基于模糊層次分析的高層建筑施工安全管理效果評價

臺山市碧桂園房地產(chǎn)開發(fā)有限公司

摘要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，大城市用地緊張局勢加劇，高層建筑也越來越多，本文根據(jù)高層建筑自身的施工特點，分析了高層建筑背后潛在的施工安全因素，構(gòu)建了高層建筑施工安全管理效果評價指標體系，利用層次分析法和模糊數(shù)學理論對高層建筑施工過程中的安全管理效果進行評價研究，并輔之以具體案例。

關鍵詞：高層建筑；施工安全；層次分析法；模糊評價

1概述

高層建筑施工安全管理效果是指在高層建筑施工過程中建立安全管理體系，針對風險源，采用相關安全管理措施，在安全管理上取得的管理效果。而一般的評價方法有很多，如層次分析法[1]、模糊層次分析法[2]、專家打分法[3]、主成份分析法[4]等。在本文中，采用的是模糊層次分析法（Fuzzy Analytic Hierarchy Process）。

本文重點討論的是高層建筑的施工安全問題，高層建筑有別與其他普通建筑，這是安全管理效果影響因子中的客觀因素。高層建筑越高，工程越復雜，需要的設備和人員越多，越容易形成安全風險，安全措施的效果反而越不明顯。

通過查閱相關文獻[5-7]本文總結(jié)了高層建筑施工的一般施工特點如下五個方面：

1）高層建筑工程量大、工序復雜

高層建筑施工中包括施工、土方、鋼筋、模板、混凝土、砌筑以及裝修設備管線等用量非常大.同時施工工序繁多，需要土方、模板、鋼筋、混凝土、砌筑、電管、通風、電焊等多個專業(yè)交叉進行，增大了各個組織之間的配合復雜程度，而且施工現(xiàn)場設備數(shù)量與種類多。

2）高層建筑施工準備工作量大

由于高層建筑體積、建筑面積大，施工時需要大量的建筑材料和多個工種施工同時進行，所以在施工開始前需要大量的準備工作。準備工作包括建筑材料、機械設備的安放、采購和運輸路線的規(guī)劃鋪設、各專業(yè)的人力和物力準備工作，以保證工程順利的進行。

3）高層建筑施工的工期緊、周期長

高層建筑工程量大，工期較緊；施工密集，造成施工時間跨度比較大。

4）高層建筑地基和基礎的處理麻煩，基礎埋深較大。

高層建筑對一般對地基的要求都很高，同時需要建地下停車場以及地下室，加上對地下水的處理要求比較高，造成地基處理技術(shù)相當復雜，這又是高層建筑有別其它種類建筑的一大特點。

5）高層建筑高處作業(yè)較多，安全防護要求嚴格。

高層建筑在施工時要進行大量的材料、設備以及人員的垂直運輸。加上高空作業(yè)場地狹窄，工作立體性強，需要各種安全防護措施，保證施工場地和地面行人的安全。

在分析高層建筑施工的一般施工特點的基礎上，本文通過羅列高層建筑施工過程中影響安全管理效果的因素，建立高層建筑施工安全管理效果評價指標體系，并利用層次分析法（AHP）對安全管理措施的重要性進行排序；再利用模糊數(shù)學理論，對高層建筑施工過程的安全管理效果進行評價研究。

2 基于層次分析法的高層建筑施工安全管理效果評價

層次分析法（AHP）作為一種定性與定量分析方法相結(jié)合的綜合性評價方法，在安全和環(huán)境研究的多個領域得到廣泛應用。

安全管理效果的影響因子主要可以分為兩方面：一方面是客觀因素；另一方面是主觀因素?？陀^因素指客觀存在的風險因素，本文認為項目越復雜，周期越長等因素都是潛在的風險因素?？陀^因素主要包括：職工安全素質(zhì)、環(huán)境、設備、施工復雜度、工期長度等因素。本文認為主觀因素就是積極發(fā)揮人的主觀能動性，通過各項積極措施來降低風險。主觀因素包括：制度、教育、技術(shù)等安全管理措施。

本文首先利用AHP評價方法對高層建筑施工安全管理的效果進行綜合性評價。

2.1構(gòu)建高層建筑施工安全管理效果評價指標體系

根據(jù)上述所分析的安全管理效果的影響因子，參考一般建筑施工安全評價采用的指標體系[8]，結(jié)合高層建筑的特點，應用專家咨詢法，將影響高層建筑施工安全管理效果的因素劃分為以下層次：第一層為目標層，即高層建筑施工安全管理效果；第二層為準則層，包括項目特征、施工環(huán)境、安全管理制度、安全管理文化、安全技術(shù)四個一級指標；第三層是指標層，為準則層的進一步深化，由19個二級指標構(gòu)成。具體遞階結(jié)構(gòu)如下圖所示：

圖1 高層建筑施工安全管理效果評價指標體系遞階結(jié)構(gòu)

