高層建筑施工安全評(píng)價(jià)模糊理論模型的研究

李逸，王保周

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)大學(xué)，甘肅 蘭州 730021）

1 高層建筑施工安全因素

1.1 人員因素

也叫作人為因素，與施工人員有關(guān)的一切因素均屬于該范圍，如工作態(tài)度、思想、心理、知識(shí)、技能、經(jīng)驗(yàn)等，這些都會(huì)影響人員的安全行為，對(duì)其工作過程的安全性具有決定作用。

1.2 機(jī)械設(shè)施設(shè)備等因素

機(jī)械設(shè)施設(shè)備等是項(xiàng)目施工必不可少的硬件條件，涉及原材料運(yùn)輸、存放和加工利用，人員勞保，為人員提供動(dòng)力資源等各個(gè)方面，其水平、質(zhì)量、穩(wěn)定性、先進(jìn)性、耐用性、可操作性等，都與施工安全息息相關(guān)。

1.3 技術(shù)工藝因素

既包括施工是否采用了某種技術(shù)（如機(jī)械化技術(shù)、信息化技術(shù)等）和工藝（如切割工藝、支架工藝等），也包括施工人員在使用技術(shù)和工藝過程中是否合理合規(guī)等。

1.4 環(huán)境因素

（1）規(guī)章制度環(huán)境，即施工安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；（2）自然環(huán)境，既包括大風(fēng)、雨雪等此類自然環(huán)境，也包括施工過程中的通風(fēng)、隔離等人為自然環(huán)境。

2 模糊綜合評(píng)價(jià)概述

2.1 模糊綜合評(píng)價(jià)法簡介

模糊綜合評(píng)價(jià)法是根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的原理和方法來定義。在數(shù)學(xué)范疇內(nèi)，將研究對(duì)象的某些邊界問題或者因素模糊化，同時(shí)將難以界定的問題或者因素清晰化、定量化后，通過建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的一種方法。換句話闡述，此方法是針對(duì)多個(gè)因素影響下的目標(biāo)現(xiàn)象或者問題，依據(jù)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，然后得出研究問題的評(píng)價(jià)結(jié)論，這種方法能夠兼顧復(fù)雜和不同因素間的差異性。那么采用模糊評(píng)價(jià)時(shí)，第一要點(diǎn)是進(jìn)行遴選可能對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生影響的因素，然后構(gòu)成一個(gè)集合體，與此同時(shí)，需要進(jìn)行對(duì)涉及的因素賦值，構(gòu)成評(píng)價(jià)矩陣，再通過對(duì)應(yīng)的權(quán)重關(guān)系，建立一個(gè)相關(guān)性和系統(tǒng)性的評(píng)價(jià)矩陣，最終可以得出結(jié)果。根據(jù)結(jié)果比照安全等級(jí)，就可以定級(jí)。因?yàn)楦邔咏ㄖ┕み^程中涉及的多因素、多層次的復(fù)雜問題比較多，要想進(jìn)行評(píng)價(jià)效果較好，大都采用模糊綜合評(píng)判法。因?yàn)檫@個(gè)方法給定了數(shù)學(xué)模型，在實(shí)際應(yīng)用中掌握難度低，具備不可替代性，解決工程施工問題較好。針對(duì)高層建筑施工方面的安全問題而言，因?yàn)橛羞@樣一些特征，比如，工序復(fù)雜性、工程環(huán)境特殊性、施工技術(shù)高要求性等，這些存在的諸多因素可能會(huì)導(dǎo)致以上安全評(píng)價(jià)方法存在相應(yīng)的局限性。那么，研究模糊層次分析法綜合評(píng)價(jià)模型，涉及影響高層建筑施工安全評(píng)價(jià)的各種因素都需要考慮，同時(shí)，也要考慮各子指標(biāo)對(duì)隸屬指標(biāo)的影響程度，為了能使安全評(píng)價(jià)過程更加合理和高效，還需減少某些主觀因素造成的影響。

2.2 模糊綜合評(píng)價(jià)方法的特點(diǎn)

