基于物元分析理論高層建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

倪明楊

(河海大學(xué) 商學(xué)院，江蘇 南京 211100)

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基于物元分析理論高層建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

倪明楊

(河海大學(xué) 商學(xué)院，江蘇 南京 211100)

摘要：針對(duì)當(dāng)前工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理中普遍存在偏重預(yù)先控制、過(guò)度依賴專家經(jīng)驗(yàn)的情況，分析工程領(lǐng)域事故發(fā)生的原因，結(jié)合高層建筑建設(shè)的特殊性、安全性特點(diǎn)，構(gòu)建高層建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并采用AHP-熵權(quán)法對(duì)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行確認(rèn)，通過(guò)構(gòu)建物元評(píng)價(jià)模型，分析項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)度，得到項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。最后結(jié)合江蘇省某工程實(shí)例，對(duì)高層建筑安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，對(duì)工程安全管理具有指導(dǎo)建議。

關(guān)鍵詞：高層建筑；風(fēng)險(xiǎn)管理；物元可拓；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

20世紀(jì)80年代英國(guó)教授CHAPMAN[1]首次提到風(fēng)險(xiǎn)工程的概念，表述了在工程建設(shè)過(guò)程中存在著各種不確定性因素即風(fēng)險(xiǎn)；后來(lái)美國(guó)教授LEVITT等提出在諸多工程風(fēng)險(xiǎn)中，安全風(fēng)險(xiǎn)最為重要，需要針對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理；CHOUDHRY更進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)人的不安全行為、施工環(huán)境存在的安全風(fēng)險(xiǎn)因素及高層建筑高處墜落是建筑工程項(xiàng)目安全事故居高不下的原因；從風(fēng)險(xiǎn)的提出到安全風(fēng)險(xiǎn)因素的發(fā)現(xiàn)，使得工程建設(shè)開(kāi)始注意安全因素的存在，但由于缺乏評(píng)估，無(wú)法有針對(duì)性地進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理。所以，肖華德等[2]運(yùn)用層次分析法對(duì)建筑物高處墜落過(guò)程進(jìn)行了定性和定量分析研究，并提出了減少事故發(fā)生的措施，該方法是基于專家打分，缺乏客觀性，其評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確性不高；后來(lái)學(xué)者施式亮等[3]通過(guò)構(gòu)建模糊層次分析法對(duì)高處墜落事故進(jìn)行了安全評(píng)價(jià)，準(zhǔn)確性有所提高，但也是完全基于專家主觀意見(jiàn)，缺乏客觀性。

由此可知，目前學(xué)者對(duì)高層建筑物安全事故研究較多，但評(píng)估結(jié)果精確性不高，筆者在借鑒學(xué)者提出的指標(biāo)體系，采用AHP-熵權(quán)法[4]和物元可拓理論對(duì)高層建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，這種評(píng)價(jià)方法是主觀因素和客觀因素相結(jié)合，能夠保證評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，可進(jìn)一步為高層建筑施工安全提供指導(dǎo)。

1高層建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別

工程安全是工程建設(shè)中最重要的內(nèi)容，近年來(lái)，工程建設(shè)管理采取了一系列的有力措施加強(qiáng)了安全管理相關(guān)工作，使得安全事故有所控制，如表1所示為根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局有關(guān)《房屋市政工程生產(chǎn)安全事故情況通報(bào)》(2004—2013年)整理出來(lái)的傷亡事故統(tǒng)計(jì)，可以看出高處墜落、坍塌、物體打擊、起重傷害、機(jī)具傷害和觸電是建筑安全事故的主要類型，通過(guò)進(jìn)一步分析可得出，特別重大事故基本不會(huì)發(fā)生，重大事故多為坍塌引起，較大事故主要是坍塌和高處墜落引起的。

表1　2004—2013年傷亡類型比例表　%

根據(jù)《生產(chǎn)過(guò)程危險(xiǎn)和危害因素分類代碼》(GB/T 13816-2009)的規(guī)定，將安全影響因素分為4大類：人的因素、物的因素、環(huán)境因素和管理因素。結(jié)合傷亡統(tǒng)計(jì)表，將傷亡原因進(jìn)行分析，得出統(tǒng)計(jì)表，如表2所示。

