裝配式建筑工程施工質(zhì)量控制研究

徐冬梅

（遼寧工業(yè)大學(xué)，遼寧 錦州 121001）

據(jù)統(tǒng)計(jì)自2014年開始，中國(guó)裝配式建筑占比持續(xù)上升，截至2020年，其建筑面積達(dá)6.3億m2，較2019年增長(zhǎng)了50%，已超額完成目標(biāo)。但是該成績(jī)相比世界上70%的國(guó)家的滲透率存在較大的差距。加之國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)勞動(dòng)力短缺及開發(fā)成本的上升，裝配式建筑的相對(duì)優(yōu)勢(shì)在進(jìn)一步擴(kuò)大。雖然裝配式建筑具有成本較高、抗震性差、參與方多及施工過程復(fù)雜等特點(diǎn)，但是環(huán)保節(jié)能、預(yù)制構(gòu)件可量產(chǎn)、施工周期較短確是其最大的特點(diǎn)，對(duì)于建筑行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

在裝配式建筑施工質(zhì)量控制問題研究方面，田紫鳶等認(rèn)為從業(yè)人員素質(zhì)、專業(yè)技術(shù)人才匱乏及管理人員等是影響施工質(zhì)量控制的根本原因。王爽等針對(duì)施工質(zhì)量分為施工前、施工中與施工后3個(gè)部分建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，得出的結(jié)論是良好的裝配式建筑施工質(zhì)量控制需要這三者的協(xié)同，某一項(xiàng)出了問題，則會(huì)功虧一簣。鐘春玲等從構(gòu)建要素、裝配準(zhǔn)備、裝配過程與裝配驗(yàn)收4個(gè)階段驗(yàn)證了C-OWA與向量夾角余弦的結(jié)合在裝配式建筑施工質(zhì)量評(píng)價(jià)的實(shí)際意義。國(guó)外學(xué)者Sunkuk Kim，Jeong Tai Kim等一方面談到了使用鋼截面的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量先進(jìn)性，另一方面結(jié)合預(yù)制混凝土框架材料、施工及結(jié)構(gòu)等方面的復(fù)雜性研討出了預(yù)制凝土框架的嵌入節(jié)能方案；de Lima Araújo Daniel等學(xué)者通過兩步牛腿計(jì)算模型與分析模型證實(shí)了兩步牛腿法可以提高預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的工業(yè)化生產(chǎn)，減少模板中的開口和切口；Sheryl Staub-French等通過在3D-BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了進(jìn)度項(xiàng)，很好地實(shí)現(xiàn)了施工進(jìn)度的情景模擬，此舉措為有效提升裝配式建筑施工質(zhì)量做出了重大突破。Ali和Amin通過實(shí)踐證明了BIM技術(shù)與RFID技術(shù)的結(jié)合可提升PC構(gòu)件等信息的留存率；Mohammad Fadhil Mohammad認(rèn)為政策、施工技術(shù)、管理人才、檢查制度和應(yīng)急機(jī)制等均是影響裝配式建筑施工質(zhì)量的因素；Faridah Ismail也從人—材—機(jī)3方面分析了裝配式建筑施工質(zhì)量的影響因素，同時(shí)認(rèn)為在具備良好的施工基礎(chǔ)后，需要有項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的有效配合。

本文在充分考慮裝配式建筑的特點(diǎn)基礎(chǔ)上，引入WSR理論（“物理—事理—人理”的簡(jiǎn)稱），從“物理、事理、人理”3個(gè)方面系統(tǒng)化與條理化地梳理施工產(chǎn)品、過程與人員之間的相互作用關(guān)系，由此建立施工質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)體系，結(jié)合OWA-耦合度進(jìn)行相關(guān)影響因素的定量化研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配式建筑施工質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)，最后據(jù)此提出相關(guān)控制建議。

