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建筑安全 2025年第1期 第40卷

消防安全

城市老旧小区火灾事故致因与风险评估研究

李 洁 $^{1,2}$ 陈明义 $^{1,2}$ 王 伟 $^{3}$ 宋志雷 $^{1,2}$

(1. 石家庄铁道大学安全工程与应急管理学院, 河北 石家庄 050043;

1. 石家庄铁道大学河北省交通应急保障工程技术研究中心，河北 石家庄 050043；

1. 应急管理部上海消防研究所，上海 200032）

摘要：基于近年的10起小区火灾事故案例，采用“2-4”模型建立了老旧小区火灾事故致因模型，分析了老旧小区火灾事故的“直接、间接、根本、根源”致因要素，并以某老旧小区为研究对象，构建了火灾风险评价指标体系；运用层次分析和熵权联用方法计算确定主客观综合权重，并结合隶属度模糊评价法确定其火灾风险等级为“一般安全水平”，进而分析发现“起火源”的风险评价得分最低、为“一般安全水平”，故应重点加强该小区日常用火用电、大功率充电设备等危险因素的管理；进一步基于老旧小区火灾风险“2-4”致因分析，构建了火灾风险防控技术框架，形成了监管直接风险与整顿根源风险的防控循环体系，提出了针对“直接、间接、根本、根源”致因的火灾风险防控对策，为提升老旧小区的消防安全水平提供了理论指导。

关键词:老旧小区;公共安全;建筑火灾;事故致因理论;模糊综合评价

中图分类号:X928.7

文献标志码:A

0 引言

《国务院办公厅关于全面推进城镇老旧小区改造工作的指导意见》（国办发〔2020〕23号）指出，城镇老旧小区是指城市或县城（城关镇）建成年代较早、失养失修失管、市政配套设施不完善、社区服务设施不健全、居民改造意愿强烈的住宅小区（含单栋住宅楼）[1]。基于这样的特点，老旧小区一旦发生火灾，易造成严重的人员伤亡和经济损失，因此老旧小区的消防安全是提升现代城市公共安全水平的重要内容之一。

国内外学者针对建筑物火灾事故开展了诸多研究。在火灾事故致因研究方面，龙腾腾等[2]从高层建筑火灾事故特点出发，对造成事故的本质原因、间接原因和直接原因进行研究，并将事故原因归结为管理失误。刘欣等[3]利用ISM方法分析建筑火灾事故致因要素层级之间的逻辑关系，确定了建筑火灾事故的表层、中层、深层原因以及传递关

系。在风险评估方面，徐坚强等[4]把贝叶斯网络法应用到建筑火灾风险评估中，通过结合大数据、云计算等技术提出了解决传统风险评估在实时性方面不足的新方案。余婕等[5]将层次分析法和贝叶斯网络法相结合，构建了城镇老旧小区火灾的动态智能化评估模型。Zohreh 等[6]利用信息融合技术对伊朗赞詹市一个高层建筑城区的火灾风险进行了评估，提出了城市基础设施和高层建筑中的消防问题和不足。Hu 等[7]采用风险指数和贝叶斯网络法开展了非正规住区的火灾风险评估，指出该住区的着火可能性较大。

老旧小区火灾风险隐患突出，“小火亡人”事故多有出现，然而以老旧小区为研究对象，阐释其火灾事故致因机理的研究仍较少，开展的该类场所内火灾风险因素的分析与评价也不足，有必要结合事故致因理论揭示老旧小区火灾事故的不同层次原因，并基于风险评估方法提出降低老旧小区火灾风险的有效举措。为此，结合事故案例分

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析和对老旧小区的走访调查,运用“2-4”模型探究了老旧小区火灾事故致因,建立老旧小区火灾风险评价指标体系,并运用AHP-熵权法开展老旧小区火灾风险评估,进而提出相应的火灾风险防控对策。

1老旧小区火灾致因分析

1.1老旧小区的火灾背景

居住场所一直是火灾事故频发地,据统计,2012—2021年,全国共发生居住场所火灾132.4万起,造成11 634人遇难、6 738人受伤,直接财产损失77.7亿元[8]。研究发现,居住场所火灾的过火

面积不大,财产损失也相对较小,但极易造成人员伤亡,且这些居住场所当中有不少是老旧居民小区。为此,选取近年发生的10起老旧居民小区火灾事故案例9进行分析,并结合对石家庄市类似的小区的走访考察,总结出老旧小区普遍具有以下特点。

