基于改進(jìn)組合賦權(quán)法的裝配式建筑安全評(píng)價(jià)研究

李貝貝

(廣州華立科技職業(yè)學(xué)院， 城建學(xué)院， 廣東， 廣州 511325)

0 引言

在工地連接工廠預(yù)制構(gòu)件組裝成的建筑為裝配式建筑，該類(lèi)型建筑具有標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、施工周期短、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)[1]。因此，近年來(lái)裝配式建筑在行業(yè)內(nèi)所占的比例逐年提升。

我國(guó)裝配式建筑發(fā)展較晚，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與政府支持力度均存在一定不足[2]，導(dǎo)致實(shí)際工程內(nèi)質(zhì)量把控規(guī)范性相對(duì)較差，由此造成裝配式建筑工程易產(chǎn)生不同程度的安全事故。在此環(huán)境下，研究一種有效的裝配式建筑安全評(píng)價(jià)方法具有重要意義。針對(duì)以往評(píng)價(jià)方法中評(píng)價(jià)指標(biāo)的復(fù)雜性與模糊性問(wèn)題[3]，提出改進(jìn)組合賦權(quán)法的裝配式建筑安全評(píng)價(jià)方法，獲取準(zhǔn)確評(píng)價(jià)結(jié)果，提升裝配式建筑應(yīng)用安全。

1 改進(jìn)組合賦權(quán)法的裝配式建筑安全評(píng)價(jià)方法

1.1 安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

裝配式建筑施工過(guò)程環(huán)境復(fù)雜，需利用高空作業(yè)等技術(shù)進(jìn)行施工，考慮不同因素的交叉影響，令裝配式建筑安全的影響因素具有多樣復(fù)雜性[4]。物理-事理-人理(WSR)方法論以系統(tǒng)科學(xué)為基礎(chǔ)[5]，從多角度、多層次、多維度出發(fā)構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，評(píng)價(jià)裝配式建筑安全性。利用WSR方法論構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的詳細(xì)過(guò)程如下:

(1) 分析裝配式建筑特點(diǎn)，參考建筑施工相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確定影響裝配式建筑安全的主要因素。

(2) 利用WSR方法論分析各主要影響因素，依照物理-事理-人理分類(lèi)處理各主要影響因素，確定初始評(píng)價(jià)指標(biāo)。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系內(nèi)的物理因素所描述的是裝配式建筑施工過(guò)程中客觀存在的不同物質(zhì)[6]，可概括為設(shè)備及材料因素與環(huán)境因素兩方面；事理因素所描述的是針對(duì)客觀存在的安全事故條件下可通過(guò)科學(xué)方式實(shí)現(xiàn)管控，利用最低的投入實(shí)現(xiàn)建筑最佳安全狀態(tài)，可概括為工藝技術(shù)因素與管理因素兩方面；人理因素所描述的是人類(lèi)間的相關(guān)性與變換過(guò)程，可定義為人員因素。

(3) 利用德?tīng)柗品ù_定由物理、事理、人理等因素構(gòu)成的裝配式建筑安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示。

圖1 裝配式建筑安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.2 安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

根據(jù)現(xiàn)行的國(guó)家規(guī)范[7]，結(jié)合評(píng)價(jià)要求，將安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系內(nèi)各評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為5個(gè)等級(jí)，分別用A～E級(jí)表示。

(1) A級(jí)表示高安全等級(jí)，分值范圍在90～100，說(shuō)明裝配式建筑安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)極低，可忽略不計(jì)，無(wú)須進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理。

(2) B級(jí)表示較高安全等級(jí)，分值范圍在80～89，說(shuō)明裝配式建筑安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較低，在可允許范圍內(nèi)，需引起相關(guān)人員關(guān)注，采用一定措施進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理。

(3) C級(jí)表示中等安全等級(jí)，分值范圍在70～79，說(shuō)明裝配式建筑安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)一般，需引起相關(guān)人員重視，通過(guò)監(jiān)控制定相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)管理措施。

(4) D級(jí)表示較低安全等級(jí)，分值范圍在60～69，說(shuō)明裝配式建筑安全風(fēng)險(xiǎn)較高，一旦出現(xiàn)安全事故將對(duì)裝配式建筑安全產(chǎn)生重要影響，有必要制定加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控力度與預(yù)警機(jī)制，制定有針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)管控措施。

