基于AHP 法的裝配式混凝土建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

陳 龍

（福建林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程系，福建 南平 353000）

裝配式混凝土建筑是指以工廠批量加工和預(yù)制的標(biāo)準(zhǔn)化鋼筋混凝土構(gòu)件和配件，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)吊裝、裝配而成建筑工程。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)裝配式建筑日漸升溫，并呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，在新冠疫情中雷神山醫(yī)院、火神山醫(yī)院十余天建成，可謂是裝配式建筑的典范之作。

閆麗穎、岳瑞杰通過(guò)GO 法計(jì)算系統(tǒng)的裝配式建筑進(jìn)行多維度的系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［1］。丁彥、田元福通過(guò)建立裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)三維模型，找到質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素，計(jì)算概率并排序，區(qū)分重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)，以期找到有效的控制措施［2］。Zhai Y 針對(duì)嚴(yán)重影響了建筑的質(zhì)量和效率的預(yù)制施工存在著大量的不確定性，提出了操作套期保值的設(shè)想［3］。瞿富強(qiáng)等通過(guò)構(gòu)件裝配式構(gòu)件評(píng)價(jià)模型，對(duì)某地13 家構(gòu)件廠質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，分析確定較高質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素并提出對(duì)策［4］。

通過(guò)文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，裝配式建筑在設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝施工階段都存在質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素。鑒于現(xiàn)有研究裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)還存在評(píng)價(jià)指標(biāo)不全面等問(wèn)題，本文擬在已有研究的基礎(chǔ)上，以裝配式建筑為研究對(duì)象，利用AHP法，確定裝配式建筑的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)各因素權(quán)重，并采用模糊綜合評(píng)價(jià)法，評(píng)價(jià)裝配式建筑的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

1 構(gòu)建裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

雖然國(guó)家大力推行裝配式建筑，但裝配式建筑技術(shù)還在初級(jí)階段，未形成可靠的裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈。裝配式建筑質(zhì)量建設(shè)的各個(gè)階段都有多種因素影響工程質(zhì)量，要對(duì)裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，就要找出所有的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素，并建立評(píng)估指標(biāo)體系。對(duì)裝配式建筑質(zhì)量事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)合文獻(xiàn)梳理，最終從設(shè)計(jì)階段、構(gòu)件生產(chǎn)階段、構(gòu)件運(yùn)輸階段、施工階段4 個(gè)階段建立質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，該質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型包括兩個(gè)層次，其中第一層次為控制層，包含4 個(gè)一級(jí)指標(biāo)；第二層為指標(biāo)層，包括29 個(gè)二級(jí)指標(biāo)層，具體如表1 所示。

表1 裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)表

2 基于AHP-Fuzzy 的裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

AHP 法是在計(jì)算質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重時(shí)，通過(guò)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素中每?jī)蓚€(gè)因素相對(duì)重要性進(jìn)行相互比較，計(jì)算得到風(fēng)險(xiǎn)因素的權(quán)重，并進(jìn)行一致性判斷。Fuzzy 是以不確定性的事物為其研究對(duì)象，將定性指標(biāo)進(jìn)行定量化，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)計(jì)算，對(duì)影響裝配式建筑質(zhì)量的多種風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行全面的評(píng)估［5］。

2.1 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)分析模型

構(gòu)建裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)AHP 評(píng)價(jià)模型。AHP模型由目標(biāo)層、控制層和指標(biāo)層構(gòu)成，其中以裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)為目標(biāo)層指標(biāo)，依據(jù)裝配混凝土建筑建設(shè)過(guò)程各階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)各要素之間相互關(guān)系，構(gòu)建出層次分析框架，如圖1 所示。

2.2 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

使用層次分析法確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，具體步驟如下：

1）構(gòu)造判斷矩陣。

根據(jù)表1 所示標(biāo)度法，將裝配式混凝土建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系中指標(biāo)層因素兩兩比較，確定它們相對(duì)重要標(biāo)度分值，進(jìn)而構(gòu)造判斷矩陣，其數(shù)值重要性標(biāo)度如表2 所示［6］。