1 裝配式建筑施工質(zhì)量控制評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

1.1 基于WSR理論的相互作用分析

WSR理論是一種系統(tǒng)的方法論，又是一種解決復(fù)雜問題的重要工具。其理念認(rèn)為雖然有一些方法可以從事理表明與物理結(jié)構(gòu)上分析存在可行性，但是最終實(shí)踐確實(shí)不盡如人意，由此看來忽視了人理的后果則是事倍功半的。那么對(duì)于裝配式建筑施工質(zhì)量控制評(píng)價(jià)而言，其整體施工的組成由施工產(chǎn)品、施工活動(dòng)與施工人員3方面要素組成，且任何一項(xiàng)的缺失必然會(huì)造成最終效果的失真與失敗。因此，需要考慮三者的相互作用關(guān)系，選取完整的指標(biāo)，從而建立完善的評(píng)價(jià)體系。三者的相互作用關(guān)系如圖1所示。

基于WSR理論，施工產(chǎn)品、人員及活動(dòng)之間存在內(nèi)在聯(lián)系，三者相互影響、相互促進(jìn)，又相互制約，構(gòu)成了施工質(zhì)量控制的閉環(huán)體系，實(shí)現(xiàn)三者高度的耦合協(xié)調(diào)是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵。從本質(zhì)上講，施工是一項(xiàng)系統(tǒng)的管理工程（表1），其最終的質(zhì)量如何，一定是取決于施工人員、產(chǎn)品與活動(dòng)的具體操作。具體的施工目標(biāo)產(chǎn)出了施工產(chǎn)品，而產(chǎn)品對(duì)施工人員具有一定的約束性與引導(dǎo)性，施工活動(dòng)恰恰是滿足了以上二者才可發(fā)生，因此利用“物理—事理—人理”方法的思想與裝配式建筑施工質(zhì)量控制的內(nèi)涵有著天然的契合性，并且該方法也遵循PDCA（計(jì)劃plan、執(zhí)行do、檢查check、處理act）循環(huán)程序，經(jīng)過循環(huán)檢驗(yàn)為最終的施工質(zhì)量控制提供有效思路。

表1 基于WSR理論的裝配式建筑施工質(zhì)量系統(tǒng)

1.2 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)WSR方法，從“物理—事理—人理”，即：施工產(chǎn)品、施工過程和施工人員3個(gè)維度進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立。首先通過問卷調(diào)查、專家訪談及專業(yè)人員求證，得到最終的初始評(píng)價(jià)指標(biāo)；其次通過查找文獻(xiàn)與獲取根據(jù)，對(duì)初始指標(biāo)進(jìn)行篩選；最后根據(jù)裝配式建筑施工質(zhì)量控制的實(shí)際要求與規(guī)范，得到了23個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，具體見表2。

表2 基于WSR方法的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 裝配式建筑施工質(zhì)量控制評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

2.1 OWA算子賦權(quán)

在以往的裝配式建筑施工質(zhì)量控制研究中，學(xué)者大多采用層次分析法（AHP），但是從唐溢的結(jié)論中看出，雖然從施工事前、事中與事后3個(gè)階段強(qiáng)調(diào)了技術(shù)、人員與施工準(zhǔn)備的重要性，也提出了一些優(yōu)化建議，但是主觀性較強(qiáng)。因此，本次研究選用了具有較強(qiáng)客觀性的OWA算子賦權(quán)法，具體賦權(quán)步驟如下。

第一步：首先邀請(qǐng)多位相關(guān)專家，對(duì)施工產(chǎn)品、過程與人員中同層次的二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行重要程度打分（α1，α2，α3，…，αn），并進(jìn)行降序排序，結(jié)果集結(jié)為（b1，b2，b3，…，bn）。

