舊工業(yè)建筑再生利用安全控制要素ISM-AHP分析*

李勤　郭海東　樊勝軍

(1.北京建筑大學(xué)　北京 100044；　2.西安建筑科技大學(xué)　西安 710055)

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舊工業(yè)建筑再生利用安全控制要素ISM-AHP分析*

李勤1郭海東2樊勝軍2

(1.北京建筑大學(xué)北京 100044；2.西安建筑科技大學(xué)西安 710055)

摘要通過實(shí)地調(diào)研與問卷咨詢，對舊工業(yè)建筑再生利用項(xiàng)目的安全管控進(jìn)行分析，共提取28個(gè)安全控制要素，運(yùn)用解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)綜合分析要素之間的邏輯關(guān)系，構(gòu)建影響因素7級遞階結(jié)構(gòu)模型，并結(jié)合層次分析法(AHP)計(jì)算要素的綜合權(quán)重，從而明確項(xiàng)目安全控制的重點(diǎn)，為項(xiàng)目的安全管理與決策提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞舊工業(yè)建筑再生利用安全控制要素解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)層次分析法(AHP)

0引言

隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城區(qū)內(nèi)涌現(xiàn)出大量廢置的舊工業(yè)建筑。實(shí)踐證明，舊工業(yè)建筑再生利用項(xiàng)目能夠滿足遺產(chǎn)保護(hù)、使用延續(xù)、功能置換、節(jié)能減排及環(huán)境適應(yīng)等可持續(xù)發(fā)展要求[1]，已成為各大城市改造舊工業(yè)建筑的主流方式。但在實(shí)體工程改造時(shí)，由于舊工業(yè)建筑長期處于振動(dòng)、腐蝕、高溫等歷史環(huán)境，其改造工程不同于一般的改建項(xiàng)目，目前尚未有明確的制度規(guī)范可進(jìn)行安全指導(dǎo)；同時(shí)，由于各參與方過于注重改造策略和經(jīng)濟(jì)效益，對安全管控較為輕視，導(dǎo)致舊工業(yè)建筑的整個(gè)改造過程存在諸多安全隱患。因此，如何對舊工業(yè)建筑再生利用項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)科學(xué)系統(tǒng)的安全管控成為亟待解決的問題。

本文以舊工業(yè)建筑改造全過程為研究對象，在充分分析改造項(xiàng)目安全隱患的基礎(chǔ)上，提取安全控制要素；并結(jié)合要素眾多、影響關(guān)系復(fù)雜的特點(diǎn)，采用解釋結(jié)構(gòu)模型(interpretative structural modeling，ISM)和層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)建立舊工業(yè)建筑再生利用多層遞階結(jié)構(gòu)模型，根據(jù)綜合權(quán)重對各階層要素進(jìn)行排序，以期為舊工業(yè)建筑再生利用項(xiàng)目的安全管理與決策提供合理的依據(jù)。

1安全控制要素分析

1.1確定安全控制階段

1.1.1決策階段

前期決策是實(shí)現(xiàn)整個(gè)舊工業(yè)建筑再生利用項(xiàng)目的基礎(chǔ)。安全管控決策應(yīng)以后續(xù)各項(xiàng)安全管控工作具有良好的可行性與可持續(xù)性為目的，對實(shí)施過程中潛在的危險(xiǎn)因素進(jìn)行全面辨識(shí)與評估，尤其是對舊工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分的安全檢測與鑒定。根據(jù)危險(xiǎn)性分析，做足充分的前期準(zhǔn)備工作。

1.1.2設(shè)計(jì)階段

設(shè)計(jì)階段應(yīng)以舊工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的安全性與使用性為依據(jù)，按照現(xiàn)行相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行改造的方案設(shè)計(jì)。應(yīng)注重改造后建筑結(jié)構(gòu)的安全性，尤其是建筑結(jié)構(gòu)新舊結(jié)合的部位；同時(shí)，還應(yīng)考慮在實(shí)際施工時(shí)，改造設(shè)計(jì)方案的可行性與安全性。

