AHP在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計風(fēng)險評價中的應(yīng)用

楊 睿，徐洪娟

（1.合肥學(xué)院建筑工程系，安徽合肥230601；2.長豐縣建筑工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，安徽合肥231100）

AHP在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計風(fēng)險評價中的應(yīng)用

楊 睿1，徐洪娟2

（1.合肥學(xué)院建筑工程系，安徽合肥230601；2.長豐縣建筑工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，安徽合肥231100）

隨著AHP技術(shù)在發(fā)達(dá)國家的廣泛使用，我國也在上世紀(jì)八十年代對其進(jìn)行了引入，通過不斷的研究與發(fā)展,逐步適應(yīng)了我國的發(fā)展需求，并且已經(jīng)在政治、經(jīng)濟(jì)、規(guī)劃、建筑、航空等很多領(lǐng)域有了廣泛的使用.并且其定性、定量的特點從根本上保證了數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性.

AHP；建筑工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計；應(yīng)用

1 層次分析法(Analytic Hierarchy Process,簡稱AHP)

AHP是層次分析法（Analytic Hierarchy Process）,的簡稱.我國在1982年引入了該方法，并結(jié)合其特點對各種待處理的決策因素進(jìn)行處理，這種系統(tǒng)具有靈活.簡便的特點，在我國經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域得到了迅速的應(yīng)用，比如，成本分析、經(jīng)濟(jì)管理、建筑工程等，層次分析法(Analytic Hierarchy Process,簡稱AHP)都有著廣泛的應(yīng)用.在應(yīng)用中如果所選的要素不合理，其含義混淆不清，或要素間的關(guān)系不正確，都會降低AHP法的結(jié)果質(zhì)量，甚至導(dǎo)致AHP法決策失敗.為保證遞階層次結(jié)構(gòu)的合理性，需把握以下原則（1）分解簡化問題時把握主要因素，不漏不多；（2）注意相比較元素之間的強(qiáng)度關(guān)系，相差太懸殊的要素不能在同一層次比較.

2 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計風(fēng)險分析

在建筑工程中出現(xiàn)設(shè)計事故或者設(shè)計問題往往是因為設(shè)計人員的疏職以及各種客觀、客管原因造成的，以下就就其進(jìn)行了全面分析，并對結(jié)構(gòu)設(shè)計中可能出現(xiàn)的各種風(fēng)險作出了詳細(xì)介紹：

2.1 不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案主要包括：使用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計方案對地震區(qū)的工程建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時沒有采用必要的措施對平面或者豎向的不規(guī)則結(jié)構(gòu)問題進(jìn)行解決；在結(jié)構(gòu)方案設(shè)計時沒有明確的計算簡圖，同時沒有選取合理的抗震作用傳遞路徑，對于提高抗震部位薄軟的部位沒有采取必要的措施進(jìn)行處理，且出現(xiàn)結(jié)構(gòu)類型選用錯誤；此外還有各類建筑物建設(shè)選址出現(xiàn)了問題，很多都是建筑在危險的場地，而主樓與裙房也出現(xiàn)了連接方案選用不恰當(dāng)?shù)那闆r，對于結(jié)構(gòu)中伸縮、沉降、防震縫沒有合理的對其進(jìn)行分部與設(shè)置處理措施且對于結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)建筑的多重抗震性也沒有進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)建造.

2.2 結(jié)構(gòu)荷載及作用問題

結(jié)構(gòu)荷載及作用問題主要包括：錯誤的對抗震設(shè)防烈度、類別、等級進(jìn)行取值，同時在荷載規(guī)范允許值內(nèi)，荷載的頻遇值、準(zhǔn)永久值、取值及組合都達(dá)不到要求.

由于荷載規(guī)范內(nèi)沒有具體的對活荷載做出規(guī)定，所以就造成了取值的不規(guī)范以及錯誤的出現(xiàn)，這主要包括，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算時，組合值與荷載分項的系數(shù)以及荷載組合出現(xiàn)不能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求的情況.