(5) E級(jí)表示低安全等級(jí)，分值范圍在0～59，說(shuō)明裝配式建筑安全風(fēng)險(xiǎn)極高，風(fēng)險(xiǎn)屬于不可接受范圍，必須實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避與整改措施。

1.3 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

計(jì)算裝配式建筑安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系內(nèi)各指標(biāo)權(quán)重時(shí)，采用改進(jìn)組合賦權(quán)法，選取灰色關(guān)聯(lián)度組合賦權(quán)法對(duì)主觀賦權(quán)與客觀賦權(quán)的權(quán)值進(jìn)行重組，得到綜合權(quán)重，避免產(chǎn)生單一賦權(quán)法的缺陷。

1.3.1 確定主觀權(quán)重

利用相關(guān)的方法獲取專(zhuān)家對(duì)不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行賦權(quán)的方式即主觀賦權(quán)[8]。為了提升主觀權(quán)重的準(zhǔn)確性，同時(shí)考慮主觀賦權(quán)法的邏輯性，結(jié)合裝配式建筑安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系內(nèi)雙層次多指標(biāo)特征，選用專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)法和序列關(guān)系分析法進(jìn)行主觀賦權(quán)，所得權(quán)重分別表示為w(1)和w(2)。

(1) 專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)法。選取裝配式建筑領(lǐng)域方面專(zhuān)家對(duì)指標(biāo)體系內(nèi)不同評(píng)價(jià)指標(biāo)打分進(jìn)行主觀賦權(quán)。

(1)

(2)

1.3.2 確定客觀權(quán)重

依照初始數(shù)據(jù)間的相關(guān)性，利用數(shù)學(xué)方法確定權(quán)重，即客觀賦權(quán)法[9]，該類(lèi)賦權(quán)法不依賴(lài)于人類(lèi)主觀判斷，數(shù)學(xué)理論依據(jù)較強(qiáng)?？紤]裝配式建筑安全評(píng)價(jià)的目的是以綜合最佳為決策目標(biāo)[10]，因此客觀賦權(quán)法選用熵值法與標(biāo)準(zhǔn)離差法，兩者的權(quán)重分別表示為w3和w4。

(1) 標(biāo)準(zhǔn)離差法。利用式(3)計(jì)算指標(biāo)體系內(nèi)第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重wj：

(3)

式中，σj表示第j項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算公式如下：

(4)

式中，E(yj)表示第j項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)學(xué)期望。

(2) 熵值法。構(gòu)建決策矩陣：

(5)

式中，yij表示第j個(gè)指標(biāo)下第i位專(zhuān)家的計(jì)分值，由此得到第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重為

(6)

1.3.3 一致性檢驗(yàn)

針對(duì)以上2種主觀賦權(quán)方法和2種客觀賦權(quán)方法的權(quán)重構(gòu)建判斷矩陣，計(jì)算判斷矩陣的特征值與特征向量，在此基礎(chǔ)上計(jì)算判斷矩陣的一致性比例。通過(guò)一致性檢驗(yàn)選擇組合賦權(quán)方法，防止因一致性問(wèn)題導(dǎo)致的評(píng)價(jià)誤差[11]。

1.3.4 組合賦權(quán)

在各賦權(quán)方法滿(mǎn)意度一致的條件下，可通過(guò)算數(shù)均值法實(shí)現(xiàn)組合賦權(quán)。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，受人為因素影響，各賦權(quán)方法滿(mǎn)意度無(wú)法達(dá)到一致[12]，在此條件下通過(guò)算術(shù)均值法實(shí)現(xiàn)組合賦權(quán)將導(dǎo)致顯著錯(cuò)誤，影響最終評(píng)價(jià)精度。因此，采用灰關(guān)聯(lián)度組合賦權(quán)方法獲取綜合權(quán)重。利用灰關(guān)聯(lián)度改進(jìn)組合賦權(quán)法，獲取綜合權(quán)重的具體步驟如下：

步驟1 利用式(7)確定不同賦權(quán)方法之間的灰關(guān)聯(lián)度：

(7)