1.1.3施工階段

施工階段是舊工業(yè)建筑再生利用項(xiàng)目的具體實(shí)施階段。安全管控工作主要涉及舊工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與加固，廢舊設(shè)備、構(gòu)件的拆除，結(jié)構(gòu)改造施工3個(gè)方面,應(yīng)以“人-機(jī)-環(huán)境”系統(tǒng)的安全與協(xié)調(diào)生產(chǎn)為準(zhǔn)則。

1.1.4運(yùn)營階段

運(yùn)營階段是舊工業(yè)建筑再生利用項(xiàng)目的投產(chǎn)使用階段。安全管控主要通過監(jiān)測手段對建筑的使用狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)掌控，具體涉及建筑結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測、消防安全監(jiān)測等方面，對于出現(xiàn)的安全問題或突發(fā)情況，應(yīng)保證能夠及時(shí)采取有效的應(yīng)對措施。

1.2提取安全控制要素

在文獻(xiàn)閱讀、歸類分析、專家訪問的基礎(chǔ)上，對舊工業(yè)建筑再生利用項(xiàng)目在決策、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營4個(gè)階段的安全控制要素進(jìn)行初步設(shè)計(jì)；然后對國內(nèi)12個(gè)典型城市的52個(gè)項(xiàng)目展開實(shí)地調(diào)研，共計(jì)發(fā)放調(diào)研問卷380份，實(shí)際回收有效問卷為353份，其中投資建設(shè)單位99份(28%)、檢測單位32份(9%)、設(shè)計(jì)單位42份(12%)、施工單位78份(22%)、監(jiān)理單位35份(10%)、質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)28份(8%)及科研機(jī)構(gòu)39份(11%)；運(yùn)用SPSS軟件對初選指標(biāo)進(jìn)行重要性與離散程度分析，最終提取出舊工業(yè)建筑再生利用安全控制要素，如表1所示。

2安全控制要素結(jié)構(gòu)分析

解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)可針對變量眾多、關(guān)系復(fù)雜的系統(tǒng)，通過矩陣模型將其組成要素或影響因素之間的影響關(guān)系區(qū)域化、級位化，最終形成直觀的多級遞階結(jié)構(gòu)模型，從而提高對問題的認(rèn)識(shí)和理解程度。因此，可通過ISM對表1中28個(gè)安全控制要素邏輯關(guān)系進(jìn)行分析，建立要素解釋結(jié)構(gòu)模型，以明確安全控制要素的影響層級與網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。

表1　安全控制要素

2.1鄰接矩陣

A=(aij)m×m

(1)

2.2可達(dá)矩陣

R=(rij)m×m=(A+I)m

(2)

式中，I為與A同階次的單位矩陣；

2.3結(jié)構(gòu)模型

通過可達(dá)矩陣R建立可達(dá)集R(Si)，先行集A(Si)，共同集C(Si)，如表2所示，由于篇幅有限，故僅列出部分?？蛇_(dá)集R(Si)是指受要素Si影響的其他相關(guān)諸要素構(gòu)成的集合，即R中Si所在行為1的列對應(yīng)元素構(gòu)成的集合；先行集A(Si)是指其他要素中影響Si的要素構(gòu)成的集合，即R中Si所在列為1的行對應(yīng)元素構(gòu)成的集合；共同集C(Si)是R(Si)與A(Si)的交集。

表2　第一級可達(dá)矩陣要素分析

安全控制要素結(jié)構(gòu)模型建立步驟如下：

(1)當(dāng)C(Si)=A(Si)時(shí)，則Si為當(dāng)前可達(dá)矩陣的最高級要素，由Si構(gòu)成的集合記為H1，將R中Si對應(yīng)的行與列劃除。

