火灾风险评估第3章火灾风险评估的基本方法及其选择课件.pptx
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1、火灾风险评估,3.1概述3.2火灾风险评估的基本方法3.3火灾风险评估方法的选择,第3章火灾风险评估的基本方法及其选择,3.1概述,火灾风险评估方法,按照方法的结构,可分为有经验系统化分析、系统解剖分析、逻辑推导分析、人失误分析等类型;按照评估结果的形式,可分为定性、半定量、定量的火灾风险评估方法。火灾的双重性规律,决定了科学的火灾风险评估方法应该考虑确定性规律,又涉及不确定性规律,这就决定了火灾风险评估的发展趋势: 建立评价危险源的指标体系和量化方法,并利用模糊数学和信息扩散理论等建立基于不完备样本的风险评估统计模型; 利用数据库技术,综合考虑所考察对象的环境因素,建立基于火灾确定性规律的动
2、态风险评估模型。,3.2火灾风险评估的基本方法,3.2.1对照规范法3.2.2经验系统化分析法3.2.3系统解剖分析法3.2.4逻辑推导法3.2.5火灾过程计算机模拟法(火灾模化法)3.2.6风险指数法3.2.7综合评估方法3.2.8城市区域火灾风险评价3.2.9当前火灾风险评估技术存在问题,3.2火灾风险评估的基本方法,表3-1常用风险分析方法的分类,3.2火灾风险评估的基本方法,表3-1常用风险分析方法的分类,3.2火灾风险评估的基本方法,表3-2火灾风险评估方法的种类,3.2火灾风险评估的基本方法,表3-3火灾安全评估定量分析方法汇总表,3.2火灾风险评估的基本方法,表3-3火灾安全评估
3、定量分析方法汇总表,3.2火灾风险评估的基本方法,表3-4典型风险分析方法比较汇总表,3.2火灾风险评估的基本方法,表3-4典型风险分析方法比较汇总表,3.2火灾风险评估的基本方法,表3-4典型风险分析方法比较汇总表,3.2.1对照规范法,1)对于具有大空间的大型公共建筑,由于建筑结构的特殊性和使用功能的需要,大空间建筑难以采用适用于一般建筑在火灾防治方面的一些有效措施,其火灾发生时的特性和现象也与一般建筑有所不同;由于历史原因,在高层民用建筑防火设计规范及其他相关规范颁发以前建造的普通大型公共建筑中,存在自防、自救设施陈旧、缺乏等问题,如结构构件的耐火性能、楼梯的形式等无法满足现行规范标准的
4、要求。2)规范也不能代表最新技术成果,很多实际工程并不能照搬规范,尤其是一些结构和用途复杂的新型建筑按现有规范很难设计,也缺乏评价依据。,3.2.2经验系统化分析法,1.安全检查表法2.预先危险性分析,1.安全检查表法,(1)概述(2)优缺点(3)依据(4)具体步骤,(1)概述,安全检查表(Safety Check List)是系统安全工程的一种最基础、最简便、广泛应用的系统安全分析方法。安全检查表分析法就是制定安全检查表,并依据此表实施安全检查和火灾危险控制。,(2)优缺点,1)优点。 保证安全检查工作的全面性和完整性,避免草率、疏忽和遗漏。 应用安全检查表,可使检查工作标准化、标准化。 对
5、不同的检查目的、检查对象设置不同的检查表,针对性强。 安全检查表简明易懂、方便实用、易于掌握,能弥补有关人员知识、经验不足的缺陷。 检查人员依据安全检查表进行检查,检查结果即为检查人员履行职责的凭证,能落实安全生产责任制。,(2)优缺点,2)缺点。针对不同的需要,须事先编制大量的安全检查表,工作量大且安全检查表的质量受编制人员的知识水平和经验影响。安全检查法只能进行定性的分析。过度依赖现行相关法规,而且法规的更新速度远远赶不上违规建筑出现的速度以及材料和工艺更新的速度。,(3)依据,编制检查表的主要依据有:有关的法规、标准和管理、操作等规程;国内外的事故案例;本单位的经验、教训;其他分析方法的