圖1 基于AHP 的裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)模型

表2 重要性標(biāo)度含義表

2）層次單排序及一致性檢驗(yàn)。

采用方根法計(jì)算特征向量并做歸一計(jì)算得到各質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重，其計(jì)算公式如下［7］：

式中aij為指標(biāo)因素重要性標(biāo)度，Mj為第i個(gè)指標(biāo)相對(duì)其他指標(biāo)相對(duì)重要性標(biāo)度乘積，為方根，wi為指標(biāo)權(quán)重。

一致性檢驗(yàn)是為了確保判斷矩陣符合隨機(jī)一致性，其計(jì)算公式如下：

式中λmax為特征根，Cli為一致性指標(biāo)，CRi為一致性比率，Rli為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。Rli數(shù)值如表3 所示［2］。

表3 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI 值

當(dāng)CRi＜0.1 時(shí)，說(shuō)明判斷矩陣具有一致性，否則應(yīng)調(diào)整矩陣判斷矩陣使其滿(mǎn)足一致性。

2.3 模糊綜合評(píng)價(jià)

1）構(gòu)建評(píng)語(yǔ)集。

評(píng)語(yǔ)集是專(zhuān)家對(duì)某裝配式混凝土建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素層進(jìn)行評(píng)價(jià)等級(jí)的集合，表示為V={v1，v2，v3，……，vn}。n為評(píng)價(jià)等級(jí)的數(shù)量，一般取3～5。

2）構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣。

判定各質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素的附屬程度，評(píng)判結(jié)果用模糊組合得到矩陣。

3）多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)。

本評(píng)價(jià)模型采用多層次評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，故要進(jìn)行多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)。

首先計(jì)算一級(jí)指標(biāo)模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣：

進(jìn)而得到二級(jí)指標(biāo)模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣：

以此類(lèi)推，最后得到綜合指標(biāo)模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣：

其中Bn為模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，Wn表示對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)因素的權(quán)重集，Rn表示第n階評(píng)價(jià)對(duì)象模糊綜合矩陣。

3 應(yīng)用實(shí)例

福建省某個(gè)預(yù)制裝配式建筑項(xiàng)目，總建筑面積約1.7 萬(wàn)平方米，總投資額約1 億元，總工期480天。采用預(yù)制裝配式框架剪力墻結(jié)構(gòu)+預(yù)制外掛墻板體系，預(yù)制率54.53%，裝配率74%。項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)包括灌漿套筒連接預(yù)制柱、四邊出筋預(yù)制疊合樓板、預(yù)制梁和預(yù)制樓梯等5 類(lèi)構(gòu)件。

3.1 裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重確定

基于專(zhuān)家打分，用9 級(jí)梯度法構(gòu)建判斷矩陣。根據(jù)式（1）、（2）、（3）計(jì)算各因素權(quán)重見(jiàn)表4。

表4 裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)U中各階段構(gòu)成的判斷矩陣的特征向量為（0.483 2，0.271 7，0.088 2，0.156 9），一致性指標(biāo)CR=0.005 4 ＜0.1，符合一致性檢驗(yàn)。

同理：設(shè)計(jì)階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)U1中各影響因素構(gòu)成的判斷矩陣的特征向量為（0.043 1，0.133 2，0.286 5，0.064 4，0.081 8，0.204 3，0.186 8），一致性指標(biāo)CR=0.023 0 ＜0.1，符合一致性檢驗(yàn)。

構(gòu)件生產(chǎn)階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)U2中各影響因素構(gòu)成的判斷矩陣的特征向量為（0.333 3，0.196 0，0.086 1，0.046 0，0.125 2，0.051 1，0.103 7，0.103 7，0.058 6），一致性指標(biāo)CR=0.039 9 ＜0.1，符合一致性檢驗(yàn)。

構(gòu)件運(yùn)輸階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)U3中各影響因素構(gòu)成的判斷矩陣的特征向量為（0.247 8，0.535 7，0.105 3，0.073 1），一致性指標(biāo)CR=0.033 6 ＜0.1，符合一致性檢驗(yàn)。