(2)找出保留的元素的最高級要素，將其在R中對應(yīng)的行與列刪除。

(3)重復(fù)步驟(2)，直到找出各梯級最高級要素，建立舊工業(yè)建筑再生利用安全控制要素解釋結(jié)構(gòu)模型，如圖1所示。

由安全控制要素解釋結(jié)構(gòu)模型可看出，第一級要素包括人員勞動(dòng)防護(hù)、應(yīng)急管理、鄰近建筑物結(jié)構(gòu)影響、結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測、消防安全監(jiān)測、建筑結(jié)構(gòu)檢查維修、設(shè)備圍護(hù)，說明這些要素的管控不力將直接導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，是影響安全控制的最表層因素；第七級安全控制要素為建設(shè)企業(yè)協(xié)調(diào)管控，是舊工業(yè)建筑再生利用安全控制的根本影響因素。

圖1　安全控制要素解釋結(jié)構(gòu)模型

3安全控制要素排序分析

3.1要素權(quán)重確定

通過確定綜合權(quán)重，能夠明確各級要素對安全管控影響的大小，從而可針對項(xiàng)目實(shí)施過程中存在的安全隱患與管理不足采取有效的整改措施。層次分析法(AHP)將復(fù)雜問題分解為若干層次和若干因素，對兩兩因素之間的重要程度作出比較判斷，建立判斷矩陣，通過計(jì)算判斷矩陣的最大特征值以及對應(yīng)特征向量得出不同因素的權(quán)重，是定性與定量相結(jié)合的綜合評價(jià)方法。因此，采用層次分析法確定各安全控制要素的綜合權(quán)重，具體步驟如下：

(1)建立判斷矩陣。在解釋結(jié)構(gòu)模型中，第一層要素以舊工業(yè)建筑再生利用安全控制為評價(jià)準(zhǔn)則，通過兩兩比較相對重要性，采用“1～9”標(biāo)度法建立判斷矩陣；其他層次要素以上層要素為評價(jià)準(zhǔn)則，對本層中影響評價(jià)準(zhǔn)則的要素進(jìn)行兩兩比較，建立判斷矩陣，由于篇幅有限故不贅列。

(2)一致性檢驗(yàn)及組合權(quán)重。計(jì)算各判斷矩陣的最大特征值與對應(yīng)的特征向量，并根據(jù)各判斷矩陣的階數(shù)，在隨機(jī)一致性指標(biāo)表中選擇相應(yīng)的指標(biāo)值進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，若一致性比率CR<0.1，則接受該判斷矩陣，并計(jì)算組合權(quán)重，如表3所示。

(3)綜合權(quán)重計(jì)算。在組合權(quán)重的基礎(chǔ)上，根據(jù)層級間要素的影響關(guān)系，計(jì)算各級要素的綜合權(quán)重，如表3所示。

表3　安全控制要素綜合權(quán)重

3.2要素排序

根據(jù)表3中各安全控制要素的綜合權(quán)重值進(jìn)行級內(nèi)排序，結(jié)果分析如下：

(1)第一級要素排序依次為：人員勞動(dòng)防護(hù)(S14)、消防安全監(jiān)測(S26)、結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(S25)、鄰近建筑物結(jié)構(gòu)影響(S23)、設(shè)備圍護(hù)(S28)、建筑結(jié)構(gòu)檢查維修(S27)、應(yīng)急管理(S19)。說明人員安全、消防安全、結(jié)構(gòu)安全是舊工業(yè)建筑再生利用安全控制的重點(diǎn)，同時(shí)，可看出事前安全防控相較事后應(yīng)急管理更加重要。

(2)第二級要素排序依次為：結(jié)構(gòu)改造施工(S22)、原建筑結(jié)構(gòu)加固穩(wěn)定(S20)、構(gòu)件設(shè)備拆除(S21)、設(shè)備設(shè)施管理(S15)、施工用電(S17)、廠房內(nèi)部作業(yè)環(huán)境(S24)、文明施工(S13)、交叉作業(yè)管理(S18)。說明在舊工業(yè)建筑的改造過程中，新增結(jié)構(gòu)施工、原有結(jié)構(gòu)拆除與加固、施工時(shí)必要的設(shè)備設(shè)施與用電管理是安全控制的主要對象；同時(shí)，廠房內(nèi)部作業(yè)環(huán)境的權(quán)重僅次于施工用電，所以還應(yīng)注重廠房內(nèi)原有污染物的處理，建筑垃圾的及時(shí)清理，屋面防水修復(fù)等。