6、结果。,(4)具体步骤,1)熟悉系统:包括系统的结构、功能、工艺流程、主要设备、布置和操作条件。2)收集资料:收集有关的安全法规、标准、制度及本系统过去发生事故的资料,作为编制安全检查表的依据。3)划分单元:按功能或结构将系统划分成子系统或单元,逐个分析潜在的危险因素。4)编制检查表:针对危险因素、依据有关法规、标准规定,参考过去事故的教训和本单位的经验确定安全检查表的检查要点、内容和为达到安全指标应在设计中采取的措施,然后按照一定的要求编制检查表。,(4)具体步骤,5)修改完善检查表:检查表编制实施一段时间后,应根据实际情况予以完善、修改。,2.预先危险性分析,(1)概述(2)步骤(3)优缺
7、点,(1)概述,预先危险性分析是进行某项工程活动(包括设计、施工、生产、维修等)之前,对系统存在的各种危险因素(类别、分布)出现条件和事故可能造成的后果进行宏观、概率分析的系统安全分析方法,其目的是早期发现系统的潜在危险,确定系统的危险性等级,提出相应的防范措施,防止这些危险因素发展为事故,避免考虑不周所造成的损失。预先危险性分析的重点应放在具体区域的主要危险源上,并提出控制这些危险源的措施。,(2)步骤,在进行危险性预分析之前,首先应该明确进行分析的系统,进行系统界定;再将复杂的系统分解成比较简单的容易认识的事物,然后就可以根据收集的资料和分析人员的衡量,采用一定的方法对系统进行风险辨识,找
8、出风险影响因素;制定防范措施。,(3)优缺点,1)优点。给出了危险事件的类型、潜在的危害事件、原因、结果、风险等级及对应的措施,表格简洁明了一目了然。 2)缺点。分析程度不够,风险等级确定不准确,过分依靠经验,主观性较强,无法承担定量评估。,3.2.3系统解剖分析法,此类方法将要分析的对象视为一个系统,根据其组成特点加以解剖,研究各个部分的作用及其发生火灾事故时对整个系统的影响。故障类型与影响分析(FMEA)是此类方法中最具代表性的方法。此方法将系统分解为若干子系统和单元,逐个分析它们可能发生的事故,重点分析故障类型和对系统的影响,进而提出改进方案。对各个子系统或单元赋予一定的危险度之,并合理
9、确定系统中各个部分的关系,即可用危险度法和模糊判断法确定系统的火灾危险状况。,3.2.4逻辑推导法,1.事故树分析2.事件树分析3.原因-后果分析法,1.事故树分析,(1)概述(2)特点(3)基本步骤,(1)概述,事故树分析(Fault Tree Analysis)又称故障树分析,是一种演绎的系统安全分析方法。在某些文献上,事故树分析还被称为故障树分析、失效树分析、事故逻辑分析、缺陷树分析等。事故树分析是从要分析的特定事故或故障开始,逐层分析其发生原因,一直分析到不能再分解为止;将特定的事故和各层原因(危险因素)之间用逻辑门符号连接起来,得到形象、间接地表达其逻辑关系的逻辑树图形,即事故树。,
10、(2)特点,1)能详细查明系统各种固有、潜在的危险因素或事故原因,为改进安全设计、制定安全技术对策、采取安全管理措施和事故分析提供依据。2)可以用于定性分析,求出各危险因素对事故影响的大小。3)也可用于定量分析,由各危险因素的概率计算出事故发生的概率,从数量上说明能否满足预定目标值的要求,从而明确采取对策措施的重点和轻、重、缓、急顺序。4)分析人员必须非常熟悉对象系统,具有丰富的实践经验,能准确熟练地应用分析方法。5)复杂系统的事故树往往很庞大,分析、计算的工作量大,有时定量分析连一般计算机都难胜任。,(2)特点,6)进行定量计算时,必须知道事故树中各事件的故障率数据,若这些数据不准确,定量分
