基于C-OWA的裝配式建筑評價模型建立與應(yīng)用研究

高飛 高翔 葛燦燦 辜繼明 蔣高鵬

摘 要：裝配式建筑評價模型的建立和應(yīng)用是促進其發(fā)展和推廣的有效方法，是實現(xiàn)其綠色化、工業(yè)化、信息化、科技化發(fā)展的重要手段。文章采用連續(xù)的有序加權(quán)平均算子、投影值單位化等分析方法，搭建了裝配式建筑發(fā)展影響因素評價模型，結(jié)合武漢市裝配式建筑的應(yīng)用與發(fā)展實際，闡明了影響裝配式建筑發(fā)展的障礙因子。結(jié)果表明，裝配式建筑發(fā)展影響因素中的政策環(huán)境指標的權(quán)重占比最高，為0.1756;裝配式建筑評價模型預(yù)測的向量投影單位值為0.756，預(yù)測結(jié)果良好，政策導(dǎo)向、政策扶持是推動裝配式建筑發(fā)展的核心因素;裝配式建筑評價模型分析可提高其施工管理技術(shù)，降低其設(shè)計和制造成本，從而推動裝配式建筑在全國建筑業(yè)行業(yè)中的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑;C-OWA算子;評價模型;影響因素

中圖分類號：F424.3;O221 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1673-260X（2021）12-0027-06

引言

裝配式建筑作為推動建筑業(yè)向綠色化、工業(yè)化、信息化、科技化方向發(fā)展的一個重要手段，可以有效降低建筑業(yè)成本、減少環(huán)境污染，提高生產(chǎn)效率。但是隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，裝配式建筑在城市應(yīng)用推廣中存在著參差不齊、后勁不足等現(xiàn)象[1]，探尋符合其應(yīng)用推廣的評價模型和體系對于裝配式建筑發(fā)展至關(guān)重要[2-4]。

現(xiàn)階段，眾多專家學者越來越多地關(guān)注裝配式建筑發(fā)展評價的研究，如陳為公等[5]提出一種基于指標向量余弦值的改進連續(xù)的有序加權(quán)平均（Continuous Ordered Weighted Averaging operator，C-OWA）算子分析方法，用以判斷裝配式建筑的全壽命周期的安全屬性特征，降低了由專家評分法造成的主觀因素影響，打破了高維向量指標求解復(fù)雜的弊端。張健等[6]探究當前我國裝配式建筑的發(fā)展與建筑信息模型（Building Information Modeling， BIM）新技術(shù)二者之間的聯(lián)系及有機匹配，提出構(gòu)建基于BIM平臺的裝配式建筑集成體系，并以上海地區(qū)裝配式建筑發(fā)展為例，分析了BIM集成技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用前景。桑培東等[7]通過構(gòu)建裝配式建筑發(fā)展因素指標體系，應(yīng)用結(jié)構(gòu)方程模型方法，確定了成本體系>政策體系>技術(shù)體系>部品體系>市場鏈條體系的各指標權(quán)重系數(shù)排序，為裝配式建筑的發(fā)展和評價奠定了基礎(chǔ)。廖禮平等[8]以綠色建筑發(fā)展為背景，探索了影響裝配式建筑發(fā)展的主要因素;葉浩文等[9]分析了在工程總承包（Engineering Procurement Construction， EPC）模式下的裝配式建筑發(fā)展的優(yōu)勢和不足，為未來更好地推廣EPC總承包模式的裝配式建筑奠定優(yōu)勢。劉光忱等[10]運用解釋結(jié)構(gòu)模型分析了影響裝配式建筑發(fā)展的影響因素，得到了“政府推行力度”作為影響裝配式建筑發(fā)展的最核心、最深層的因素，明確了在政府主導(dǎo)下的裝配式建筑未來發(fā)展的重點和方向。唐根麗等[11]通過問卷調(diào)查方式，得到影響裝配式建筑發(fā)展的因素，利用主成分分析法分析各因素對裝配式建筑的影響程度，從政府、企業(yè)以及高校角度提出相應(yīng)的對策措施。裝配式建筑評價模型的建立和應(yīng)用是實現(xiàn)裝配式建筑發(fā)展評價與應(yīng)用推廣的有效方法，文章基于連續(xù)的有序加權(quán)平均（C-OWA）算子、投影值單位化等分析評價方法，搭建裝配式建筑發(fā)展影響因素評價模型，結(jié)合武漢市裝配式建筑應(yīng)用發(fā)展實際，對裝配式建筑發(fā)展影響因素指標及其應(yīng)用進行分析，以期為對推動裝配式建筑在全國建筑業(yè)行業(yè)中的發(fā)展提供參考和借鑒。

