1、第30卷第3期2023年 5月Vo l.30 No.3Ma y 2023妥全与环境工程Sa f et y a nd Env iro nment a l Enginee ring引用格式：高布桐，韦善阳.基于突变级数法的某古建筑火灾危险性等级评价Jl安全与环境工程,2023,30(3):45-50.Ga o B T,W&S Y.St udy o n f ire h a za rd gra de o f a n a nc ient building ba s ed o n c a t a s t ro ph e pro gres s io n met h o d.Safety and Enviro
2、nmental Engineering,2023,30(3)：45-50.基于突变级数法的某古建筑火灾危险性等级评价髙布洞，韦善矿(贵州大学矿业学院，贵州贵阳550025)摘要：为更好地对古建筑火灾危险性等级进行研究，提出一种将突变理论与改进的中心点三角白化权函数相结 合的古建筑火灾危险性等级评价方法。该评价方法从火灾危险源、安全管理、建筑因素和消防应急设施四个方面 建立古建筑火灾危险性等级评价指标体系，应用改进的中心点三角白化权函数建立隶属函数公式计算各指标隶属 度，并根据突变模型的归一化方程建立模糊隶属函数矩阵，将计算出的数值规划为一个数据为古建筑火灾危险性 等级的总突变隶属函数值。通过将
3、该评价方法应用于某古建筑火灾危险性等级评价，结果表明：该古建筑火灾危 险性5个等级下的最大总突变隶属函数值为第二级的0.935,故该古建筑火灾危险性等级为n级，属于轻度危险，该评价结果与现场实际调查情况一致，证明了该评价方法的有效性。根据评价结果提出相关措施，对预防古建筑 火灾具有重要意义。关键词：古建筑;火灾危险性等级评价;突变理论;三角白化权函数；总突变隶属函数值;模糊隶属函 数矩阵;隶属度 中图分类号：X932 文章编号:1671-1556(2023)03-0045-06 收稿日期：2021-07-14DOI：10.13578/j.c nk i.is s n.1671-1556.2021
4、0809 开放科学(资源服务)标识码(OSID):Study o n Fire Hazard Grade o f an Ancient Building Based o n Catastro ph e Pro gressio n Meth o dGAO But o ng,WEI Sh a nya ng*(Sc h o o l o f Mining Guizh o u University,Guiyang 550025 9Ch ina)Abst r ac t:In o rder t o bet t er s t udy t h e f ire ris k lev e l o f a nc ien
5、t buildings,a met h o d c o mbining t h e mut a t io n t h eo ry wit h t h e impro v ed c ent ra l po int t ria ngle wh it ening weigh t f unc t io n is pro po s ed Th e ev a lua t io n met h o d es t a blis h es t h e ev a lua t io n index s ys t em f o r f ire ris k gra de o f a n a nc ient buildi
6、ng f ro m f o ur a s pe c t s:f ire h a za rd s o urc e,s a f e t y ma na ge ment,building f a c t o rs a nd f ire emergenc y f a c ilit ie s.Th e members h ip f unct io n f o rmula is es t a blis h ed t o c a lc ula t e t h e members h ip degree o f ea c h index by us ing t h e impro v ed c ent ra
7、l po int t ria ngle wh it ening weigh t f unc t io n,a nd t h e f uzzy members h ip f unc t io n ma t rix is es t a blis h ed a c c o rding t o t h e no rma liza t io n equa t io n o f t h e mut a t io n mo del.Th e c a lc ula t ed v a lue is pla nned a s a t o t a l mut a t io n members h ip f unc
8、t io n wh o s e da t a is t h e f ire ris k lev el o f t h e a nc ient building.Th e ev a lua t io n res ult s s h o w t h a t t h e ma ximum t o t a l mut a t io n members h ip f unc t io n v a lue under t h e f iv e lev els f o r t h is a nc ient building is 0.935 o f t h e s ec o nd lev el.Th e r