11、析就不可能进行。,(3)基本步骤,1)确定分析对象系统和要分析的各对象事件通过经验分析、事件树分析以及故障型分析确定顶上事件(何时、何地、何类)。2)明确对象系统的边界、分析深度、初始条件、前提条件和不考虑条件,熟悉系统、收集相关资料(工艺、设备、操作、环境、事故等方面的情况和资料)。3)确定系统事故发生概率、事故损失的安全目标值。4)调查原因事件:调查与事故有关的所有直接原因和各类因素。5)编制事故树:从顶上事件起,一级一级往下找出所有原因事件至最基本的原因事件为止,按其逻辑关系画出事故树,每一个顶上事件对应一株事故树。,(3)基本步骤,6)定性分析:按事故树结构进行简化,求出最小割集和最小
12、径集,确定各基本事件的结构重要度。7)定量分析:找出各基本事件的发生概率,计算出顶上事件的发生概率,求出概率重要度和临界重要度。8)结论:当事故发生概率超过预定目标值时,从最小割集着手研究降低事故发生概率的所有可能方案,利用最小径集找出消除事故的最佳方案;通过重要度分析确定采取对策措施的重点和先后顺序;从而得到分析、评价的结论。,2.事件树分析,(1)概述(2)分析步骤,(1)概述,事件树建立在概率论和运筹学的基础上,在运筹学中用于对不确定的问题作出决策,故又称为决策树分析法。分析是一种从原因推论结果的系统安全分析方法,它按事故发展的时间顺序由初始事件出发,按每一事件的后继事件只能取完全对立的
13、两种状态(成功或失败、正常或故障、安全或事故等)之一的原则,逐步向事故方面发展,直至分析出可能发生的事故或故障为止,从而展示事故或故障发生的原因和条件。,(2)分析步骤,确定初始事件;判定安全功能;发展事件树和简化事件树;分析事件树;事件树的定量分析。,3.原因-后果分析法,原因-后果分析也称为因果分析或者因果树分析,是事故树分析与事件树分析结合在一起进行分析的方法。原因-后果分析过程是以某系统的事件树图为基础,再将事件树中处于失败分支的中间环节事件及初始事件作为顶上事件,给出其事故树图,由此得出原因-后果分析图。其中的事故树图部分通常称为原因图,用于分析各个中间环节事件以及初始原因事件的具体
14、原因事件;其中的事件树图部分通常称为后果图或者事件序列图,用于分析系统发生火灾或者爆炸事故的动态发展过程。,3.2.5火灾过程计算机模拟法(火灾模化法),1.概述2.主要类型3.主要方法和模型,1.概述,所谓火灾模化法进行火灾风险评价就是运用计算机建立模型来模拟火灾的发生、发展过程。它可以对火灾过程中的很多方面,如火灾的发生和发展、烟气的产生与扩散、消防设施的设置与工作情况以及人员的反应和行为等进行动态模拟,计算火场的温度、压力、火灾气体浓度和烟密度等参数,考察各种有关因素的影响,从而对建筑物的消防安全状况作出评价。火灾计算机模拟的关键在于建立可以准确描述火灾现象及其发展过程的数学模型或计算机
15、系统,这种数学模型或计算机系统称为火灾的数学模型,常被称为火灾模型。,2.主要类型,火灾模型可以分为两大类:一类是概率模型,也称之为随机模型;另一类为确定模型。概率模型是把火灾的发展过程看成一系列连续的事件或状态,根据一个事件或状态转换到另一个事件或状态的概率来计算和描述火灾的发展特性。这类模型目前研究和应用的都比较少。确定模型是目前研究得比较多、应用也比较广泛的一类火灾模型。这类模型运用了以火灾过程中物理和化学现象作为基础的数学表达式和方程组,可以确定地描述火灾过程中有关特征参数随时间变化的特性。,3.主要方法和模型,(1)BFSEM法(L曲线法)(2)Crisp(3)建筑物综合防火安全设计
16、法(4)FRAME(5)FIRECAM法(6)火灾和风险评估系统(7)Hazard(8)CESARE-Risk(9)人员伤亡预期风险评估方法(10)矩阵与轮廓线法(11)火灾模化法当前问题,3.主要方法和模型,(12)新型方法列举,(1)BFSEM法(L曲线法),Fitzgerald发展的BFSEM方法认为所有建筑是空间和分隔件的组合体。该法以网络图法为基础,以火焰运动过程为研究核心,以确定火灾终止的概率为目标的概率性火灾风险分析方法。按照时间的顺序,火焰运动包括火焰产生、全室卷入火灾、突破防火隔层和蔓延至其他房间4个事件。此方法利用网络图法从消防系统性能的角度出发,将其规划为火焰自熄、固定消