2.3 結(jié)構(gòu)計算問題

結(jié)構(gòu)計算出現(xiàn)的問題主要包括：在計算時出現(xiàn)結(jié)構(gòu)結(jié)算假定與模型計算方法的選擇不合理，同時因為原始的材料、荷載強(qiáng)度等數(shù)距出現(xiàn)取值錯誤和不合理的情況，以及結(jié)構(gòu)計算參數(shù)值和簡圖以及荷載取值出現(xiàn)不合理的情況，都是造成結(jié)構(gòu)結(jié)算問題出現(xiàn)的主要因素.在計算完成后，會出現(xiàn)結(jié)果失實和內(nèi)力調(diào)整不當(dāng)以及對于超限信息處理不當(dāng)?shù)那闆r，正是由于計算出現(xiàn)的差錯，以及計算簡圖、原始數(shù)據(jù)、，所以才會造成結(jié)構(gòu)安全度下降的情況，而對于結(jié)構(gòu)荷載以及構(gòu)件尺寸的不完全計算，會造成結(jié)構(gòu)局部構(gòu)件產(chǎn)生變形，從而對建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的安全性與使用造成一定的影響.在結(jié)構(gòu)結(jié)算的過程中，如果對結(jié)構(gòu)安全系數(shù)選取值過小，結(jié)構(gòu)配筋就會出現(xiàn)配置不足的情況從而造成結(jié)構(gòu)安全受到威脅；最后，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于缺乏對結(jié)構(gòu)設(shè)計的校驗、審核等經(jīng)驗不足的情況，常常會出現(xiàn)工程返工加固甚至出現(xiàn)工程安全事故.

2.4 結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計不當(dāng)

在結(jié)構(gòu)設(shè)計時會出現(xiàn)設(shè)計對耐久性能考慮欠缺的情況.這主要表現(xiàn)在，在結(jié)構(gòu)建設(shè)時，對結(jié)構(gòu)環(huán)境類型選擇出現(xiàn)錯誤，從而造成結(jié)構(gòu)設(shè)計方案以及結(jié)構(gòu)設(shè)計實施的措施的錯誤選擇；在材料使用方面，由于錯誤的對結(jié)構(gòu)環(huán)境類別的判斷，就會使混凝土結(jié)構(gòu)的材料厚度、混凝土保護(hù)層厚度、防裂等級等出現(xiàn)錯誤的數(shù)據(jù)使用.而對于砌體結(jié)構(gòu)來說，結(jié)構(gòu)設(shè)計耐久性考慮不足主要表現(xiàn)在使用材料滿足不了耐久性的要求，對于鋼結(jié)構(gòu)來說，就會出現(xiàn)對于鋼筋抗銹等級、防腐、防火等出現(xiàn)錯誤的選用，特別是對于腳柱、支架等特殊部位就會出現(xiàn)安全措施的實施不完全或者不合理；最后，當(dāng)出現(xiàn)建筑建設(shè)場地出現(xiàn)地下水影響時，就會出現(xiàn)使用基礎(chǔ)方案或者出現(xiàn)不合理的處理措施，這就會造成設(shè)計出現(xiàn)使用年限、質(zhì)量等耐久性問題.