表2　2004—2013年我國(guó)工傷事故原因統(tǒng)計(jì)表

筆者構(gòu)建的高層建筑施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，遵循上述分析結(jié)果歸納為人員風(fēng)險(xiǎn)、機(jī)械材料風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、管理風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)5大一級(jí)指標(biāo)，進(jìn)一步深入分析高層施工特點(diǎn)，整理目前學(xué)者對(duì)高層建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)影響因素[5-8]，采用專家咨詢方法將指標(biāo)篩選到19個(gè)二級(jí)指標(biāo)，涵蓋高層建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵影響因子，并具有科學(xué)性和可操作性，具體指標(biāo)體系如表3所示。

表3　高層建筑安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系

2物元分析評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

2.1物元評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

(1)確定經(jīng)典域。針對(duì)上述5個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，采用專家調(diào)查法將高層建筑施工安全經(jīng)典域劃分為R1、R2、R3、R4、R5，其中，R5對(duì)應(yīng)于N5，表示風(fēng)險(xiǎn)很小的經(jīng)典域，以此類推，即：

(1)

式中：Nj表示所劃分的j個(gè)等級(jí)；c1,c2,…,cn為Nj的n個(gè)不同特征；vj1,vj2,…,vjn分別為Nj關(guān)于c1,c2,…,cn所取值的范圍，即經(jīng)典域。

(2)確定節(jié)域。5個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)取值范圍的并集為節(jié)域，即：

(2)

式中：p表示待評(píng)對(duì)象等級(jí)的全體；vp1,vp2,…,vpn分別為p關(guān)于c1,c2,…,cn所取值的范圍，即p的節(jié)域。

(3)確定待評(píng)物元。根據(jù)高層建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)確定各指標(biāo)的數(shù)值，即：

(3)

式中：p0為待評(píng)物元；v1,v2,…,vn分別為p0關(guān)于c1,c2,…,cn檢測(cè)所得的具體數(shù)據(jù)。

2.2基于AHP-熵權(quán)法的組合賦權(quán)

(1)層次法確定權(quán)重。運(yùn)用層次分析法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，得到權(quán)重向量α。

(4)

(2)熵權(quán)法確定權(quán)重。運(yùn)用熵權(quán)法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，得到權(quán)重向量β。

(5)

(3)組合賦權(quán)。將層次分析法計(jì)算的權(quán)重與熵權(quán)法計(jì)算的權(quán)重進(jìn)行組合，得到綜合權(quán)重ωi。具體計(jì)算公式為：

(6)

其中，層次分析法是通過(guò)專家打分經(jīng)計(jì)算確定，具有主觀性，其結(jié)果約束于專家對(duì)其領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)；熵權(quán)法是基于方案的偏離程度進(jìn)行計(jì)算，具有客觀性，遵循客觀現(xiàn)實(shí)；利用層次分析法和熵權(quán)法得到的組合權(quán)重，既考慮客觀性又遵循專家經(jīng)驗(yàn)，使結(jié)果更加科學(xué)、精確。

2.3高層建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)綜合評(píng)判

關(guān)聯(lián)值計(jì)算如式(7)所示。

設(shè)x為實(shí)軸上的任一點(diǎn)，X0=(a,b)為實(shí)域上的任一區(qū)間，則關(guān)聯(lián)函數(shù)ρ(x,X0)的定義式為：

(8)

根據(jù)式(7)得到各個(gè)安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)值，進(jìn)而待評(píng)物元各等級(jí)的關(guān)聯(lián)度kj(p0):

(9)

若高層建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)kj(p0)=max{kj(p0)} (j=1,2,…,m)，則待評(píng)物元p0屬于等級(jí)j。

3實(shí)證研究

3.1工程概況

南京市A項(xiàng)目位于南京市江寧區(qū)，項(xiàng)目總用地面積為133 100 m2，總建筑面積為110 168 m2，建設(shè)期擬定為24個(gè)月，即從2015年8月項(xiàng)目前期工作開(kāi)始，計(jì)劃至2017年8月工程全部建成，通過(guò)竣工驗(yàn)收并正式投入使用，該項(xiàng)目總投資為79 691.4萬(wàn)元。項(xiàng)目規(guī)劃有3棟高層住宅，兩座高層辦公塔樓，地上36層，高度為120 m，住宅30層，高度為100 m，建筑面積63 000 m2；商業(yè)裙房5層，高度為25.8 m，建筑類別為一類高層住宅樓，耐火等級(jí)為一級(jí)，其中設(shè)計(jì)單位為東南大學(xué)設(shè)計(jì)院，施工單位為中國(guó)建筑第八工程局。