施工階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)U4中各影響因素構(gòu)成的判斷矩陣的特征向量為（0.104 4，0.059 1，0.031 1，0.074 5，0.045 8，0.167 4，0.377 0，0.114 7，0.026 0），一致性指標(biāo)CR=0.049 2 ＜0.1，符合一致性檢驗(yàn)。

3.2 模糊綜合評(píng)價(jià)

本次對(duì)福建省某裝配式建筑進(jìn)行質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)分析，構(gòu)建模糊矩陣關(guān)系。邀請(qǐng)建設(shè)單位代表、設(shè)計(jì)單位、施工單位和運(yùn)營(yíng)單位代表共27 人，按照所定義的五級(jí)評(píng)語(yǔ)對(duì)該項(xiàng)目質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。v1、v2、v3、v4、v5質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的結(jié)果對(duì)應(yīng)“非常高，高，中，低，很低”的評(píng)語(yǔ)人數(shù)與總?cè)藬?shù)的比值。例如27 位專(zhuān)家對(duì)該裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系中二級(jí)指標(biāo)U1因素的評(píng)價(jià)，統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)結(jié)果為v1等級(jí)的3 人、v2等級(jí)的3人、v3等級(jí)的10 人、v4等級(jí)的6 人和v5等級(jí)的5 人，則對(duì)應(yīng)建造成本v1、v2、v3、v4、v5質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的結(jié)果為3/27=0.11，3/27=0.11，10/27=0.37，6/27=0.22，5/27=0.19，即建造成本0.11、0.11、0.37、0.22、0.19。按上述方法進(jìn)行評(píng)價(jià)得到評(píng)價(jià)結(jié)果，如表4。

根據(jù)式（7）、式（8）、式（9）計(jì)算得二級(jí)指標(biāo)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果如下。

計(jì)算出該建筑一級(jí)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊綜合評(píng)價(jià)分值。

H1=0.042×1+0.171×2+0.344×3+0.290×4+0.150×5=3.33；

同理：H2=3.37、H3=3.75、H4=3.21；

一級(jí)指標(biāo)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

A=［0.036 0.151 0.376 0.289 0.148］

最后，通過(guò)計(jì)算得出該建設(shè)方案模糊綜合評(píng)價(jià)分值H。

H=0.036×1+0.151×2+0.376×3+0.289×4+0.148×5=3.363。

3.3 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

從上述計(jì)算結(jié)果可得項(xiàng)目質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)總體評(píng)價(jià)結(jié)果為中等偏低，在具體質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)別中，施工階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)和設(shè)計(jì)階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)要高于綜合水平。這是因?yàn)槲覈?guó)裝配式建筑較發(fā)達(dá)國(guó)家起步晚，相應(yīng)的管理制度還不完善，設(shè)計(jì)水平還有待提高，施工管理技術(shù)不成熟，缺乏有豐富裝配式建筑經(jīng)驗(yàn)的工程管理人員。

從表5 中可以看出，裝配式建筑質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重從大到小依次是設(shè)計(jì)階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素U1、構(gòu)件生產(chǎn)階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素U2、施工階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素U3、構(gòu)件運(yùn)輸階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素U4。要想控制裝配式建筑項(xiàng)目的質(zhì)量，首先要重視項(xiàng)目的設(shè)計(jì)質(zhì)量，尤其要注意預(yù)制構(gòu)件鋼筋的配置和混凝土的強(qiáng)度設(shè)置；其次要嚴(yán)格把控構(gòu)件生產(chǎn)的質(zhì)量。

表5 項(xiàng)目質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)語(yǔ)

以某裝配式混凝土建設(shè)項(xiàng)目為例，運(yùn)用AHP～FUZZY 方法對(duì)裝配式混凝土建筑設(shè)計(jì)階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素U1、構(gòu)件生產(chǎn)階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素U2、施工階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素U3、構(gòu)件運(yùn)輸階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素U4評(píng)價(jià)，通過(guò)研究得知該裝配混凝土項(xiàng)目質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中等偏低，其中設(shè)計(jì)階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)是質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理的重點(diǎn)。該結(jié)果也為其他裝配式建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量管理總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)裝配式建筑質(zhì)量管理提供一些參考。