1 裝配式建筑發(fā)展影響因素評價模型構(gòu)建

1.1 裝配式建筑發(fā)展影響因素指標體系建立

在國家相關(guān)政策[12，13]的指引下，國內(nèi)的裝配式建筑發(fā)展迅速。文章基于裝配式建筑發(fā)展的特殊時代背景，探究新技術(shù)、新產(chǎn)品對其發(fā)展的影響程度。以武漢市為例，分析C-OWA算子指標體系實際應(yīng)用匹配度，探究影響裝配式建筑發(fā)展的障礙因子，從而為裝配式建筑未來發(fā)展提供更好的借鑒?；谇捌诘南嚓P(guān)研究成果[14-18]，建立“裝配式建筑發(fā)展影響因素”指標體系圖，如圖1所示。

1.2 裝配式建筑發(fā)展因素定性指標量化

2 裝配式建筑發(fā)展影響因素分析

2.1 裝配式建筑發(fā)展影響因素評價

運用理想多維向量投影值單位化法對裝配式建筑發(fā)展影響因素進行評價。理想多維向量投影值單位化法是基于向量夾角余弦、數(shù)—形結(jié)合等數(shù)學思維，用以判定多維向量指標與實際匹配度的多屬性決策方法。投影值單位化取值范圍為[-1，1]，投影正向數(shù)值越大，說明其指標項與實際理想情況越接近，二者正相關(guān)性越強，評價效果越理想，評價指標對裝配式建筑發(fā)展起促進作用;反之，若投影值為負值，則說明評價指標對實際應(yīng)用性發(fā)展起阻礙作用。文章中研究將影響裝配式建筑發(fā)展的18個二級指標轉(zhuǎn)化為多維空間中的18個特征向量，將其合成，通過計算多維空間向量投影值方法，轉(zhuǎn)化為表示待評價項目的綜合發(fā)展評價情況。

2.2 裝配式建筑發(fā)展影響因素相關(guān)性的評判標準

裝配式建筑發(fā)展影響因素指標相關(guān)性評價，是評判C-OWA算子指標體系在實際應(yīng)用中合理性的有利依據(jù)。文章研究相關(guān)性數(shù)值評判標準將借鑒連續(xù)性標準正態(tài)分布的“3？滓”原則，其中多維向量投影值概率分布預(yù)測評價如見表1所示，連續(xù)性標準正態(tài)分布的“3？滓”如圖3所示。

2.3 裝配式建筑發(fā)展影響因素的障礙因子分析

障礙因子分析是建立在對裝配式建筑發(fā)展因素預(yù)測評價“良好”及以上的定量評價結(jié)果基礎(chǔ)上，探究影響其未來發(fā)展的關(guān)鍵性因素，尤其是日趨普及的5G等高新技術(shù)的發(fā)展，為裝配式建筑發(fā)展所帶來的機遇和挑戰(zhàn)。障礙因子計算由式（5）表示為

式中Aij為第i個項目第j項指標的障礙度;Pij表示各個指標因素與目標狀況的差距，文章中用1-Xij表示;Rj為因子對整體的貢獻率，文章中引用C-OWA算來確定權(quán)重Rj。

