基于裝配式建筑施工的安全評(píng)測(cè)體系分析

洪孝路，趙宇 （中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001）

0 引言

傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土施工有著效率低、環(huán)境污染大、工期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，近年來，建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型和現(xiàn)代化使工業(yè)發(fā)展將會(huì)成為主流。雖然裝配式建筑的效益很明顯，大大縮短施工時(shí)間，減少施工浪費(fèi)等優(yōu)勢(shì)，國(guó)家也出臺(tái)了一系列政策來鼓勵(lì)裝配式建筑的發(fā)展，但具體的效果并不是那么的明顯，建成后對(duì)其不滿意的也頗多，技術(shù)不成熟，管理經(jīng)驗(yàn)不先進(jìn)，成本較高等問題也變得十分突出。相對(duì)現(xiàn)澆混凝土工程，裝配式建筑的施工現(xiàn)場(chǎng)工作人員數(shù)量減少，現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工序較少。但現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制構(gòu)件堆放較多，垂直運(yùn)輸和結(jié)構(gòu)安裝精度的要求較高，構(gòu)件吊裝難度大，施工過程的安全隱患明顯，事故發(fā)生概率也隨之增大。

目前，建筑安全法規(guī)和建筑施工標(biāo)準(zhǔn)在我國(guó)已經(jīng)擁有一套完整的體系和制度，在施工現(xiàn)場(chǎng)，要求嚴(yán)格按照各項(xiàng)規(guī)程進(jìn)行施工，當(dāng)然，裝配式建筑也不例外，例如，2017年國(guó)家實(shí)施了《裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51129-2017）以及《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51231-2016）等一系列針對(duì)裝配式建筑施工的法規(guī)條例，規(guī)范了裝配式建筑的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、施工以及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等。

1 裝配式建筑施工的安全評(píng)測(cè)模型

裝配式建筑屬于預(yù)制結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)不同，裝配式建筑在施工環(huán)節(jié)需要考量更多的安全因素，對(duì)于構(gòu)件的生產(chǎn)，運(yùn)輸，堆放、吊裝等均應(yīng)該包含在裝配式建筑安全評(píng)測(cè)中，影響裝配式建筑施工安全影響因素繁多。根據(jù)現(xiàn)有的規(guī)范和實(shí)際施工概況，本文對(duì)裝配式建筑施工的安全評(píng)測(cè)給予量化。建立目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層三個(gè)層次。本文構(gòu)建裝配式建筑施工安全的評(píng)測(cè)體系，依據(jù)科學(xué)性，全面性，獨(dú)立性等原則進(jìn)行指標(biāo)的選取。方案層、準(zhǔn)則層如表1所示。

裝配式建筑施工的安全評(píng)測(cè)體系 表1

目標(biāo)層：裝配式建筑施工安全評(píng)測(cè)。

準(zhǔn)則層（目標(biāo)的影響因素）：U1為施工設(shè)備和技術(shù)因素、U2為施工管理因素、U3為環(huán)境因素、U4為人為因素。

2 裝配式建筑施工的安全評(píng)測(cè)體系

2.1 施工設(shè)備和技術(shù)因素

施工設(shè)備影響著現(xiàn)場(chǎng)操作人員的安全，在預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件的體積和質(zhì)量較大，操作難度系數(shù)高，一旦設(shè)備由于年久失修或者維護(hù)不當(dāng)不僅會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，影響施工進(jìn)度，龐大設(shè)備和構(gòu)件的掉落是造成結(jié)構(gòu)和人員安全的重要隱患。

2.2 施工管理因素

裝配式建筑施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件和施工機(jī)具的種類和數(shù)量較多，人員工種繁多，專業(yè)素養(yǎng)參差不齊，從施工管理角度，尤其是對(duì)人員安全的培訓(xùn)等方面，裝配式建筑施工面對(duì)著巨大的挑戰(zhàn)，更需要科學(xué)的施工管理。

2.3 環(huán)境因素

預(yù)制構(gòu)件的吊裝對(duì)環(huán)境的影響尤為重要，特別是在雨天和大風(fēng)天氣，吊裝作業(yè)會(huì)直接影響施工安全，尤其是面對(duì)惡劣天氣，安全事故發(fā)生的概率較高。有時(shí)為了趕工期夜間施工也是不可避免的，這樣對(duì)作業(yè)人員的影響會(huì)較大，尤其是對(duì)吊裝人員。其次運(yùn)輸環(huán)境除了對(duì)工期有影響外，由于構(gòu)件在進(jìn)入工作狀態(tài)前，盡量不要承受不必要的荷載，因此復(fù)雜的運(yùn)輸環(huán)境會(huì)影響構(gòu)件的質(zhì)量，較大的構(gòu)件在城市運(yùn)輸過程中也可能會(huì)造成交通阻塞等現(xiàn)象。

