基于灰色模糊綜合法的裝配式建筑施工安全風(fēng)險評價

武晨陽，常春光（沈陽建筑大學(xué)， 遼寧 沈陽 110168）

0 引 言

裝配式建筑是把傳統(tǒng)建造方式中的大量現(xiàn)場作業(yè)工作轉(zhuǎn)移到工廠進(jìn)行，在工廠加工制作好建筑用構(gòu)件和配件（如樓板、墻板、樓梯、陽臺等），運輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場，通過可靠的連接方式在現(xiàn)場裝配安裝而成的建筑[1]。裝配式建筑主要包括預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑等，因為采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、信息化管理、智能化應(yīng)用而成為現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)方式的代表。

歐洲是裝配式建筑的發(fā)源地。20世紀(jì)50年代，第二次世界大戰(zhàn)后，歐洲大陸的建筑普遍受到戰(zhàn)爭的影響，遭受重創(chuàng)，以致于無法滿足人類正常的住房需求，且當(dāng)時勞動力資源短缺，急需一種建造速度快且勞動力占用較小的新建造方式，于是國外的裝配式建筑應(yīng)運而生。到了20世紀(jì)60年代，裝配式建筑得到大量推廣，掀起了建筑工業(yè)化的高潮。

近年來，裝配式建筑憑借其新興的建造技術(shù)以及獨特的優(yōu)點，在我國始終保持著良好的發(fā)展勢頭，是一種集經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益于一體的新型的現(xiàn)代化的建筑施工方式，也是我國建筑的未來發(fā)展方向，但由于我國裝配式建筑技術(shù)比較落后，管理制度體系尚不完善，在實際施工過程中對安全風(fēng)險的把控不到位，在施工中存在各種安全隱患。我國研究者對這些問題進(jìn)行了深入研究。齊寶庫等[2]通過分析裝配式建筑全壽命周期各個階段的特點，構(gòu)建風(fēng)險評價指標(biāo)體系，并運用層次灰色評價法全面合理地確定裝配式建筑的評價等級；李朔等[3]通過分析沈陽市裝配式建筑所面臨的形勢，構(gòu)建了沈陽市裝配式建筑評價指標(biāo)體系；常春光等[4]運用WBS-RBS-G1法，對裝配式建筑施工安全進(jìn)行了風(fēng)險評估；王朝輝[5]運用AHP模糊綜合法模型對裝配式建筑施工安全進(jìn)行評價，并利用該模型對一實際工程項目進(jìn)行了安全性評價；孟濤[6]通過建立可拓學(xué)評價模型，并結(jié)合實例，完成了對該項目的綜合風(fēng)險評價，得到了風(fēng)險評價指標(biāo)的相應(yīng)綜合評價等級；王偉祎等[7]基于灰色關(guān)聯(lián)度與TOPSIS法相結(jié)合的安全評價模型對裝配式建筑施工安全進(jìn)行了評價；付杰[8]梳理出裝配式建筑現(xiàn)場施工的7類事故成因，聯(lián)合應(yīng)用層次分析法及灰色聚類評價方法，對一典型項目進(jìn)行安全狀態(tài)評價；鄭學(xué)士[9]結(jié)合裝配式建筑的特點和施工特征，從建筑安全事故的角度分析了影響施工安全的關(guān)鍵因素，并提出應(yīng)對措施。以上研究成果在裝配式建筑安全評價方面起到了至關(guān)重要的作用。本文通過建立裝配式建筑施工安全評價指標(biāo)體系，引入灰色關(guān)聯(lián)分析法確定指標(biāo)權(quán)重，運用模糊綜合評價法定量計算風(fēng)險值，從而對安全應(yīng)對措施的采取進(jìn)行優(yōu)先選擇的指導(dǎo)。

1 構(gòu)建裝配式建筑施工安全風(fēng)險指標(biāo)體系

筆者通過分析常見的工程項目施工安全影響因素，并結(jié)合裝配式建筑施工的特點，在閱讀大量文獻(xiàn)和書籍的基礎(chǔ)上，最終從人、物、機(jī)、技術(shù)、管理5個方面篩選出安全風(fēng)險指標(biāo)，建立指標(biāo)體系（如表1所示）。

表1 裝配式建筑施工安全風(fēng)險指標(biāo)體系表

2 基于灰色關(guān)聯(lián)度的多級模糊綜合評價模型

2.1 基于灰色關(guān)聯(lián)度確定評價指標(biāo)權(quán)重

2.1.1 收集分析指標(biāo)數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)獲取方式是專家的評價打分，邀請n位比較權(quán)威的專家，對我們所構(gòu)建的評價指標(biāo)進(jìn)行評判，假如在本文中需要確定權(quán)重的指標(biāo)有m個，我們通過發(fā)放專家問卷、回收、整理獲得相應(yīng)指標(biāo)的評判情況，根據(jù)這個評判結(jié)果構(gòu)建評價矩陣

2.1.2 計算序列差

我們所說的序列差就是根據(jù)專家評價，綜合來選取出相對于最重要的裝配式建筑施工安全風(fēng)險因素，然后將其他風(fēng)險因素與此因素進(jìn)行比較而得到的結(jié)果。假如R11是專家評價中所占權(quán)重最大的風(fēng)險因素，計算

Δ1k表示矩陣中其他指標(biāo)因素相對于R11的重要程度。

2.1.3 計算灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)

隨后計算灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)

q表示最小序列差，Q表示最大序列差，α為分辨系數(shù)，通常取0.5。

2.1.4 計算灰色關(guān)聯(lián)度

計算灰色關(guān)聯(lián)度

2.1.5 歸一化處理得到指標(biāo)權(quán)重

將計算的結(jié)果進(jìn)行歸一化，得到各指標(biāo)的權(quán)重T1k；同理，可求出其他風(fēng)險指標(biāo)的權(quán)重T＝（T11，T12，...，T1m）。