1) 建筑结构年代久、电线线路与基础设施老化问题较突出,交通工具入室充电现象常见。

2) 消防设备设施不健全,消防救援场地布局不尽合理、使用管理较混乱。

3)居民年龄普遍较大、周边环境复杂、小区日常管理不到位,居民的消防安全意识差。

表1老旧小区火灾事故案例

1.2基于“2-4模型”的老旧小区火灾致因分析

“2-4”模型是现代事故致因理论的重要研究成果之一[10],并被广泛应用于不同类型事故的致因要素研究[11-13]。“2-4”模型将事故发生原因划分为组织层面和个人层面,组织层面包含根本原因和根源原因,分别面向安全管理与安全文化,个人层面分为直接原因和间接原因,直接原因与人的不安全动作及物的不安全状态有关,间接原因聚焦人的安全知识、意识、习惯、心理及生理[14]。结合表1中小区火灾事故的调查报告,基于事故致因“2-4”模型的组织架构,从直接、间接、根本和根源4个原因方面阐释老旧小区火灾事故致因。老旧小区火灾事故致因模型如图1所示。

1)直接原因:老旧小区内电气线路老化、私接

电线等问题较严重,且人们对车载锂电池、取暖装置、手机等电气设备的日常使用和管理不规范,烟蒂等火源遗留问题频现。同时,老旧小区内多存在杂物堆放混乱等问题,一旦出现火源将会点燃堆放的杂物从而加剧火势,并且老旧小区消防通道多存在被占用的情况,火灾发生后也会影响消防救援实施,从而导致更严重的后果。

2)间接原因:人的不良行为习惯会间接导致不安全行为的发生。老旧小区以中老年人居住为主,多数居民并没有接受过消防安全知识培训,也无消防演练经历,多数居民对火灾风险的防范意识和逃生自救能力较差,甚至会对一些易引发火灾的安全隐患视而不见。此外,由于存在侥幸、麻痹、从众等不安全心理作用[15],更是推动了一些不安全行为的产生。

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〔图〕插图

图1老旧小区火灾事故的“2-4”致因模型

3)根本原因:老旧小区存在由居委会代管日常事务的情况,而管理者往往做不到对社区消防安全状况的全面掌握,易导致小区在防火方面缺乏统一的消防安全管理,从而会存在火灾隐患防范措施落实不到位等问题。另外,所属消防主管单位或机构监管不力也是导致火灾隐患排查和整治落实不到位的重要因素。

4)根源原因:老旧小区缺乏消防安全宣传的文化背景,在火灾防范方面的科普教育普遍较少。同时小区的内部环境较为杂乱,也不利于科普宣传工作的开展,从而无法在小区内建设和发展良好的消防安全文化。

1.3老旧小区火灾风险评价指标体系

结合“2-4”模型的火灾致因分析,确定了老旧小区火灾风险评价的准则层指标,包括起火源、老旧小区防火能力、老旧小区灭火能力、居民消防与疏散水平、社区消防管理。以石家庄某小区为研究对象,居住人员以中老年人为主,小区楼房均为

多层建筑，使用最长年限超过40年。该老旧小区的总平面图布置如图2所示。

〔图〕思利北大作解放大街北铁院北路2km小区北二环路0石坊路牛收路400m消防工作站\n

图2 某老旧小区周边消防工作站分布情况

该小区主要消防风险表现为配套消防设施老旧或不足、社区日常安全管理不到位、社区内人员消防安全意识薄弱等。在分析其实际消防安全状况的基础上,构建了老旧小区火灾风险评价指标体系,如图3所示。

〔图〕插图

图3老旧小区火灾风险评估指标体系

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2 评价模型构建

2.1老旧小区火灾风险评估流程

老旧小区火灾风险评估流程如图4所示。其中,基于AHP与熵权联用方法计算确定火灾风险评估指标的主客观权重,并运用隶属度模糊综合评价法确定火灾风险等级。

首先,针对火灾风险评价指标体系,设立评判因素集 $U_0, U = \{U_1, U_2, \dots, U_5\}$, $U$ 表示老旧小区火灾风险等级,为准则层指标。$U_1 = \{U_{11}, U_{12}, U_{13}, U_{14}\}$, $U_2 = \{U_{21}, U_{22}, U_{23}, U_{24}\}$, $U_3 = \{U_{31}, U_{32}, \dots, U_{35}\}$, $U_4 = \{U_{41}, U_{42}, \dots, U_{46}\}$, $U_5 = \{U_{51}, U_{52}, \dots, U_{55}\}$,其他均为指标层指标。