2.4 人為因素

施工安全與人的關(guān)系是密不可分的，尤其是施工條件復(fù)雜的裝配式建筑施工中，施工人員的技術(shù)水平、施工人員的責(zé)任意識(shí)、安全意識(shí)都是保證人員安全的重要因素。

3 基于Matlab的模型建立與求解

3.1 評(píng)測(cè)模型的建立

各層之間的結(jié)構(gòu)能夠表示因素之間的關(guān)系，但是每層中的各個(gè)因素對(duì)目標(biāo)的影響所占比例不完全相同，確定各個(gè)因素的比例或者權(quán)值，即為比較n個(gè)因子X={x1,…,xn}對(duì)因素Z的影響程度。Saaty等人提出將因子進(jìn)行兩兩對(duì)比，建成比對(duì)矩陣的方法。也就是說，每一次都選取兩個(gè)因素xi與xj，用aij來表達(dá)xi與xj對(duì)Z影響程度的比例，用矩陣P=(aij)n×n表示，即為Z?X之間的判斷矩陣。從矩陣中可以看出，若xi與xj對(duì)Z影響的比例為aij，那么xj與xi對(duì)Z影響的比例為。

如果矩陣P=(aij)n×n滿足aji>0并且，那么矩陣P為正互反矩陣。aji值的確定可以根據(jù)標(biāo)度值表，矩陣P所對(duì)應(yīng)的特征值的最大值Pmax的特征向量W。

3.2 準(zhǔn)則層判斷矩陣的求解

構(gòu)造準(zhǔn)則層的判斷矩陣：

3.3 方案層判斷矩陣的建立與求解

構(gòu)造施工設(shè)備和技術(shù)因素方案層u11、u12、u13的判斷矩陣：

構(gòu)造施工管理因素方案層u21、u22、u23的判斷矩陣：

構(gòu)造環(huán)境因素方案層u31、u32的判斷矩陣：，其最大特征值：，特征向量：A3=(0.86 0.14)。

4 模型的檢驗(yàn)

通過歸一化也就是相同層次的對(duì)應(yīng)元素對(duì)于上一層次某因素重要比較的排序權(quán)值，這個(gè)過程叫做層次單排序。雖然這個(gè)過程可以減少其他因素的干擾，但是在綜合對(duì)比結(jié)果時(shí)不可避免地會(huì)出現(xiàn)不一致。若對(duì)比結(jié)果都一致，那么矩陣P的因素還需要滿足：

滿足上式的正互反矩陣就即為一致矩陣。想要判斷矩陣P能否被接受，必須驗(yàn)證矩陣P的不一致性是否超出要求。轉(zhuǎn)置矩陣PT為一致矩陣。矩陣P的任意兩行成比例，且因子大于0，于是rank(A)=1，列與此相同。P中λmax=n，n為矩陣P的階數(shù)。矩陣的其他特征根為0。

λmax對(duì)應(yīng)的特征向量W=(w1,…,wn)T，則

P是n階正互反矩陣，當(dāng)它為一致矩陣時(shí)，當(dāng)且僅當(dāng)λmax=n并且當(dāng)P不一致時(shí)，則λmax>n。據(jù)此，通過λmax與n的關(guān)系檢驗(yàn)P是不是一致矩陣。計(jì)算一致性目標(biāo)CI：

與CI相對(duì)應(yīng)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI，RI值見表2。

RI值 表2

RI值是基于樣本矩陣得到的。隨機(jī)從1～9和其倒數(shù)中挑算數(shù)字構(gòu)造正互反矩陣，求取最大特征根的平均值λ′max，并且定義：

求解一致性比例CR：

當(dāng)CR<0.10時(shí)，判斷矩陣的一致性即為通過，反之，對(duì)其做出調(diào)整。裝配式建筑施工的安全評(píng)測(cè)體系的一致性檢驗(yàn)結(jié)果，如表3所示，其一致性結(jié)果均通過。

指標(biāo)層一致性檢驗(yàn)結(jié)果 表3

5 結(jié)論

為了確定各因素對(duì)裝配式建筑施工的安全評(píng)測(cè)的權(quán)值影響，本文建立有關(guān)裝配式建筑施工安全評(píng)估下施工設(shè)備和技術(shù)因素、施工管理因素、環(huán)境因素、人為因素一級(jí)指標(biāo)和所屬的11個(gè)二級(jí)指標(biāo)。施工設(shè)備和技術(shù)因素所占權(quán)重26%，施工管理因素所占權(quán)重77%，環(huán)境因素所占權(quán)重41%，人為因素所占權(quán)重41%。其中關(guān)乎裝配式建筑施工安全的主要指標(biāo)在于施工的管理。該評(píng)測(cè)模型求解合理，脈絡(luò)清晰，可以全面準(zhǔn)確地分析影響指標(biāo)。