17、防灭火系统、人工灭火等几个主要事件,每个事件又有各自的子事件,按照相应的标准对每一子事件赋予初始概率,然后计算火焰熄灭的概率,并与相应的房间的消防安全目标相比较,从而对房间的火灾安全性能进行评估。,(2)Crisp,英国发展的一个消防系统区域模型称为Crisp II。Crisp II可以用来评估住宅的人员生命安全,由人员平均伤亡数量给出相对风险。Crisp面向的对象分类主要包括:家具组合情况、热烟气层、冷空气层,墙壁,房间、感烟探测器、消防队和建筑物内的人员。随机方面的因素包括一些初始状态,如不同的窗户和门的开启或关闭状态、建筑物内人员的数量、类型和位置,着火位置和燃烧物的类型。采用的主要数学
18、模型是Monte-Carlo。模拟中最复杂的细节是居住者的行为,包括多种因素的影响,如生理反应、感知等。,(3)建筑物综合防火安全设计法,日本于20世纪80年代初所发展的建筑物综合防火安全设计方法,包括五个子系统:综合防火安全、预防火灾的发生、预防火灾的蔓延、烟气控制与疏散、耐火及住宅的防火安全。每个子系统包括四个组成部分:基本要求、工程评估的技术标准、相关火灾现象的预测方法、测试方法。,(4)FRAME,FRAME works在很多方面与Beck的风险评估模型类似。这一方法将在规定火灾场景情况下,评估特定产品的量化(火灾模型)方法和与规定火灾场景相关的火灾死亡人数的统计方法相结合,从而为火灾
19、场景确立死亡率基准。新的或替代产品的影响可以采用基准场景进行评估,以决定产品的改变使风险相对增大还是减少。,(5)FIRECAM法,FIRECAM(Fire Risk Evaluation and Cost Assessment Model)模型是由加拿大国家研究委员会(National Research Council of Canada,简称NRC)为支持加拿大引入性能规范而开发的火灾危险评估的计算机模型,它通过分析所有可能发生的火灾场景来评估火灾对建筑物内居民造成的预期风险,同时还能评估消防费用(基建及维修)和预期火灾损失,适用于公寓及办公楼的评估,估计将来还可以开发出适用于其他建筑物的
20、版本。,(6)火灾和风险评估系统,FIERA system模型能进行火灾安全工程中的多种计算,以便评价建筑中的火灾安全系统的各种性能及其可靠性。在用该模型进行分析计算开始之前,要依据不同的目的来选择计算的模式。FIERA system模型的计算模式有以下四种可供选择:用标准工程经验公式进行分析计算;通过运行FIERA system模型的子模型(系统)来进行分析计算;实施危险性分析,即火灾危险评估;实施风险性分析,即火灾风险评估。FIERA system模型是一些简单的经验方程的集合,专业工程师可以用这些方程快速地进行火灾安全工程计算。例如,可以进行一般区域上的火灾发展、羽流动力学、烟气的流动、
21、疏散、火灾严重程度以及相邻目标的着火的相关计算。,(7)Hazard,早期的Hazard I运用了三种模型FAST、FIRST和ASET Hazard I的主要功能有:计算火灾过程中热和烟气的产生量及其运动规律;计算火灾过程中烟气的蔓延情况;确定烟气的浓度、温度;计算人员安全疏散路线及火灾事故时人员伤亡情况等。近年来BFRL又推出了Hazard I的改进版本Hazard II,增加了一些功能,如考虑了室内火灾过程中的热损失,但是它仍没有考虑建筑火灾烟气对室外人员、财产的影响以及建筑火灾过程的经济损失,而且计算过程中的参数很难确定。,(8)CESARE-Risk,1)利用时间树设置多种火灾场景,
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