〔图〕插图

图4老旧小区火灾风险评估流程

2.2权重确定

2.2.1 AHP 法确定主观权重

层次分析法(AHP)是一种系统定性计算评估指标权重的分析方法[16],可分析影响因子之间的相互作用关系。应用层次分析法时,首先按照规定标度进行定量化,用于构造判断矩阵,随后可计算判断矩阵的最大特征值和对应的最大特征向量,最终确定各影响因子的相对权重。

1) 构建判断矩阵。运用“1~9”标度法(表2), 定义两两比较的判断矩阵 $A = (a_{ij})_{m \times n}$, 其中 $a_{ij}$ 为元素 $i$ 与元素 $j$ 之间的重要性之比。

2)一致性检验。为了检验各评价指标之间重要程度的协调性,需进行矩阵的一致性检验。判断矩阵A的一致性比率CR表达式为式(1)。

表2“1-9”标度法

$$CR = \frac{CI}{RI} \quad (1)$$

式中: $CI$ 为一致性指标, $CI = (\lambda_{max} - n)/(n-1)$, $\lambda_{max}$ 为判断矩阵 $A = (a_{ij})_{m \times n}$ 的最大特征值; $RI$ 为平均一致性指标。在通常情况下,对于 $n \ge 3$ 阶的判断矩阵,当 $CR \le 0.1$ 时,可认为判断矩阵具有可接受的一致性。

3)计算权重。特征向量计算表达式为式(2)。

$$AW = \lambda_{\max} W \quad (2)$$

式中: $W$ 为权重向量, 计算得到 $W$ 并将其归一化, 获得各指标的对应权重 $w'_j$。

2.2.2熵权法确定客观权重

熵权法是一种客观赋权方法,在运用熵权法进行风险评估时,指标在系统中的稳定性越低,其熵值越高,信息熵越低,说明该指标在综合评价中所起的作用就越大;换言之,熵值越小,系统越趋于稳定[17]。

1) 将判断矩阵 $A = (a_{ij})_{m \times n}$ 的各项进行归一化, 得到标准矩阵, 见式(3)。

$$ \bar{A}=(\bar{a}_{ij})_{m\times n}\qquad(3) $$

2) 计算各评估指标的信息熵,第 $j$ 个指标的信息熵表达式为式(4)。

$$E_j = -k \sum_{i=1}^{n} \bar{a}_{ij} \ln \bar{a}_{ij} (i,j = 1,2,\dots,n) \quad (4)$$

式中: $k=1/\ln n$, 且可知 $0 \le E_j \le 1$。

3) 计算各评估指标的熵权,第j个指标的熵权表达式为式(5)。

$$w_j'' = \frac{1 - E_j}{n - \sum_{j=1}^{n} E_j} (j = 1, 2, \dots, n) \quad (5)$$

2.2.3综合指标权重

将 AHP 法与熵权法所求权重进行集成处理可获得综合权重,该方法可提高指标权重的客观性,

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使评价结果更准确[18]。第 $j$ 个指标的综合权重计算表达式为式(6)。

$$W_j = \frac{w'_j w''_j}{\sum_{j=1}^{n} w'_j w''_j} \quad (j = 1, 2, \dots, n) \quad (6)$$

2.3 评价集构建

老旧小区火灾风险评价采用的是定性和定量相结合的方法，评价的结果具有模糊性，故将老旧小区的火灾风险划分为5个级别，以10分为评分范围，得分越高意味着火灾风险越小，如表3所示。

表3 火灾风险划分等级

2.4 隶属度评价

由于指标具有一定的模糊性和不连续性，无法用确切的数据表示，所以邀请相关专家根据具体情况打分，专家组对评价因素集中的每个指标进行评判，隶属度表达式为式(7)。

$$ d = \frac{\text{指标属于 } v_i \text{ 的专家人数}}{\text{专家总人数}} \quad (7) $$

其中, $v_i = \{v_1, v_2, v_3, v_4, v_5\} = \{\text{危险, 较危险, 一般安全, 较安全, 安全}\}$, 计算各指标隶属度, 通过隶属度可得到一级指标的模糊评价矩阵 $R_i$ ($i = 1, 2, 3, 4, 5$), 通过计算可得到综合模糊评价矩阵 $R_0$, 即 $R_0 = \{B_1, B_2, B_3, B_4, B_5\}^T$。