利用式(8)可以得到第i個(gè)方法與第k個(gè)方法間的關(guān)聯(lián)度：

(8)

步驟2σuv表示4種賦權(quán)方法的6個(gè)關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果中的最大值，對(duì)比u、v兩個(gè)賦權(quán)方法同其他賦權(quán)方法關(guān)聯(lián)度，依照關(guān)聯(lián)度高低排序，確定兩者內(nèi)關(guān)聯(lián)度較高的賦權(quán)方法[13]。若確定的方法為v，表示v方法是4種賦權(quán)方法內(nèi)一致性最高的方法，v方法與剩余3種方法的灰關(guān)聯(lián)度可構(gòu)成向量σv=(σ1v,σ2v,…,σiv)。

步驟3 均一化處理σv：

(9)

步驟4θ表示組合權(quán)重向量，利用式(10)確定θ：

(10)

1.4 綜合評(píng)價(jià)

采用式(11)確定專(zhuān)家對(duì)某一級(jí)別指標(biāo)的評(píng)分：

(11)

利用上述過(guò)程確定全部一致指標(biāo)的得分，由此獲取裝配式建筑安全的評(píng)價(jià)結(jié)果。

2 具體實(shí)例結(jié)果與分析

選取某著名建筑項(xiàng)目中的7～15號(hào)高層住宅為研究對(duì)象。研究對(duì)象由預(yù)制構(gòu)件在工地裝配而成，為標(biāo)準(zhǔn)裝配式建筑。針對(duì)7號(hào)研究對(duì)象，采用本文方法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系內(nèi)各一級(jí)指標(biāo)的二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行打分，結(jié)果如圖2所示。

(a) 設(shè)備及材料因素

根據(jù)圖2構(gòu)建各一級(jí)指標(biāo)的決策矩陣，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化處理后，分別采用4種不同賦權(quán)方法獲取4個(gè)權(quán)重結(jié)果。對(duì)4個(gè)權(quán)重結(jié)果實(shí)施一致性檢驗(yàn)，結(jié)果顯示一致性比例大于0.1，說(shuō)明4種賦權(quán)方法的滿(mǎn)意度不一致。采用本文方法中的灰關(guān)聯(lián)度組合賦權(quán)法，利用式(7)和式(8)得到，客觀賦權(quán)法中的熵值法對(duì)于關(guān)聯(lián)影響程度最顯著。利用式(9)和式(10)得到組合權(quán)重向量，利用式(11)獲取組合權(quán)重同決策矩陣的乘積，得到各一級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)得分，結(jié)果如圖3所示。

圖3 一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)得分

依照?qǐng)D3中的數(shù)據(jù)實(shí)施組合賦權(quán)后得到7號(hào)研究對(duì)象的最終評(píng)價(jià)得分，結(jié)合本文方法中安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分，得到7號(hào)研究對(duì)象的最終評(píng)價(jià)結(jié)果，如圖4所示。分析圖4得到，7號(hào)研究對(duì)象的最終評(píng)價(jià)結(jié)果為安全等級(jí)C級(jí)。

圖4 7號(hào)研究對(duì)象最終評(píng)價(jià)結(jié)果

對(duì)比本文方法對(duì)7～15號(hào)研究對(duì)象的評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際安全等級(jí)(參考大量方法評(píng)價(jià)結(jié)果得到)，結(jié)果如圖5所示。圖5中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，本文方法評(píng)價(jià)結(jié)果與研究對(duì)象實(shí)際安全等級(jí)完全一致，由此說(shuō)明本文方法評(píng)價(jià)結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性。

圖5 研究對(duì)象評(píng)價(jià)結(jié)果

3 總結(jié)

本文研究改進(jìn)組合賦權(quán)法的裝配式建筑安全評(píng)價(jià)，利用灰關(guān)聯(lián)度改進(jìn)組合賦權(quán)法獲取裝配式建筑安全評(píng)價(jià)指標(biāo)主觀賦權(quán)與客觀賦權(quán)的綜合權(quán)重，以此為基礎(chǔ)得到安全評(píng)價(jià)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文方法的應(yīng)用效果。