基于AHP-熵權(quán)法的裝配式建筑成本影響因素研究

何瀟蓉 肖欽文 張 濤

(河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口 075000)

0 引 言

早在上世紀(jì)50年代，我國(guó)便出現(xiàn)了裝配式建筑，當(dāng)時(shí)主要是引進(jìn)前蘇聯(lián)的技術(shù)，北京民族飯店于1959年就首次采用預(yù)制裝配式框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，在20世紀(jì)60-80年代裝配式建筑得到了發(fā)展，90年代進(jìn)入低潮，到本世紀(jì)初再次得到了恢復(fù)、發(fā)展與創(chuàng)新，并形成了技術(shù)體系和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).加之裝配式建筑因其在環(huán)境保護(hù)方面具有“四節(jié)一環(huán)?！钡男再|(zhì)，并與傳統(tǒng)的建筑相比，有建造快、施工污染少、資源節(jié)約利用度高的優(yōu)點(diǎn),得到了政府的大力支持，國(guó)家“十三五”規(guī)劃中提到裝配式建筑將成為未來(lái)建筑行業(yè)發(fā)展的方向,《裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》也于2018年2月1日正式實(shí)施，為裝配式建筑發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的保障.但裝配式在成本方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)建筑，根據(jù)全國(guó)各地測(cè)算到的相關(guān)數(shù)據(jù)得到，裝配式住宅與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土住宅相比增加造價(jià)幅度約每平米300-700元[1]，并且不同的裝配率造價(jià)增加幅度也不相同，裝配率越高，造價(jià)增加的幅度就越大，30%的裝配率，其造價(jià)增加比例大約在6%-9%左右，40%的裝配率，其造價(jià)大約在10%-12%[2-3].因此，裝配式建筑的成本過(guò)高是影響裝配式建筑發(fā)展的重要原因，不降低裝配式建筑的成本過(guò)高這一問(wèn)題，即便是在國(guó)家政府的大力推行之下，裝配式建筑的發(fā)展依舊會(huì)緩慢不前.本文運(yùn)用AHP-熵權(quán)法對(duì)影響裝配式建筑成本管理的因素進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果提出針對(duì)性的建議，為裝配式建筑節(jié)約成本提供一定的理論依據(jù).

1 指標(biāo)選取

本文通過(guò)梳理近幾年裝配式建筑成本影響因素為主題的論文30余篇，遵循全面性、科學(xué)性、客觀性等原則，將裝配式建筑成本影響因素劃分為設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工4個(gè)方面，提出裝配式建筑具有全面性、整體性的成本影響因素15個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[4-12]，如表1所示：

表1 裝配式建筑的成本影響因素表

2 AHP與熵權(quán)法結(jié)合進(jìn)行數(shù)據(jù)分析

2.1 AHP指標(biāo)權(quán)重確定

本文通過(guò)對(duì)10位從事裝配式建筑的工程師、進(jìn)行裝配式建筑成本研究的專家和學(xué)者尋求意見(jiàn)，采用專家打分法得到了相關(guān)數(shù)據(jù)，并運(yùn)用AHP層次分析法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù).

表2 AHP指標(biāo)權(quán)重計(jì)算表

表3 指標(biāo)層AHP層次分析法W2j權(quán)重值

2.2 熵權(quán)法確定權(quán)重

在專家打分法的過(guò)程中采用5分制，即(1分：很不重要；2分：不重要；三分：一般重要；4分：較為重要；5分：非常重要).通過(guò)10位專家對(duì)影響因素指標(biāo)評(píng)分之后，利用熵權(quán)法計(jì)算出個(gè)各指標(biāo)的熵權(quán)系數(shù).具體按如下公式計(jì)算：

(1)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

(1)

其中，Mj為Xij最大值，mj為Xij最小值.i是年份次序(i=1,2,…，m)，j是指標(biāo)次序(j=1，2，…，n).