指标的模糊评价向量表达式为式(8)。

$$ \mathbf{B}_i = W_i R_i \quad (8) $$

$\mathbf{B}_i(i = 1, 2, 3, 4, 5)$ 为模糊评价向量, 其中 $\mathbf{B}_0$ 为目标层指标的模糊评价向量。

进一步，评价指标量化模型的表达式为式(9)。

$$ P_i = B_i C \quad (9) $$

$P_i(i=1,2,3,4,5)$ 为老旧小区火灾风险值,其中$P_0$为老旧小区火灾风险评价总值,$P_1, P_2, P_3, P_4, P_5$为一级指标评价风险值,$C$为风险等级值,根据构建的评价集和专家建议,令$C = \{c_1 = 3, c_2 = 6.5, c_3 = 7.5, c_4 = 8.5, c_5 = 9.5\}$。

3 某老旧小区的火灾风险评估

3.1 权重计算与模糊评价

为了确保风险评估结果的全面及准确,邀请了消防安全领域的研究人员以及从事社区消防管理的相关人员进行专家打分,可获得该风险指标体系的评价权重集,如表4所示。

表4 指标体系的评价权重集

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在五个准则层指标中，社区消防管理的权重最高，老旧小区居民人均年龄偏高，加之管理人员缺乏消防管理知识与经验，老旧小区在消防管理方面多有欠缺，有必要加强管理人员培训，加大消防安全宣传力度，帮助居民提升在火灾中自我防护的能力，纠正日常生活用火中的不良习惯。其次，起火源的权重也较高，作为引起火灾的直接原因，电气线路及电动自行车都是易引发电气火灾的危险因素，在基础设施老化的老旧小区内，其危险性更甚，除更换破损老旧的线路设施外，更要定期进行日常管理检查与维护，落实老旧小区的日常消防管理责任。

进一步,邀请上述人员对 24 个二级指标进行 $v_i$ 属性打分,并通过式(7)计算对应指标的隶属度,即各评价矩阵 $\mathbf{R}_1$、$\mathbf{R}_2$、$\mathbf{R}_3$、$\mathbf{R}_4$、$\mathbf{R}_5$。

(0 3077 0 2308 0 2308 0 2308 0)

$$R_1 = \begin{bmatrix} 0 & 0.1538 & 0.4615 & 0.3077 & 0.0769 \\ 0.3077 & 0.3077 & 0.2308 & 0.1538 & 0 \end{bmatrix}$$

$$R_2 = \begin{pmatrix} 0 & 0.0769 & 0.3846 & 0.3077 & 0.2308 \\ 0 & 0.2308 & 0.3846 & 0.3077 & 0.0769 \\ 0.1538 & 0.2308 & 0.3077 & 0.3077 & 0 \\ 0 & 0.0769 & 0.6154 & 0.2308 & 0.0769 \\ 0.0769 & 0.2308 & 0.3846 & 0.2308 & 0.0769 \\ 0 & 0.0769 & 0.2308 & 0.3846 & 0.3077 \end{pmatrix}$$

$$ R_3 = \begin{pmatrix} 0 & 0.2308 & 0.3077 & 0.3846 & 0.0769 \\ 0 & 0.0769 & 0.1538 & 0.5385 & 0.2308 \\ 0 & 0.1538 & 0.3846 & 0.4615 & 0 \\ 0.0769 & 0.1538 & 0.3846 & 0.3077 & 0.0769 \\ 0 & 0.3846 & 0.3077 & 0.2308 & 0.0769 \end{pmatrix} $$

$$R_4 = \begin{bmatrix} 0.0769 & 0.3077 & 0.5385 & 0.0769 & 0 \\ 0 & 0.0769 & 0.3846 & 0.4615 & 0.0769 \\ 0 & 0 & 0.1538 & 0.3846 & 0.4616 \\ 0 & 0.0769 & 0.2308 & 0.4615 & 0.2308 \\ 0 & 0.0769 & 0.1538 & 0.2308 & 0.3846 & 0.1538 \end{bmatrix}$$

$$R_5 = \begin{bmatrix} 0 & 0.1538 & 0.3846 & 0.3077 & 0.1538 \\ 0 & 0.2308 & 0.4615 & 0.2308 & 0.0769 \\ 0 & 0.0769 & 0.3846 & 0.5385 & 0 \\ 0 & 0.1538 & 0.3077 & 0.3846 & 0.1538 \end{bmatrix}$$