2.5 地基基礎(chǔ)設(shè)計失誤

在地基基礎(chǔ)設(shè)計時主要會有這些問題：對于地層基礎(chǔ)的錯誤判斷從而出現(xiàn)持力層的錯誤使用，而在地基基礎(chǔ)承載和變形錯誤的判斷，會造成其驗算達(dá)不到規(guī)范要求，同時還有基礎(chǔ)埋置深度不夠和變形與穩(wěn)定性問題；在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，沒有充分考慮到工程對周邊環(huán)境地基的不良影響，同時也沒有采取必要的措施以及適合的應(yīng)急解決方案；對于含有濕陷性黃土、膨脹土、凍土、液化土以及山區(qū)地基土等不同性能的地基土?xí)r出現(xiàn)措施選用的不合理，真是由于對這些復(fù)雜地質(zhì)情況考慮的不全面，所以會造成地基基礎(chǔ)的質(zhì)量問題；而在處理地下結(jié)構(gòu)時，其使用的結(jié)構(gòu)抗浮驗算的不合理性會造成最高設(shè)防水位的設(shè)置物證據(jù)可依.從而出現(xiàn)建筑物裂縫、傾斜、變形等問題；軟基處理方案由于沒有以地質(zhì)報告作為其參考，會出現(xiàn)不合理的情況，同時由于設(shè)計范圍不符合規(guī)范等，結(jié)構(gòu)設(shè)計中的種種因素都是早成地基承載力與變形能力達(dá)不到上層結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求；沒有及時采用地基處理方式對由于選址不對和埋深不足對上層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成的影響進(jìn)行處理；還有不合理的對地基樁基礎(chǔ)的形狀和布置進(jìn)行操作，使其不能達(dá)到荷載力的與其承受效果；沒有采取相應(yīng)的減輕液化處理措施對地基含液化土進(jìn)行處理；地下室嵌固層相應(yīng)的處理措施、地下室頂板與擋土墻計算簡圖以及計算不能滿足要求從而造成質(zhì)量問題；地基基礎(chǔ)設(shè)計的失誤還會造成高層建筑與裙房出現(xiàn)差異性沉降；同時地基基礎(chǔ)設(shè)計的失誤還會造成地下室墻的門(窗)大洞口的地梁不能夠按計算設(shè)置，基礎(chǔ)設(shè)計不能滿足上層架構(gòu)與地質(zhì)狀況從而造成整體結(jié)構(gòu)的的安全受到影響.

2.6 上部結(jié)構(gòu)(鋼結(jié)構(gòu))設(shè)計失誤

上層結(jié)構(gòu)失誤主要包括在結(jié)構(gòu)材料與連接形式的錯誤選擇，從而造成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度值出現(xiàn)偏差，而結(jié)構(gòu)連接與材料的不合理選用以及結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理會影響整個結(jié)構(gòu)的支撐系統(tǒng)，從而出新傳力不均勻、不明確；結(jié)構(gòu)節(jié)點與強(qiáng)節(jié)點設(shè)置的不合理以及弱桿件原則的不強(qiáng)檔應(yīng)用也是上部結(jié)構(gòu)設(shè)計主線的主要失誤；在上層房屋局部采用小型鋼網(wǎng)架、鋼桁架、鋼雨蓬等鋼結(jié)構(gòu)時與主體連接不合理、焊接、構(gòu)造、計算不合理；最后是真題結(jié)構(gòu)手腕構(gòu)件設(shè)計出現(xiàn)的局部穩(wěn)定性忽略情況會影響結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定和撓度的計算.

2.7 上部結(jié)構(gòu)(砌體結(jié)構(gòu))設(shè)計失誤

在上層砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計時主要出現(xiàn)的失誤有：建筑物樓層數(shù)出現(xiàn)超出規(guī)范范圍；對于整體構(gòu)造柱與圈梁的不合理設(shè)置；抗震墻間距依據(jù)局部結(jié)構(gòu)距離不合理；抗震墻間距的不合理會造成多層砌體的抗震計算出現(xiàn)偏差.

2.8 上部結(jié)構(gòu)(混凝土結(jié)構(gòu))設(shè)計失誤

上層混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)的失誤主要有：在建造時不合理的選用抗震等級；框剪結(jié)構(gòu)剪力墻承載比不符合要求；地下室頂用作結(jié)構(gòu)嵌固層結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理；鋼結(jié)構(gòu)極限配筋率達(dá)不到要求；框架筋肢距達(dá)不到要求；抗震墻厚度不夠；框架支柱不能滿足要求；結(jié)構(gòu)上、下層側(cè)向剛度比不合理；混凝土變形、抗裂等性能達(dá)不到要求.