第二步：利用組合數(shù)設(shè)計(jì)得到數(shù)據(jù)b1的權(quán)重

第三步：對(duì)決策數(shù)據(jù)進(jìn)行賦權(quán)，得出指標(biāo)因素的權(quán)重ω′i，其具體權(quán)重公式為

第四步：計(jì)算最終的指標(biāo)因素相對(duì)權(quán)重值，具體公式為

2.2 構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)性模型

耦合度通常用來描述各影響因素之間的相互作用關(guān)系，而其協(xié)調(diào)性指的是各因素之間相互作用關(guān)系在作業(yè)或發(fā)展過程中的協(xié)調(diào)性如何。那么由于裝配式建筑受到施工產(chǎn)品、施工過程及施工人員等因素協(xié)調(diào)性的影響，因此本研究從“物理—事理—人理”的耦合度協(xié)調(diào)度對(duì)具體的施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，并據(jù)此評(píng)價(jià)結(jié)果提出相應(yīng)施工質(zhì)量控制建議，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配式施工質(zhì)量的科學(xué)控制。從WSR的角度分析，首先需要結(jié)合裝配式建筑產(chǎn)品的質(zhì)量、施工過程的有序程度及施工人員的作業(yè)協(xié)調(diào)性3個(gè)方面進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)，并進(jìn)行模糊評(píng)語(yǔ)的劃分，即：V=[v1，v2，v3，v4]，其代表的質(zhì)量程度為高、較高、一般及低，每個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)間對(duì)應(yīng)1個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果，評(píng)價(jià)區(qū)間的模糊測(cè)度閾值M=[0.95，0.80，0.80，0.60，0.25]，具體評(píng)分區(qū)間可見表3。

表3 模糊評(píng)價(jià)區(qū)間

其次針對(duì)表2中的二級(jí)指標(biāo)構(gòu)建m×n的模糊評(píng)價(jià)矩陣R1，具體如下：

再次將ωi與R1的結(jié)果合成綜合矩陣Bi，具體公式如下

再次將表2中的一級(jí)指標(biāo)矩陣與模糊測(cè)度閾值M進(jìn)行合成得到一級(jí)指標(biāo)（施工產(chǎn)品、施工過程及施工人員）的模糊評(píng)估值，具體公式如下所示

再次計(jì)算指標(biāo)的耦合度，其公式如下所示

最后計(jì)算指標(biāo)的耦合協(xié)調(diào)度，具體公式如下

式中：D為耦合協(xié)調(diào)度；T為綜合效益；f（x）為施工產(chǎn)品的價(jià)值，α為該權(quán)重；g（x）為施工過程的有序度，β為該權(quán)重；h（x）為施工人員的協(xié)調(diào)度；γ為該權(quán)重。

構(gòu)建完評(píng)價(jià)模型后，需要針對(duì)施工產(chǎn)品、施工過程及施工人員的耦合協(xié)調(diào)程度進(jìn)行定量化評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表4。

表4 裝配式建筑施工質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3 裝配式建筑施工質(zhì)量控制實(shí)證分析

3.1 案例介紹

該案例選取了遼寧省某市區(qū)居民樓中的一棟樓，該建筑物共計(jì)26層，地上24層，地下2層，建筑面積約10 680.56 m2，采用的是剪力墻結(jié)構(gòu)，實(shí)際工期為2a，屬于裝配式建筑項(xiàng)目。為了驗(yàn)證該項(xiàng)目所構(gòu)建的裝配式建筑施工質(zhì)量如何，融入耦合性協(xié)調(diào)度的評(píng)價(jià)，并提出有效控制建議。

3.2 計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

基于上文中OWA算子賦權(quán)，首先選取一級(jí)指標(biāo)W1中的6個(gè)二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重為例，得到的具體指標(biāo)賦權(quán)數(shù)據(jù)見表5。

表5 專家評(píng)分表

由表5可知，運(yùn)用OWA算子進(jìn)行指標(biāo)賦權(quán)，專家打分結(jié)果降序排序得到b=（4.5，4.5，4.5，4.0，4.0，4.0），那么根據(jù)公式（1）與公式（2）得到W1中的6個(gè)指標(biāo)ω′11，ω′12，ω′13，ω′14，ω′15，ω′16的 權(quán) 重 值 為4.312 5，4.312 5，4.093 7，4.000，4.156 3，4.265 7。隨后根據(jù)式（3）進(jìn)行二級(jí)指標(biāo)權(quán)重向量的歸一化，得出的結(jié)果為ωW1=（0.172，0.172，0.163，0.159，0.165，0.169）；ωW2=（0.114，0.111，0.109，0.108，0.117，0.106，0.105，0.118，0.112）；ωW3=（0.132，0.129，0.133，0.142，0.135，0.131，0.128，0.140），確定的一級(jí)指標(biāo)權(quán)重為α=0.428，β=0.254，γ=0.318。

3.3 計(jì)算耦合協(xié)調(diào)度

通過對(duì)專家與相關(guān)學(xué)者進(jìn)行調(diào)研，根據(jù)“高、較高、一般、低”四個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建模糊矩陣，具體如下