通过式(8)计算可得到各级指标模糊评价向量：

$$B_1 = (0.1466, 0.1633, 0.3144, 0.2610, 0.1149)$$

$$ B_2 = (0.0219, 0.1523, 0.4927, 0.2659, 0.0672) $$

$$ B_3 = (0.0079, 0.1208, 0.3058, 0.4253, 0.1402) $$

$$ B_4 = (0.0494, 0.2205, 0.3291, 0.2906, 0.1104) $$

$$B_5 = (0.0268, 0.1702, 0.3950, 0.3500, 0.0579)$$

$$ \begin{pmatrix} 0.1466 & 0.1633 & 0.3144 & 0.261 & 0.1149 \\ 0.0219 & 0.1523 & 0.4927 & 0.2659 & 0.0672 \end{pmatrix} $$

$$R_0 = \begin{cases} 0.0079 & 0.1208 \ 0.3058 \ 0.4253 \ 0.1402 \\ 0.0494 & 0.2205 \ 0.3291 \ 0.2906 \ 0.1104 \end{cases}$$

$$ B_0 = (0.0630, 0.1744, 0.3660, 0.3096, 0.0871) $$

3.2 风险评估结果与对策分析

3.2.1 风险评估结果

将模糊评价向量结合风险等级值,运用式(9)计算得到该老旧小区火灾风险评价结果,如表5所示。

表5 风险评价结果

由表5可知，该老旧小区的火灾风险等级为Ⅲ级，为“一般安全水平”，说明该老旧小区存在一定的火灾风险，社区消防水平仍有待提升。此外，指标因素“老旧小区灭火能力”评分最高，处于“较安全”水平，这得益于该小区位于城市交通主干线附近（见图2），交通便利且市区消防设施完备、消防力量强大。其次，由于社区物业管理较规范，消防安全警示标语、消防应急措施及日常消防宣传工作相对到位，故指标“社区消防管理”的评分也较高；指标因素“起火源”的评分最低，处于“一般安全水平”，这是由于该小区是人员居住密集区，电动车辆较多且社区充电设施管理不到位，容易造成电气火灾事故，因此需加强该小区日常用火用电、大功率充电设备等危险物的管理。

3.2.2 老旧小区火灾防治对策

结合老旧小区的“2-4”火灾致因分析，通过挖掘关键致因因素及其风险因素特点，提出老旧小区火灾风险防控架构，如图5所示。由图5分析可

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知,需面向“2-4”模型中个人层面和组织层面的火灾致因,建立监管直接风险与整顿根源风险的防控循环体系。对于火灾发生的直接致因要素,需处理好人的不安全行为和物的不安全状态,即从排查、监管、纠正、维护入手,监督管理居民的用火用电行为,对危险物品采取控制措施,维护好消防设施。对于火灾发生的间接致因要素,从改正居民用火用电习惯着手,提升居民发现、控制起火源和应急逃生的能力,动员和鼓励居民学习消防知识,提

升居民的消防安全意识。对于火灾发生的根本致因要素,要解决好老旧小区的消防管理问题,落实社区等单位和机构的消防管理责任,必要时实施消防责任考核制度。对于火灾发生的根源致因要素,重点需要弥补消防安全文化建设的不足,结合老旧小区的实际情况,改善安全文化指导行为,丰富小区的消防安全文化元素,提高居民对安全文化的理解和认识水平,健全老旧小区消防安全文化体系。

〔图〕插图

图5老旧小区火灾风险防控技术架构

4结论

针对老旧小区火灾风险,利用事故致因“2-4”模型进行火灾致因分析,利用AHP-熵权联用法确定主客观权重,运用隶属度模糊评价法开展老旧小区火灾风险评估并提出了防控架构,主要结论如下:

1)结合老旧小区10起火灾事故案例调查报告,运用事故致因“2-4”模型从个人层面中人的不安全行为和物的不安全状态、组织层面的安全管理和安全文化,构建了老旧小区的火灾事故“2-

4”致因模型，并阐释了老旧小区火灾事故的“直接、间接、根本、根源”致因。

2) 基于对某老旧小区消防现状的实地考察,提出了老旧小区火灾风险评价指标体系,建立了基于模糊综合评价方法的火灾风险评估流程。通过主客观因素的综合权重计算确定该小区的火灾风险等级为“一般安全水平”。其中“起火源”评价为“一般安全水平”而“小区灭火能力”为“较安全水平”,表明该小区应重点加强小区日常用火用电、大功率充电设备等危险物的管理。

3)基于老旧小区的“2-4”火灾致因分析，建

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立了老旧小区火灾风险防控架构,面向个人层面和组织层面形成了监管直接风险与整顿根源风险的老旧小区火灾风险防控循环体系,并从“直接、间接、根本、根源”致因出发提出具体的防控对策。

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(本文收稿:2024-02-01)