2.2 建立多級模糊綜合評價模型

模糊綜合評價是一種利用模糊數(shù)學(xué)工具，對評價對象隸屬等級狀況進(jìn)行綜合評價的一種方法。計算步驟如下。

2.2.1 建立模糊評價集

本文根據(jù)工程的需要評價等級分為五級，評價集為V＝{v1，v2，v3，v4，v5}，即重大風(fēng)險、較高風(fēng)險、中等風(fēng)險、一般風(fēng)險、可控風(fēng)險，對風(fēng)險等級進(jìn)行量化，可以將其分別賦值為5、4、3、2、1。

2.2.2 建立灰色模糊評價矩陣

根據(jù)構(gòu)建的評價指標(biāo)體系，確定各評價因子集與相應(yīng)評價集之間的關(guān)系，并對各評價因子進(jìn)行量化，從而構(gòu)建模糊關(guān)系評價矩陣

評價矩陣R中的元素rij是對象在因素上關(guān)于評語的特征指標(biāo)，稱為隸屬度，可由專家依據(jù)評價等級對評價對象的打分結(jié)果統(tǒng)計得到。

2.2.3 計算評判結(jié)果矩陣

B＝T○R＝（b1，b2，...，bm），式中為模糊算子，選取加權(quán)平均型作為模糊算子，該算子依據(jù)權(quán)重的大小對所有因素均衡兼顧。

該步驟是一個一級綜合評價過程，我們要進(jìn)行的是二級評價。原理是一樣的，只要從每個子指標(biāo)層到指標(biāo)層再到目標(biāo)層逐步進(jìn)行，即下級綜合評價的結(jié)果作為上級評價的輸入，直到得到最終的評價結(jié)果為止，這里不做描述。

3 實例分析

3.1 項目概況

本文選取某市裝配式建筑住宅項目為例，該項目3棟23層、2棟24層商品住宅樓采用裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)，裝配式建筑面積45 605.09 m2，裝配式實施率為56.2%，預(yù)制構(gòu)件主要由部分剪力墻、陽臺板、設(shè)備平臺板、飄窗、樓梯組成，單體預(yù)制率達(dá)26%。

3.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

通過邀請8名專家進(jìn)行訪談，根據(jù)建立的施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)對評價體系中的16項指標(biāo)進(jìn)行評價打分，并對評分結(jié)果進(jìn)行整理，得到矩陣

根據(jù)專家的評價結(jié)果可知，風(fēng)險因素R31是最重要的風(fēng)險，利用公式計算各風(fēng)險指標(biāo)的序列差，以及灰色關(guān)聯(lián)數(shù)，然后將其歸一化處理，得到各指標(biāo)權(quán)重，分別填入表2、表3和表4。

表2 R31與R中其他風(fēng)險因素的序列差

表3 R31與R中其他風(fēng)險因素的序列差關(guān)聯(lián)系數(shù)

表4 裝配式建筑施工安全風(fēng)險指標(biāo)指標(biāo)層相對于目標(biāo)層的各權(quán)重向量

3.3 風(fēng)險安全評價

結(jié)合各指標(biāo)的特點，建立評價集為V＝{重大風(fēng)險，較高風(fēng)險，中等風(fēng)險，一般風(fēng)險，可控風(fēng)險}

根據(jù)專家對該項目各指標(biāo)的評價結(jié)果，構(gòu)建模糊關(guān)系評價矩陣。其結(jié)果

一級模糊綜合評價：

B1＝T1·R1＝（0.035，0.328，0.253，0.078，0）；

B2＝T2·R2＝（0.272，0.280，0.243，0.091，0.024）；

B3＝T3·R3＝（0.465，0.365，0.165，0，0）；

B4＝T4·R4＝（0.215，0.258，0.184，0.158，0）；

B5＝T5·R5＝（0.268，0.291，0.168，0.129，0）。

二級模糊綜合評價：

A＝W·B＝（0.314，0.305，0.209，0.009，0.006）

目標(biāo)層的綜合判斷矩陣：

A＝W·B＝（0.314，0.305，0.209，0.009，0.006）

風(fēng)險評價等級：

V＝（1，2，3，4，5）T

綜合評級結(jié)果計算如下：

Z＝A·V＝3.601

通過一系列的計算及分析，完成了對該項目的綜合評價，由結(jié)果表明，該項目的安全風(fēng)險屬于中等偏上風(fēng)險。針對該項目，可以從吊裝及吊裝設(shè)備安全風(fēng)險、構(gòu)件質(zhì)量、技術(shù)水平、結(jié)構(gòu)節(jié)點連接技術(shù)及臨時支撐等對該項目施工安全影響較大的幾個方面進(jìn)行重點管控，做出針對性的安全風(fēng)險管理措施，進(jìn)而有效控制風(fēng)險因素，降低施工安全風(fēng)險等級。

4 結(jié) 語

本文通過對裝配式建筑施工特點的分析，結(jié)合眾多項目中常見的施工安全風(fēng)險，從5個方面構(gòu)建了裝配式建筑施工安全風(fēng)險指標(biāo)體系，利用灰色關(guān)聯(lián)度法對確定風(fēng)險指標(biāo)的權(quán)重，最后采用模糊綜合評價方法對該項目進(jìn)行評價，確定其施工安全風(fēng)險等級，對指導(dǎo)管理者針對項目中具有重大危害程度的風(fēng)險因素來制定有效措施，具有參考意義。