基于價(jià)值工程的綠色施工方案評(píng)價(jià)

蘇偉澤

閩南理工學(xué)院 土木工程學(xué)院，福建 石獅 362700

引言

21 世紀(jì)以來(lái)，各國(guó)紛紛掀起了城市化建設(shè)的熱潮，建筑業(yè)迎來(lái)一個(gè)嶄新的時(shí)代。以往工程建設(shè)過(guò)程中會(huì)消耗大量能源材料、對(duì)環(huán)境造成負(fù)面影響，因此在建筑行業(yè)推廣可持續(xù)發(fā)展是非常必要的，具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。建筑業(yè)走的更長(zhǎng)遠(yuǎn)的有效途徑就是改變以往的方式方法，推行綠色施工。然而現(xiàn)階段綠色施工所體現(xiàn)的成本過(guò)高、經(jīng)濟(jì)效益低的特征，阻礙了其在建筑行業(yè)中的運(yùn)用和發(fā)展。運(yùn)用價(jià)值工程分析了綠色施工中成本與功能的關(guān)系，通過(guò)關(guān)系式得出實(shí)現(xiàn)功能最大化成本最小化的有效途徑，構(gòu)建綠色施工中的成本優(yōu)化模型并選擇最佳綠色施工方案，實(shí)現(xiàn)資源的有效利用，減少建設(shè)成本投入。通過(guò)價(jià)值工程對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析處理，得到最佳綠色施工方案，實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 綠色施工方案

1.1 研究背景

綠色施工是指貫徹落實(shí)法律法規(guī)的要求，通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)手段對(duì)生產(chǎn)資源進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)資源的有效循環(huán)利用和建筑的可持續(xù)性，擺脫傳統(tǒng)施工技術(shù)存在的弊端。我國(guó)綠色施工理念起步比較遲，相應(yīng)學(xué)科的理論研究較少，技術(shù)研究深度和廣度不夠，加之建筑企業(yè)對(duì)實(shí)施綠色施工技術(shù)帶來(lái)的效益存在疑慮，一定程度上使得綠色施工的推行受到了制約。若能通過(guò)綠色施工技術(shù)減少工程實(shí)體凈耗材料外的成本，降低建設(shè)的費(fèi)用從而增加利潤(rùn)，就能大大提高企業(yè)推行綠色施工的積極性了[1]。

價(jià)值工程主要通過(guò)價(jià)值公式，分析產(chǎn)品功能與費(fèi)用的關(guān)系，優(yōu)化方案得到實(shí)現(xiàn)低成本高功能的途徑，以提升產(chǎn)品的價(jià)值[2]。如何把價(jià)值工程與綠色施工進(jìn)行結(jié)合，分析并優(yōu)化施工中的功能和成本的關(guān)系，這具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.2 研究目的與意義

從市場(chǎng)角度看，伴隨經(jīng)濟(jì)全球化的到來(lái)，建筑市場(chǎng)將迎來(lái)更為激烈的競(jìng)爭(zhēng)。因此，建筑企業(yè)不應(yīng)只看眼前的利益，更要放眼長(zhǎng)遠(yuǎn)的效益。要求企業(yè)樹立綠色的創(chuàng)新理念，實(shí)施綠色施工，以國(guó)際環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)作為努力的方向。從戰(zhàn)略高度看來(lái)，建設(shè)工程項(xiàng)目全壽命周期的各個(gè)階段都是控制的要點(diǎn)，但工程的施工階段直接涉及資源利用和環(huán)境影響，更應(yīng)該予以重視。項(xiàng)目施工過(guò)程中對(duì)環(huán)境、資源造成的嚴(yán)重影響應(yīng)采用方法改進(jìn)。