(3)第三級要素排序依次為：安全監(jiān)督檢查(S11)、安全技術(shù)交底(S16)、安全投入(S10)、安全教育培訓(xùn)(S12)。其中，前3項(xiàng)權(quán)重值較為接近，說明監(jiān)督檢查、技術(shù)交底是安全控制的主要管理措施，安全投入則是安全控制的經(jīng)濟(jì)保障措施；但安全教育培訓(xùn)權(quán)重值較低，究其原因主要在于目前安全教育培訓(xùn)落實(shí)不到位，且作業(yè)人員可接受教育程度較低。

(4)第四級要素排序依次為：改造方案安全性(S7)、安全管理組織機(jī)構(gòu)(S9)、安全管理制度(S8)、危險(xiǎn)性分析(S5)。其中，改造方案安全性權(quán)重最高，說明設(shè)計(jì)階段改造方案的安全性對施工階段、運(yùn)營階段的安全管控具有重大影響；安全管理組織機(jī)構(gòu)與安全管理制度的權(quán)重次之，作為安全管理的主要實(shí)施者與行為準(zhǔn)則，二者對第三級的安全管理措施具有決定性作用。

(5)第五級要素中舊工業(yè)建筑檢測與鑒定(S4)優(yōu)先于設(shè)計(jì)人員安全意識(shí)(S6)，說明原廠房結(jié)構(gòu)的安全檢測與鑒定是改造方案的設(shè)計(jì)依據(jù)和再生利用的實(shí)施基礎(chǔ)；第六級要素中承包單位選擇(S3)的權(quán)重為0.892，遠(yuǎn)高于項(xiàng)目資金保障(S2)，說明前期承包單位選擇的慎重程度將直接決定全過程安全控制的能力；第七級要素僅有建設(shè)企業(yè)協(xié)調(diào)管控(S1)，是整個(gè)再生利用安全控制的根源。

4結(jié)語

(1)通過解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)對舊工業(yè)建筑再生利用安全控制要素的邏輯關(guān)系進(jìn)行定性分析，使控制要素的層級關(guān)系得到直觀地表現(xiàn)。

(2)運(yùn)用層次分析法(AHP)對每級安全控制要素進(jìn)行定量分析，明確了各級安全控制要素的主次關(guān)系，為舊工業(yè)建筑再生利用的安全管控提供決策依據(jù)。

(3)ISM與AHP的結(jié)合，能夠?qū)?fù)雜系統(tǒng)問題進(jìn)行較好的梳理與分析，彌補(bǔ)了僅用ISM定性分析問題的不足，但此結(jié)合方法得分存在一定的主觀因素。因此，使用時(shí)須注重受訪者的工作經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)結(jié)構(gòu)與認(rèn)知水平。

參考文獻(xiàn)

[1]李慧民．舊工業(yè)建筑的保護(hù)與利用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.

[2]肖艷玲.系統(tǒng)工程理論與方法[M].北京：石油工業(yè)出版社，2012.

*基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(51408024、51178386)，住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目(2014-R1-009)，住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部科學(xué)研究項(xiàng)目(2012-R4-1)。

作者簡介李勤，女，博士，北京建筑大學(xué)講師，主要從事城市規(guī)劃與建筑設(shè)計(jì)理論的研究。

(收稿日期：2015-09-20)

ISM-AHP Study on Old Industrial Buildings Recycling Safety Control Factors

LI Qin1GUO Haidong2FAN Shengjun2

(1.BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitectureBeijing100044)

AbstractBased on analysis of security control for the old industrial buildings recycling projects, 28 influence factors of safety control are extracted combined with field research and questionnaire. The logical relationships among the influence factors are analyzed by interpretative structural modeling to establish a 7 steps hierarchical structure model and the general weight is calculated by AHP to clarify the key factors of the project safety control, providing references for safety control and decision-making of old industrial buildings recycling project.

Key Wordsold industrial buildingsrecyclingsafety control factorsinterpretative structural modeling(ISM)analytic hierarchy process (AHP)