有關的各個因素按照不同屬性被分解成若干層次，同一層的諸因素從屬于上一層的因素，或者對上層因素有影響，同時又支配下一層的因素或受到下層因素的作用。

在本文的層次結(jié)構(gòu)模型中，評價指標體系的多級梯階結(jié)構(gòu)是完全獨立結(jié)構(gòu)?；诖?，運用層次分析法構(gòu)造成對比較矩陣。首先對三個層次指標進行編號，依次為：第一層次為A；第二層依次為B1，B2，B3，B4，B5；第三層依次為：C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7，C8，C9，C10，C11，C12，C13，C14，C15，C16，C17，C18，C19。

2.2 構(gòu)造成對比較矩陣

接著利用成對比較法和1—9比較尺度構(gòu)造成對比較陣，直到最下層，比較矩陣具體打分情況如下所示：

運用成對比較法構(gòu)造指標成對比較矩陣完成后，需要計算指標矩陣的權(quán)重向量，并進行一致性檢驗。

2.3計算權(quán)重向量并做一致性檢驗

構(gòu)造好成對判斷矩陣后，需要根據(jù)判斷矩陣計算針對某一準則層各元素的相對權(quán)重，并進行一致性檢驗。

本文利用規(guī)范列平均法（求和法）計算相對成對比較矩陣中各因素的重要性程度；一致性比例C.R.（consistency ratio） ，其中 。當CR<0.1時，判定成對比較陣A具有滿意的一致性，或其不一致程度是可以接受的；否則就調(diào)整成對比較矩陣A，直到達到滿意的一致性為止。

相對權(quán)重矩陣以及一致性比例CR計算結(jié)果如下所示（此處略去計算過程，僅給出計算結(jié)果）：

從表中可以看出每組判定矩陣的一致性比例CR<0.1，符合一致性檢驗。最后計算各因素的綜合重要度，以結(jié)果降序排列，得到下表1：

從分析結(jié)果來看，現(xiàn)場設備檢查制度C9、安全違規(guī)處理制度C12是高層建筑最為重要的安全管理措施，這表明一級指標安全管理制度在高層建筑施工過程中起到至關重要的作用；其他各項相關安全管理措施的重要性排序如上表所示。

從準則層指標出發(fā)，我們可以將相應的施工過程的安全管理措施分為非常重要、重要、一般重要三個層次，具體如下圖2所示：

圖2 安全措施重要性

3 高層建筑施工安全管理效果模糊綜合評價

3.1根據(jù)評價指標集合構(gòu)造指標評語集合

從圖1可知一級指標集合為{B1，B2，B3，B4，B5}；其中一級指標項目特征B1下的二級指標集合為{C1，C2，C3}；等等均是評價指標集合。

評語集合指評價人員對任意一個評價指標可能給出的評價結(jié)果所構(gòu)成的一個集合。本文中對指標都按對施工過程中安全風險大小的的{優(yōu)、良、中、差}4個等級標準來評價。如對于高層建筑高度，高度越低，安全風險越小，指標越接近水平優(yōu)。采用德爾菲法，由數(shù)位專家對各方案的風險進行風險適應性打分，然后平均求得各因素的風險程度值，這樣就可以得到模糊評價矩陣。

本文以某市某區(qū)房地產(chǎn)項目為例，進行模糊綜合評價[9]。該項目由多層花園洋房和小高層建筑組成，我們以其中的18層住宅施工過程為例評估。詳細評價見下表2

3.2 模糊綜合評價

從表4可知，一級指標B1下的二級指標集合{C1，C2，C3}的模糊評價矩陣R1為： ；

同理可求的一級指標B2的模糊評價矩陣為：

B3的模糊評價矩陣為：

結(jié)果表明：評價小組中25%的人認為該項目18層住宅項目施工的安全管理效果為“優(yōu)”；45%的為“良”；23%的為“中”；8%的為“差”。根據(jù)最大隸屬度原則，我們可以認為該項目的施工安全管理效果屬于“良”的水平。

如果改用百分制評價，把評語集合{優(yōu)，良，中，差}改用百分制標準，如{ 95，85，75，55}。于是，該項目的施工安全管理效果水平為（0.25，0.45，0.23，0.08）*（95，85，75，55）T= 83.65分，同樣為“良”等級。

4 結(jié)論

近些年來，高層建筑的建設呈逐年上漲趨勢，高層建筑施工安全管理問題也日漸突出。本文運用模糊層次分析法，開展了高層建筑施工安全管理效果評價研究。把主觀和客觀因素有機地結(jié)合起來，既克服了主觀權(quán)重的隨意性，又反映專家的知識和實際經(jīng)驗以及決策者的意見，結(jié)果更為準確合理。

參考文獻：

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[2]李成華，李慧民，云小紅，基于模糊層次分析法的建筑安全管理績效評價研究，西安建筑科技大學學報（自然科學版），2009，（02）：207～212

[3]張傳燕，橋梁施工安全管理及評價系統(tǒng)研究，碩士，重慶大學，2008

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[6]李偉，高層建筑施工安全評價，科技視界，2013，（01）：69～118

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[8]李成華，李慧民，云小紅，基于模糊層次分析法的建筑安全管理績效評價研究，西安建筑科技大學學報（自然科學版），2009，（02）：207～212

[9]趙瑛，張艷利，基于模糊數(shù)學的高層建筑施工安全評價研究，河南科技，2012，（17）