2 基于價(jià)值工程的綠色施工方案分析

2.1 價(jià)值工程的原理及方法

價(jià)值工程是以產(chǎn)品或作業(yè)的功能為重心，以提高產(chǎn)品或作業(yè)的價(jià)值為目的，通過(guò)有組織的創(chuàng)造性的工作，尋求用最低的壽命周期成本，可靠的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品或作業(yè)必要功能并著重于功能分析的一種管理技術(shù)[3]。將價(jià)值工程運(yùn)用到綠色施工方案中，分析施工方案中功能與成本存在的聯(lián)系，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，得到改進(jìn)的綠色施工方案，具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用意義。

價(jià)值即產(chǎn)品具有的功能與獲取此功能的所有成本的比值。表達(dá)式如下：

式中 V——價(jià)值

F——研究對(duì)象的功能

C——全壽命周期費(fèi)用

由上述關(guān)系式可知：在功能一定的條件下，通過(guò)降低實(shí)現(xiàn)該功能全部費(fèi)用可以提高價(jià)值。而價(jià)值數(shù)值的大小側(cè)面反映了建筑企業(yè)的施工水平和有效利用資源的程度。

2.2 價(jià)值工程特征及實(shí)施步驟

2.2.1 價(jià)值工程特征

價(jià)值工程在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，它綜合考慮了項(xiàng)目功能和成本的關(guān)系，通過(guò)合理的方式方法找尋實(shí)現(xiàn)成本最低化，價(jià)值最高化的途徑，提高產(chǎn)品價(jià)值。其主要特征有：

①功能分析；②著眼于提高價(jià)值；③側(cè)重于產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)階段；④集體協(xié)作開展有組織的活動(dòng)。

2.2.2 價(jià)值工程的實(shí)施步驟

價(jià)值工程的實(shí)施可以分成四個(gè)階段，每一階段互相聯(lián)系逐層遞進(jìn)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，最終解決問(wèn)題。具體實(shí)施步驟如表1。

表1 價(jià)值工程實(shí)施步驟表

3 綠色施工方案價(jià)值工程評(píng)價(jià)方法

3.1 研究對(duì)象的選擇

工程建設(shè)項(xiàng)目采納哪種施工方案，不應(yīng)只看重費(fèi)用的節(jié)制，也需要考慮到對(duì)場(chǎng)地以及周邊環(huán)境的負(fù)面影響，綜合各個(gè)指標(biāo)選用最佳的方案。

3.2 綠色施工技術(shù)方案功能分析

3.2.1 綠色施工技術(shù)方案的功能指標(biāo)

(1)水資源消耗量：目前水資源十分緊缺，尤其是北方區(qū)域，水資源的嚴(yán)重缺乏甚至?xí)?dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的失衡。

(2)能源消耗量指標(biāo)：指每平米建筑面積所需要耗費(fèi)的能量[4]。

(3)三廢排放量：即廢氣、廢水、廢渣。需要嚴(yán)格控制三廢的排放，降低其對(duì)環(huán)境造成的影響。

(4)噪聲振動(dòng)擾民影響：聲污染也是一種環(huán)境污染，噪聲控制不僅有利于居民健康，更是文明施工的要求。

(5)對(duì)周邊環(huán)境影響：工程建設(shè)施工活動(dòng)一定程度上會(huì)影響周邊建筑物、構(gòu)筑物、土層穩(wěn)定性以及地下管線等。

3.2.2 采用層次分析法確定功能系數(shù)

層次分析法，簡(jiǎn)稱AHP，是將影響目標(biāo)層決策判斷的元素分解成決策層、因素層以及對(duì)策層等多個(gè)層次，再進(jìn)行定性與定量評(píng)選分析的方法[5]。這是一種系統(tǒng)分析的運(yùn)籌學(xué)方法，由美國(guó)匹茨堡大學(xué)的教授薩蒂在上世紀(jì)70 年代提出，其對(duì)多因素和多準(zhǔn)則以及多方案的總結(jié)評(píng)價(jià)極為適用，具體步驟如下[6]：

(1)構(gòu)建遞階層次結(jié)構(gòu)

遞階層次結(jié)構(gòu)模型多分為三層：①?zèng)Q策層：即最高層，是指決策方案所追求的最終目標(biāo)；②因素層：即評(píng)價(jià)方案優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，也稱為準(zhǔn)則層；③方案層：也稱對(duì)策層，是指解決決策問(wèn)題的具體方案[7]。