3.2項(xiàng)目施工安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)綜合評(píng)價(jià)

針對(duì)該項(xiàng)目施工安全風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)用AHP-熵權(quán)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以驗(yàn)證該方法在施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)應(yīng)用中的合理性。

(1)確定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)分值。基于上述高層建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用專家對(duì)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)判，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)梳理、匯總、分析項(xiàng)目施工安全風(fēng)險(xiǎn)值，處理后數(shù)據(jù)如表4所示。

表4　專家評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)

(2)經(jīng)典域和節(jié)域的確定。采取9分制通過(guò)專家調(diào)查問(wèn)卷對(duì)上述指標(biāo)體系進(jìn)行打分，則物元模型中經(jīng)典域R1、R2、R3、R4、R5可表示為：

其中，N1～N5分別表示：{風(fēng)險(xiǎn)很大；風(fēng)險(xiǎn)較大；風(fēng)險(xiǎn)一般；風(fēng)險(xiǎn)較??；風(fēng)險(xiǎn)很小}。

高層建筑安全風(fēng)險(xiǎn)節(jié)域是經(jīng)典域中各指標(biāo)5個(gè)等級(jí)取值范圍的并集，如式(10)所示。

(10)

(3)待評(píng)物元的確定?；谖镌Ｐ驮u(píng)價(jià)高層建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，如式(11)所示。

(11)

(4)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算。根據(jù)上述高層建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系，通過(guò)編制權(quán)重調(diào)查問(wèn)卷表進(jìn)行專家調(diào)查，最后匯總數(shù)據(jù)，運(yùn)用上述層次分析法和熵權(quán)法進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，最終得到指標(biāo)權(quán)重?cái)?shù)值，如表5所示。

表5　高層建筑工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

(5)高層建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)式(7)計(jì)算高層建筑安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)值，結(jié)果如表6所示。

表6　風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)關(guān)聯(lián)值

(6)評(píng)價(jià)結(jié)果分析。采用AHP-熵權(quán)法-物元可拓法對(duì)A項(xiàng)目建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行評(píng)估，得出風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)為“較大”。

4結(jié)論

筆者通過(guò)分析工程領(lǐng)域事故發(fā)生的原因，并結(jié)合高層建筑特點(diǎn)，識(shí)別高層建筑安全風(fēng)險(xiǎn)因素并構(gòu)建其指標(biāo)體系，采用AHP-熵權(quán)法對(duì)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行確認(rèn)，通過(guò)構(gòu)建物元評(píng)價(jià)模型分析項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)度，得到項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。這種對(duì)高層建筑安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的方法，可為工程安全管理提供參考。

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NI Mingyang:Postgraduate; School of Business， Hohai University, Nanjing 211100, China.

文章編號(hào)：2095-3852(2016)03-0293-04

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

收稿日期：2016-02-04.

作者簡(jiǎn)介：倪明楊(1989-)，男，江蘇南京人，河海大學(xué)商學(xué)院碩士研究生.

中圖分類號(hào)：F239.4

DOI：10.3963/j.issn.2095-3852.2016.03.006

Construction Safety Risk Assessment of High-rise Building Based on Matter Element Analysis

NIMingyang

Abstract：In the project construction process, it exists pre-emphasis control, over-reliance on expertise.This paper analyzes the reasons for the accident and engineering combined with particularity, the safety characteristics of high-rise building construction, building safety risk assessment system in high rise building construction.This paper takes high-rise building construction safety risk assessment system, and the AHP and Entropy Combination form a subjective assignment weights and objective calculation as used in recombination evaluation index combining weights.Established on the basis of matter-element evaluation model, estimates the degree of risk associated indicators, to give the corresponding risk comprehensive evaluation grade. Finally, an engineering example, Jiangsu Province, high-rise building comprehensive evaluation of security risks, so as to provide guidance recommendations for engineering safety management.

Key words：high-rise building; risk management; matter-element extension; risk assessment