(2)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)非負(fù)化，由于數(shù)據(jù)中有負(fù)數(shù),為了避免求熵值時(shí)對(duì)數(shù)的無(wú)意義,要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行非負(fù)化處理:

X″ij=X′ij+0.0001

(2)

(3)對(duì)指標(biāo)做比重交換

(3)

(4)計(jì)算指標(biāo)的熵值

(4)

(5)計(jì)算指標(biāo)差異度

Aj=1-Hj

(5)

(6)計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

(6)

2.3 AHP-熵權(quán)組合權(quán)重

AHP-熵權(quán)法有效避免了單一賦權(quán)法的缺陷，提高了指標(biāo)權(quán)重的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，有利于裝配式建筑成本因素的識(shí)別.修正公式為：

(7)

式中：W2j，Wj，W分別為改進(jìn)的AHP權(quán)重、熵權(quán)法權(quán)重、組合權(quán)重.

表4 AHP-熵權(quán)法綜合權(quán)重表

通過(guò)AHP-熵權(quán)法組合權(quán)重計(jì)算后，可以清楚地觀察到，運(yùn)輸階段和施工階段對(duì)裝配式建筑的成本影響較大，其他階段對(duì)裝配式建筑的成本也有一定的影響.其中工廠運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)費(fèi)用、倉(cāng)儲(chǔ)費(fèi)用、施工階段的人工費(fèi)、機(jī)械使用費(fèi)這幾個(gè)指標(biāo)居于關(guān)鍵位置，對(duì)裝配式建筑成本的影響較大.

4 裝配式成本管理的建議

4.1 設(shè)計(jì)階段

裝配式建筑在設(shè)計(jì)階段主要是模數(shù)化設(shè)計(jì)，需要流程的精細(xì)化、信息化和一體化的融合.還需要全面考慮模具設(shè)計(jì)、配筋設(shè)計(jì)、部件尺寸、預(yù)埋構(gòu)造、吊點(diǎn)位置等，整個(gè)裝配式建筑的設(shè)計(jì)階段需要多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的融合.因此，要加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)人員在裝配式建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的培訓(xùn)，提高他們的專業(yè)素養(yǎng)和能力，特別是著重培訓(xùn)他們運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行裝配式建筑的三維模型設(shè)計(jì)，進(jìn)而提高設(shè)計(jì)人員深化設(shè)計(jì)的能力.

4.2 生產(chǎn)階段

4.2.1 提高模具的周轉(zhuǎn)利用效率，降低材料浪費(fèi)

由于當(dāng)前國(guó)內(nèi)的建筑工業(yè)化程度較低，且混凝土預(yù)制構(gòu)件模具沒(méi)有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使得許多的模具難以進(jìn)行多次重復(fù)利用，嚴(yán)重降低了混凝土預(yù)制構(gòu)件模具的周轉(zhuǎn)率，造成了材料的浪費(fèi).鑒于此，建議在設(shè)計(jì)初始階段提高構(gòu)件模具的通用性，減少浪費(fèi)，降低成本.其次，擴(kuò)大預(yù)制構(gòu)件市場(chǎng)規(guī)模，使得預(yù)測(cè)構(gòu)件的材料成本通過(guò)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)而降低，減少建筑市場(chǎng)壟斷勢(shì)態(tài)的發(fā)生.

4.2.2 引進(jìn)專業(yè)的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)機(jī)器，提高工業(yè)化水平，降低人工成本

當(dāng)今隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人工成本越來(lái)越高，昂貴的人工成本嚴(yán)重的制約了裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)，加之目前，很多預(yù)制工廠的配套設(shè)施不齊全，生產(chǎn)力水平不高，生產(chǎn)工藝也不成熟，并未形成規(guī)?；圃?為了達(dá)到預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)精度，需要投入更多的資源，特別是引進(jìn)專業(yè)的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)機(jī)器[12]，這不僅能降低預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中高昂的人工費(fèi)，更重要的是能夠提高整個(gè)裝配建筑行業(yè)的生產(chǎn)效率.并且對(duì)于預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中機(jī)械的使用，可還以采用融資方式或者租賃，降低一次性購(gòu)買(mǎi)所造成的浪費(fèi).