(2)判斷矩陣的構(gòu)造

層次分析法實(shí)施的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是構(gòu)造模糊矩陣。將影響目標(biāo)決策的因素劃分成具有內(nèi)在聯(lián)系的層次，以一定的事實(shí)依據(jù)和人為的主觀判斷來(lái)對(duì)比得到兩兩元素之間的相對(duì)重要性值，再根據(jù)表2 得到對(duì)應(yīng)的標(biāo)度，整理數(shù)據(jù)得模糊矩陣。通過(guò)對(duì)相關(guān)專家、有經(jīng)驗(yàn)的施工人員以及綠色施工的研究人員進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，得到評(píng)價(jià)指標(biāo)中重要性比較并運(yùn)用九級(jí)標(biāo)度法處理數(shù)據(jù)。矩陣中的兩元素的相對(duì)重要程度的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2 所示。

表2 九級(jí)標(biāo)度法指標(biāo)量化表

得到判斷矩陣，類似如下：

其中aij=1/aji, aii=1。

(3)確定各功能要素的權(quán)重

運(yùn)用幾何平均法，先計(jì)算出判斷矩陣權(quán)向量，進(jìn)行歸一化處理，求得各指標(biāo)的權(quán)重值，以求得到特征向量。對(duì)判斷矩陣的各行分量進(jìn)行連乘，再對(duì)其結(jié)果進(jìn)行幾何平均，具體公式如下：

再對(duì)矩陣各行分量連乘結(jié)果求和，將求出各連乘數(shù)據(jù)在連乘數(shù)據(jù)和中所占的比重，所得比重值即評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重向量。

(4)根據(jù)模糊數(shù)學(xué)理論，還要對(duì)算得的權(quán)重矩陣進(jìn)行合理性的判斷，層次分析法中需要對(duì)模糊判斷矩陣進(jìn)行一致性的檢驗(yàn)，步驟如下：

式中λmax——判斷矩陣的最大特征值，A——判斷矩陣，W——判斷矩陣的權(quán)重向量，N——矩陣階數(shù)

一致性檢驗(yàn)的相關(guān)指標(biāo)：

式中 CI—— 一致性指標(biāo)，RI—— 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，取值根據(jù)表5，CR—— 一致性指標(biāo)比率。

若CR＜0.1，表示判斷矩陣滿足一致性檢驗(yàn)的要求，認(rèn)為權(quán)重矩陣是有效合理的；若CR≥0.1，則表示判斷不盡合理，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，直到滿足檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。

表3 一致性指標(biāo)值參數(shù)表

(5)計(jì)算判斷矩陣的綜合權(quán)重(功能系數(shù))

假設(shè)因素層為A 層，共m 個(gè)元素，重要度分別為a1,a2,…,am；下一層對(duì)策層為B 層，共n 個(gè)元素，它們相對(duì)A 層的重要度為b1i，b2i，…,bni，計(jì)算B 層的元素的綜合權(quán)重，公式：

3.3 計(jì)算成本系數(shù)、價(jià)值系數(shù)

4 綠色施工案例分析

4.1 工程概況

現(xiàn)有一工程深基坑，平面尺寸：95m×20m，基坑的深度大約5m，局部達(dá)7.2m。經(jīng)過(guò)計(jì)算，現(xiàn)有兩種方案可供選擇：方案一、人工挖孔懸臂式支護(hù)；方案二、鉆孔灌注樁支護(hù)。兩種方案的造價(jià)情況見表4所示。

表4 兩施工方案的用料及造價(jià)

4.2 綠色施工支護(hù)方案評(píng)價(jià)

見表4，人工挖孔懸臂式支護(hù)方案的施工成本更低，但人們?cè)谠u(píng)價(jià)施工方案時(shí)，不能只用貨幣作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)綜合考慮方案的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等多方面效益，以及對(duì)綠色施工技術(shù)要求等。

