“火灾阻碍措施”在建筑火灾风险评估的过程中，可基于以下五个重要事件来构建事件树：１.起火－fireignition,2.火势增长－firegrowth,3.烟气传播－smokespread,4.人员疏散失败－failureofoccupantstoevacuate,5-消防人员响应失败－failureoffiredepartmenttorespond(YungandBenichou,2003).将它们视为重要事件是因为每个事件都与火灾发展的主要阶段或危害有关。1.起火是初始事件，比如烟头引燃卧室床上物品或引燃起居室沙发。针对起火发生的防、灭火技术或管理措施包括防火教育、火源控制、使用阻燃材料等，这些都将降低起火的可能性和相应的风险。2.火势增长是第二个重要事件。这个过程包括多种火灾增长类型，比如阴燃火灾(smoulderingfires)慢速火、中速火、快速火或超快速火等，可能导致轰燃在不同时刻发生而进入全盛期火灾(post-flashoverfires)。防、灭火技术或管理措施包括喷水系统、限制火灾载荷和控制可燃物使用、采用防火分隔和带有自闭器的门等，这些措施能够控制或限制火灾增长速度，并降低其相应的风险。风险降低的程度决定于这些火灾增长控制措施的可靠性和有效性(reliabilityandeffectiveness)。3.烟气传播到疏散必经的路径上或传播到建筑内某些位置上，是第三个重要的事件。防、灭火技术或管理措施包括带有自闭器的门、防排烟系统和疏散楼梯间/前室设置和加压送风系统等，这些措施有助于将火灾产生的烟气限制在一定空间内或排出到建筑外，从而降低其相应的风险。风险降低的程度决定于这些控烟措施或系统的可靠性和有效性(reliabilityandeffectiveness)。4.人员疏散失败是第四个重要事件，它通常是火或烟气传播到疏散路径上的结果。防、灭火技术或管理措施包括感烟、感温等火灾报警系统，广播、通话器等语音通讯设备、有保护措施的疏散通道、避难区或避难层、应急响应教育和疏散演练，这些措施能够向人员提供火灾的早期报警，安全的疏散通道，快速的应急响应和迅速的疏散，疏散到暂时安全的避难区域或疏散到着火建筑外。风险降低的程度决定于早期报警系统和疏散通道保护系统的可靠性和有效性，常规的人员应急响应教育和疏散演练的实施贯彻情况。5.消防人员响应失败为第五个重要事件，即消防人员没能及时响应，赶至火场采取得力措施解救被困人员和实施灭火。防、灭火技术或管理措施包括向消防部门的火灾早期报警装置、足够的可调配的灭火资源以及有效的施救措施。可调配的灭火资源和有效的施救措施一般不完全是某个火灾安全工程项目的设计内容，但却是火灾风险评估过程中需要考虑的因素。风险降低的程度决定于向消防部门早期火灾报警装置的可靠性和可调配灭火资源的充分程度以及施救措施的及时有效程度。除了起火房间内的人员，所有以上五个重要的危害性事件必须全部发生才能对人员产生损害，使其受伤或导致人员死亡。