4.3 運(yùn)輸階段

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)裝配式建筑的運(yùn)輸成本是其較傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土建筑成本增加最高的部分，降低運(yùn)輸成本迫在眉睫，由于裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件單體體積較大且容易損壞，因此，在運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)根據(jù)構(gòu)件數(shù)量和形狀確定車(chē)輛類型的選擇，使得運(yùn)輸空間充分被利用，減少運(yùn)輸次數(shù),確定最優(yōu)運(yùn)輸路線，提高運(yùn)輸效率[13].同時(shí)，還要注重預(yù)制構(gòu)件工廠位置的設(shè)立，充分考慮交通的通達(dá)程度和市場(chǎng)的輻射范圍，合理布局裝配式建筑的預(yù)制工廠.

4.4 施工階段

4.4.1 選擇技術(shù)水平高的裝配施工人員

由于裝配式建筑在國(guó)內(nèi)興起較晚，發(fā)展較緩，面對(duì)預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)組裝，需要對(duì)技術(shù)安裝工法進(jìn)行優(yōu)化，了解建筑結(jié)構(gòu)體系并對(duì)建筑部品進(jìn)行細(xì)化拆分，從而提高構(gòu)件的安裝速率，但專業(yè)的裝配式人員在國(guó)內(nèi)較為稀缺，需要通過(guò)引進(jìn)和培養(yǎng)具備相應(yīng)資質(zhì)的管理和技術(shù)人員，提高管理和施工人員之間的配合默契度，避免由于缺乏溝通而造成進(jìn)度延誤，致使成本增加.

4.4.2 合理調(diào)配現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械，提高現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械的使用效率

裝配式建筑現(xiàn)場(chǎng)施工多采用吊裝作業(yè)的形式，它雖避免了傳統(tǒng)現(xiàn)澆造成的污染，但增加了現(xiàn)場(chǎng)施工難度，同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工工作面的要求較高，很容易導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)械在工作時(shí)發(fā)生停擺，因此，需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械的調(diào)用進(jìn)行合理分配，選用性能優(yōu)越穩(wěn)定、安全可靠、操作簡(jiǎn)單方便的機(jī)械設(shè)備，避免導(dǎo)致構(gòu)件在空中滯留或發(fā)生碰撞，造成施工現(xiàn)場(chǎng)安全事故，這不僅有利于提高現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械的使用效率，降低裝配式建筑的施工成本，還有利于保證施工現(xiàn)場(chǎng)的安全.

5 總 結(jié)

隨著新基建經(jīng)濟(jì)理念的提出，建筑工業(yè)化將得到更進(jìn)一步的發(fā)展，裝配式建筑作為建筑工業(yè)化的重要領(lǐng)域，隨著十九屆五中全會(huì)的召開(kāi)，在《第十四個(gè)五年計(jì)劃規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》中多次強(qiáng)調(diào)發(fā)展綠色建筑，各地還先后頒布了《裝配式建筑行動(dòng)方案》，裝配式建筑在今后將得到政府和社會(huì)的大力支持，本文運(yùn)用專家打分法、AHP層次分析法與熵權(quán)法結(jié)合，計(jì)算出影響裝配式建筑成本的指標(biāo)綜合權(quán)重，并結(jié)合影響因素最高的成本因素指標(biāo)做出具有針對(duì)性的意見(jiàn)建議，注重施工階段的人工費(fèi)、機(jī)械使用費(fèi)、運(yùn)輸階段的工廠至現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸成本、倉(cāng)儲(chǔ)費(fèi)用、設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)人員的水平、生產(chǎn)階段的材料費(fèi)等，將是解決當(dāng)前裝配式建筑成本問(wèn)題的關(guān)鍵因素.