根據(jù)公式（4）合成模糊綜合評(píng)估矩陣，具體結(jié)果為：BW1=W1×Rw1=[0.458 0.418 0.110 0.017]；BW2=W2×Rw2=[0.430 0.410 0.142 0.053]；BW3=W3×Rw3=[0.404 0.453 0.174 0.047]。

根據(jù)公式（5）進(jìn)行矩陣合成，得到施工產(chǎn)品的質(zhì)量，由此確定一級(jí)指標(biāo)的模糊值，具體結(jié)果為f（x）=同理可得g（x）=BW2×M=8.349 5；h（x）=BW3×M=8.623 5。

根據(jù)式（6）計(jì)算的指標(biāo)耦合度為

那么根據(jù)公式（7）得到的指標(biāo)耦合協(xié)調(diào)度為

T=αf（x）+βg（x）+γh（x）=0.428×8.397 5+0.245×8.349 5+0.318×8.623 5=0.3820。

將T標(biāo)準(zhǔn)化后得到的T*=8.382 0/10=0.838 2，因此得到最終的耦合協(xié)調(diào)度為

據(jù)以上計(jì)算過程同理可得，得出施工過程與施工人員的最終耦合協(xié)調(diào)性為

4 結(jié)論與建議

本文基于裝配式建筑的特點(diǎn)，并充分參考了大量相關(guān)文獻(xiàn)之后采用WSR的“物理—事理—人理”思想，分別從施工人員、施工產(chǎn)品及施工過程3個(gè)維度梳理了影響裝配式建筑施工質(zhì)量控制的23個(gè)影響因素，由此構(gòu)建了裝配式建筑評(píng)價(jià)體系模型，通過OWA算子賦權(quán)有效避免了主觀賦權(quán)產(chǎn)生的不利影響。

4.1 結(jié)論

最終結(jié)合實(shí)證分析的結(jié)果：施工產(chǎn)品DW落在了[0.9-1.0]之間，其耦合協(xié)調(diào)性表現(xiàn)為“優(yōu)”，但是施工過程DS與施工人員DR都落在了[0.7-0.9）之間，表示“事理—人理”的耦合協(xié)調(diào)性存在不足之處，造成此結(jié)果的原因可能是由于裝配式建筑施工對(duì)施工過程的有序性與精準(zhǔn)度要求較高，其配吊難度相對(duì)較大，這就給施工人員造成了很大的施工難度，因此對(duì)于提升施工人員的整體素質(zhì)與其群體的協(xié)調(diào)性要求是保障施工質(zhì)量的有效途徑。

4.2 建議

由于裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件吊裝的難度較大，且要求的精準(zhǔn)度較高，因此結(jié)合研究結(jié)果提出的建議是，一方面針對(duì)施工人員來講，需要結(jié)合項(xiàng)目具體用人標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)量，細(xì)化每個(gè)施工節(jié)點(diǎn)的人數(shù)，達(dá)到最優(yōu)化的人員配置與效果；還應(yīng)不斷地加強(qiáng)對(duì)施工作業(yè)人員進(jìn)行實(shí)例培訓(xùn)，制定相關(guān)施工作業(yè)管理規(guī)定，落實(shí)責(zé)任制，以此激勵(lì)施工人員專業(yè)素質(zhì)的提升，達(dá)到有效控制裝配式建筑施工質(zhì)量。另一方面，在管理方面，應(yīng)建立完整的管理系統(tǒng)，各個(gè)任務(wù)要明確到個(gè)人，并培養(yǎng)在職員工的敬業(yè)意識(shí)。各部門之間若發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)交流，及時(shí)消除潛在的隱患。必要的話可以建立專門的監(jiān)督小組，監(jiān)督施工質(zhì)量和各部門是否在履行本職工作。也可以建立一定的獎(jiǎng)罰措施用來激發(fā)員工的工作熱情，對(duì)于優(yōu)秀的員工給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)，表現(xiàn)差的員工給予相對(duì)應(yīng)的處罰。在整個(gè)項(xiàng)目施工的過程中，完善的管理系統(tǒng)是保證項(xiàng)目有序順利進(jìn)行的重要條件。