4.2.1 功能分析

（1）綠色施工功能評(píng)價(jià)指標(biāo)

經(jīng)過(guò)分析篩選本案例采用能源消耗量、對(duì)周邊環(huán)境影響、噪聲振動(dòng)擾民影響以及三廢排放量4 個(gè)指標(biāo)作為綠色施工功能評(píng)價(jià)的指標(biāo)。

（2）用AHP 建立綠色施工評(píng)價(jià)模型

評(píng)價(jià)模型的建立：構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型（圖1）——構(gòu)造判斷矩陣——確定各功能要素的權(quán)重——一致性檢驗(yàn)——確定功能系數(shù)——計(jì)算價(jià)值系數(shù)，選定施工方案

通過(guò)詢問(wèn)相關(guān)方面的專家意見，根據(jù)九級(jí)標(biāo)度法，對(duì)兩兩元素進(jìn)行重要性比較，確定判斷矩陣中的元素值，根據(jù)判斷矩陣計(jì)算出權(quán)重矩陣，代表這層因素對(duì)上一層的影響權(quán)重。將判斷矩陣及權(quán)重向量的計(jì)算值計(jì)入下列表5 至表9。

表5 判斷矩陣A-B 方根的計(jì)算

表6 判斷矩陣B1-C 方根的計(jì)算

表7 判斷矩陣B2-C 方根的計(jì)算

表8 判斷矩陣B3-C 方根的計(jì)算

表9 判斷矩陣B4-C 方根的計(jì)算

（3）計(jì)算各功能的功能系數(shù)

層次結(jié)構(gòu)模型中對(duì)某層元素重要性的計(jì)算，需要跟在上一層元素的相對(duì)重要性后面，即要從最上層開始計(jì)算，從上而下地計(jì)算出每層元素關(guān)于最高層次的綜合重要度，即綠色施工中各功能的功能系數(shù)。

計(jì)算得，鉆孔灌注樁支護(hù)方案的功能系數(shù)(0.622）較大，與人工挖孔懸臂式支護(hù)方案相比更符合綠色施工的功能要求。

4.2.2 計(jì)算各方案的價(jià)值系數(shù)

(1)成本系數(shù)=單個(gè)方案造價(jià)/所有方案造價(jià)之和，求得成本系數(shù)矩陣：

(2)價(jià)值系數(shù)=功能系數(shù)/成本系數(shù)，求得價(jià)值系數(shù)矩陣：

根據(jù)上面算得的價(jià)值系數(shù)矩陣，人工挖孔懸臂式支護(hù)的價(jià)值系數(shù)為0.974，低于鉆孔灌注樁支護(hù)的價(jià)值系數(shù)1.018，后者的造價(jià)比較高，但對(duì)于環(huán)境的不良影響程度比較低，體現(xiàn)的價(jià)值要更高，所以將鉆孔灌注樁作為綠色施工方案的優(yōu)選的結(jié)果。

5 結(jié)語(yǔ)

在城市化建設(shè)熱潮中，推廣建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展顯得至關(guān)重要。建筑企業(yè)在工程項(xiàng)目建設(shè)的時(shí)候不能只著眼于眼前的“節(jié)約”，而應(yīng)放眼于建設(shè)項(xiàng)目全過(guò)程的綜合效益。實(shí)行綠色施工不僅能減輕對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，而且能夠有效地減少材料的浪費(fèi)，當(dāng)遇到施工成本和功能條件比較復(fù)雜，難以分析抉擇的時(shí)候，可以運(yùn)用價(jià)值工程理論進(jìn)行分析優(yōu)選，得到最具綜合價(jià)值和效益的方案，對(duì)建筑企業(yè)提高社會(huì)形象和自身競(jìng)爭(zhēng)力具有積極作用。推廣綠色施工不在于形式更應(yīng)注重實(shí)踐，真正意義上的認(rèn)識(shí)綠色施工的重要性，不斷改進(jìn)施工技術(shù)，提高產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。