9、e f o re,t h e f ire ris k lev el o f t h e a nc ient building is lev el H,a mild da nger,wh ic h is c o ns is t ent wit h t h e a c t ua l s it ua t io n o n s it e,pro v ing t h e ef f ec t iv enes s o f t h e ev a lua t io n met h o d.It is o f grea t s ignif ic a nc e t o put f o rwa rd relev a
10、nt mea s ures o n t h e ba s is o f t h e ev a lua t io n res uIt s t o prev ent f ire in a nc ient buildings.Key wo r ds：a nc ient building；f ire h a za rd gra de a s s es s ment；c a t a s t ro ph e t h e o ry；t ria ngula r wh it ening weigh t f unc t io n；t o t a l mut a t io n members h ip f unc
11、t io n v a lue；f uzzy members h ip f unc t io n ma t rix；members h ip基金项目：贵州省科技计划项目(黔科合支撑20192889号、黔科合支撑20204Y055号)作者简介：高布桐(1998),男，硕士研究生，主要研究方向为消防安全。E-ma il：1143548323qq.c o m通讯作者：韦善阳(1983-),男，博士，副教授，主要从事消防安全、火灾防治科学与工程方面的研究。E-ma ih s yweilgzu.edu.c n46安金与琢燼工裡 ht t p：/水t aq.c bpt.c 第30卷火灾对人和环境造成巨大危害
12、的同时也会对经 济也造成巨大的冲击。与其他建筑火灾相比，古建 筑发生火灾时，由于其火灾载荷较大，火焰传播速度 快，不仅会严重减少救援和人员疏散的时间，也会对 历史文化遗留产物造成破坏，因此应该注重古建筑 火灾的预防。国内外学者对建筑火灾风险的评价研究取得了 大量的成果。如：张葭伊等也基于物理-事理-人理 建立了古建筑火灾风险评价指标体系，应用爛权法 计算指标权重，并利用物元可拓模型计算古建筑火 灾危险性等级;刘皓等阂构建了一种基于集对分析 的五元联系数火灾风险评价模型，对某古建筑火灾 危险性等级进行了评价研究，其评价结果与综合评 价法的评价结果相一致，证明了该评价方法的有效 性。此外，针对建筑
13、火灾风险评价还有物元分析 法、爛权法、解释结构模型旳、BFSEM模型冏和 FRECAM模型卬、模糊数学等评价方法。火灾属 于一种突变的非线性过程，张波等应用爛值法与 突变理论相结合，对矿井自燃火灾风险进行了评价；李晓非等诃利用突变级数法对水污染灾害风险进 行了评估。突变级数法在自然灾害风险评价中应用 广泛,如地震m、暴雨购等，但是突变理论很少应用 于古建筑火灾风险评价中。现有的建筑火灾风险评 价方法大多需要应用主观评价的方法计算指标的权 重系数，然后再判定其火灾危险程度,其在计算指标 权重的过程中会造成较大的误差。而突变理论与改 进的三角白化权函数相结合的方法，则省略了计算 指标权重的步骤，考
14、虑了各指标对于其火灾危险性 影响的重要程度,且由于建筑火灾属于突变的过程，因此结合突变理论的归一化公式计算各指标的最大 突变隶属度，最后可确定其火灾危险性等级,使得计 算结果更具科学性和有效性。本文首次将突变理论引入到古建筑火灾危险性 等级评价研究中，并结合改进的中心点三角白化权 函数对某古建筑火灾危险性等级进行评价，以期为 我国古建筑火灾防控提供参考。1研究方法与评价指标体系建立1.1突变级数法本文主要应用突变理论与改进的中心点三角白 化权函数相结合形成的突变级数法对古建筑火灾危 险性等级进行评价研究。三角白化权函数匚是指在直角坐标中的一条 三折线，可以用来定量地描述某一评估对象隶属于 某个
15、灰类的程度(称权函数)，即随着被评估指标或 样点值大小而变化的关系。但是该方法中存在着两 个以上同一指标各灰类的聚类系数之和不为1的问 题。而改进的中心点三角白化权函数对同一指标各 灰类的聚类系数之和严格等于1,使得计算结果更 具科学性和有效性。突变理论描述了物体从一种稳定状态突然变化 成为另一种稳定状态的过程，它作为混沌理论的一 部分是由法国数学家于20世纪70年代初期提出 的。表1列出了 4种常见的突变模型，其中乂为 状态变量,u、z、t为控制变量。表1 4种常见的突变模型Ta ble 1 Fo ur c o mmo n mut a t io n mo dels突变 模型控制变状态变 量数
16、/个量数/个势函数一般表达式分岐方程折叠型11-UXw=0尖点型21u=6j?,燕尾型31f(.x)JE5+u=6j，蝴蝶型f(.x)=分+近4+u=lOx2,v=20X3,w=15x4 曲=4分表1中具有普遍适用性的突变模型是由勒内 托姆经过非常严谨的计算后得出的，其计算过程复 杂，但证明起来却比较简单。以燕尾突变模型为例,燕尾突变模型的势函数一般表达式为芦&)=云+UX3+VX2+WX，求其一阶导数和二阶导数得：dy(z)=5z +3ux2+2v x+w,d2/(j:)=20乂3+2q,根据平衡曲面dy(z)=0和奇点集 d好Q)=0,最后消去龙得到分岐方程。根据表1中突变模型的分歧方程，可以推导出 每个突变模型的归一化方程。由于系统内变量有许 多种状态，因此为了方便实际的运算，需要通过归一 化处理将控制变量和状态变量的取值控制在0,1,并满足模糊隶属函数的取值规律，因此系统的总突 变隶属函数值就可以根据公式进行直接计算得出。下面公式(1)-(4)分别是与表1中4种常见的 突变模型对应的归一化公式。折叠突变模型的归一化公式为如=我(1)尖点突变模型的归一化公式为丄 丄xu=u2 j