2.9 與其他專業(yè)設(shè)計時協(xié)調(diào)不一致

包括:在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，由于整體結(jié)構(gòu)還會涉及很多其他的附屬設(shè)計，比如對高程、承載力特征值、抗浮水位、防水水位等，同時由于工程勘探出現(xiàn)的不符合實際情況，從而造成結(jié)構(gòu)設(shè)計與其他附屬轉(zhuǎn)設(shè)計不能達(dá)成一致，從對整體購機(jī)承載、受力能力造成影響，這回直接影響建筑物的使用年期.

2.10 其他問題

其他設(shè)計風(fēng)險主要包括國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗震，防火問題，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對于這些問題的忽略，在結(jié)構(gòu)建筑物建成之后可能會會由于這些結(jié)構(gòu)設(shè)計的不足造成工程質(zhì)量的問題，甚至發(fā)生財產(chǎn)損失與人身傷亡.

3 AHP在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計風(fēng)險評價中的應(yīng)用

（1）通過深刻的了解AHP的功能，在實際建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，首先應(yīng)該確定通過對建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的風(fēng)險進(jìn)行的分析確定AHP需要比對的風(fēng)險，并且對其進(jìn)行細(xì)致的劃分歸類，并采集所需的數(shù)據(jù)，廣泛的收集其信息.

（2）按照所收集的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的信息與數(shù)據(jù)，按照不能的功能、作用對其進(jìn)行分類，按照不同的功能差異，對建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計風(fēng)險進(jìn)行多層次的遞階建模.

（3）在確定模型中相鄰兩個元素的相關(guān)程度之后，在使用構(gòu)造兩比較判斷矩陣及矩陣運算的數(shù)學(xué)方法，確定出基于上層結(jié)構(gòu)某一個單元因素與本層次中元素的相對性.

（4）把更層次元素對目標(biāo)的合成權(quán)重計算結(jié)構(gòu)進(jìn)行總排序，然后確定最底層元素在模型中總目標(biāo)的重要程度.

（5）以模型排序為依據(jù)對其進(jìn)行分析，并計算出結(jié)構(gòu)，然后提出相關(guān)的解決措施.

作為建筑工程建設(shè)的核心，工程設(shè)計是十分重要的，而工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量更是關(guān)乎建筑工程建設(shè)的的質(zhì)量、安全、壽命，如果在設(shè)計中，稍微出現(xiàn)一點差錯，那么親者造成質(zhì)量事故，重則毀點整個工程建筑.通過本文，筆者對AHP在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計風(fēng)險評價中的應(yīng)用進(jìn)行了透徹的分析與探討，希望通過本文的介紹，可以讓人們對于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的風(fēng)險問題予以重視，同時能夠通過AHP方法對這些風(fēng)險進(jìn)行細(xì)致、完整的評估.

〔1〕鐘登華,張建設(shè),曹廣晶.基于AHP的工程項目風(fēng)險分析方法[J].天津大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)與工程技術(shù)版）,2002,35 (2):162-166.

〔2〕徐建華.現(xiàn)代地理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2004.224-249,305-336.

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TU201.2

A

1673-260X（2013）09-0135-02前言：自AHP誕生至今已經(jīng)經(jīng)歷了半個多世紀(jì)的發(fā)展與進(jìn)步，其在世界范圍內(nèi)已經(jīng)有了非常成熟的運用.在本文中，筆者對AHP的概念進(jìn)行了介紹、對建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的風(fēng)險做了深入解讀，對AHP在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計風(fēng)險評價中的應(yīng)用也做出了分析.

（13KY08ZR）合肥學(xué)院2013年度科研發(fā)展基金一般項目