3 裝配式建筑發(fā)展影響因素指標分析及應(yīng)用

3.1 裝配式建筑發(fā)展影響因素指標分析

在調(diào)研的裝配式建筑研究領(lǐng)域、工程造價等領(lǐng)域的7位專家學者中，正高職稱2人、副高職稱3人、中級職稱2人。對6個一級指標“政策環(huán)境、科技環(huán)境、產(chǎn)業(yè)環(huán)境、人文環(huán)境、社會環(huán)境、成本環(huán)境”進行指標權(quán)重評估打分，得到其專家評分統(tǒng)計表見表2。

3.2 裝配式建筑發(fā)展影響因素指標體系應(yīng)用

武漢市裝配式建筑項目中，045號地塊項目作為武漢市2020年度第二批裝配式建筑示范項目，裝配式總面積達207593m2。項目整體采用裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)，地上34層，地下1層;項目示范范圍為在主體結(jié)構(gòu)、非承重圍護墻非砌筑、內(nèi)隔墻非砌筑、全裝修等采用裝配式建筑技術(shù);采用工程總承包方式及新型模板系統(tǒng)。項目整體裝配率達60%～62%，評價結(jié)果為A級裝配式建筑。045號地塊項目作為W市新一輪產(chǎn)業(yè)升級和轉(zhuǎn)移的重要承接地，積極響應(yīng)了城市區(qū)域經(jīng)濟跨越式發(fā)展。

邀請校內(nèi)建工、商學、計算機、公法、管理五院系共15位副高及以上專家學者，對武漢市045號地塊項目進行指標量化評分，依據(jù)公式（1）以指標“政策導(dǎo)向C2”計算為例，得到“政策導(dǎo)向C2”指標量化計算分析見表4所示。計算得到18個二級指標量化結(jié)果Xi，即裝配式建筑指標權(quán)重及武漢市項目指標量化結(jié)果統(tǒng)計表見表3。

依據(jù)公式（5）及武漢市045號地段項目數(shù)據(jù)，得到武漢市裝配式建筑發(fā)展項目障礙因子診斷結(jié)果統(tǒng)計表見表5。

武漢市裝配式建筑的充分發(fā)展與政府的方針政策有關(guān)[19-21]。良好的政策導(dǎo)向、政策扶持是推動裝配式建筑發(fā)展的有利條件，二者的指標權(quán)重占比分別為0.0611、0.0577。另外，首次提出了裝配式建筑建設(shè)發(fā)展中的施工管理技術(shù)研究、社會貢獻率、5G科技應(yīng)用等影響因素，其權(quán)重系數(shù)分別位列第4、5、11位。

4 結(jié)論

文章基于C-OWA算子、投影值單位化等分析評價方法，搭建裝配式建筑發(fā)展影響因素評價模型，模型分析結(jié)果表明，政策環(huán)境、成本環(huán)境、產(chǎn)業(yè)環(huán)境等指標的占比較高，分別為0.1756、0.1682、0.1664。

武漢市裝配式建筑實際應(yīng)用結(jié)果表明，模型預(yù)測的投影單位值為0.756，預(yù)測結(jié)果良好。障礙因子分析結(jié)果表明，政策導(dǎo)向、政策扶持是推動裝配式建筑發(fā)展的兩大核心因素，其指標權(quán)重占比分別為0.0611、0.0577，施工管理技術(shù)研究、社會貢獻率、5G科技應(yīng)用等模型因素首次提出，權(quán)重系數(shù)分別位列第4、5、11位。

裝配式建筑影響因素評價模型分析有助于提高其施工管理技術(shù)，探索裝配式建筑發(fā)展的有效路徑，凸顯其社會貢獻率，還可為決策者和從業(yè)者降低裝配式建筑設(shè)計和制造成本提供依據(jù)，從而推動裝配式建筑在全國建筑業(yè)行業(yè)中的發(fā)展。

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