模糊綜合評(píng)價(jià)方法具備的特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面。

（1）模糊綜合評(píng)價(jià)能夠全方位地分析復(fù)雜對(duì)象。模糊綜合評(píng)價(jià)能夠全方位的分析復(fù)雜對(duì)象，比如，是考慮到高層建筑施工存在復(fù)雜的危險(xiǎn)因素，一是選擇采用該方法與復(fù)雜系統(tǒng)的情況相吻合，它能夠最大限度地描述被評(píng)價(jià)對(duì)象；二是該方法還能比較準(zhǔn)確地確定權(quán)數(shù)。在工程中，業(yè)內(nèi)人士常規(guī)把安全評(píng)價(jià)因素的權(quán)數(shù)認(rèn)定為一個(gè)整體范疇進(jìn)行研究，這是考慮到安全評(píng)價(jià)因素對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的影響程度大小來確定權(quán)重。換句話說，在高層建筑施工時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)中涉及評(píng)價(jià)因素復(fù)雜且多量時(shí)，某個(gè)因素的占比權(quán)數(shù)相對(duì)小，包含的因素間時(shí)重要程度變化程度不大。相反，通過模糊綜合評(píng)價(jià)法針對(duì)復(fù)雜的因素系統(tǒng)進(jìn)行分層，這種思維方式下，分層后的因素將會(huì)在一定程度上減少，從而可保證能根據(jù)最終的結(jié)果了解到評(píng)價(jià)目標(biāo)的重要性及隸屬度。因此，在評(píng)價(jià)目標(biāo)及結(jié)構(gòu)層次本身就具有較高復(fù)雜性的情況下，可采取模糊綜合評(píng)價(jià)方法，能夠得到較好的評(píng)價(jià)效果。

（2）模糊綜合評(píng)價(jià)法的權(quán)數(shù)具有靈活性。在分析過程中能夠靈活調(diào)整，權(quán)數(shù)屬于估價(jià)權(quán)數(shù)。以安全評(píng)價(jià)為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)不同因素可能造成的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，基于此獲得評(píng)價(jià)系統(tǒng)的估價(jià)權(quán)數(shù)。這種模式能夠滿足不同評(píng)價(jià)者的不同需求，從不同切入點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)因素的權(quán)數(shù)也是不同的，由此可見，這種定權(quán)方法極為靈活，在高層建筑施工中適用性較強(qiáng)。

（3）模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確度和可信度高。處理評(píng)價(jià)因素的復(fù)雜性和多變性，以及評(píng)價(jià)因素之間的相關(guān)性方法比較多，如果要能夠有效地解決評(píng)價(jià)因素間的相關(guān)性所造成的評(píng)價(jià)信息重復(fù)的問題，那么，這個(gè)方法是可靠和實(shí)用的。該方法可以起到這樣的效果，比如，在高層建筑施工中，在模糊綜合評(píng)價(jià)前，已經(jīng)針對(duì)安全因素的預(yù)選和篩選進(jìn)行相關(guān)處理，處理的方法和準(zhǔn)則是預(yù)先刪除與之具有較大關(guān)聯(lián)性的因素，從而得到相對(duì)準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)結(jié)果。在使用模糊綜合評(píng)價(jià)時(shí)對(duì)評(píng)價(jià)因素考慮的不夠充分，那么評(píng)價(jià)結(jié)果的區(qū)分度就會(huì)影響比較大，造成的評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確度和可信度就低。

2.3 模糊綜合評(píng)價(jià)的可行性

（1）模糊綜合評(píng)價(jià)法本身具有特殊性。它和其他概率法、統(tǒng)計(jì)法存在本質(zhì)不同，其屬于模糊數(shù)學(xué)領(lǐng)域，能夠切實(shí)指導(dǎo)具體工程中綜合評(píng)價(jià)工作的開展。自該方法提出至今，其所依據(jù)的始終是模糊數(shù)學(xué)相關(guān)理論，利用應(yīng)用關(guān)系形成原理，通過模糊因素邊界，定量難以定量的因素以建立模型從而發(fā)揮作用。

（2）在高層建筑施工時(shí)，很難界定安全與危險(xiǎn)之間的清晰界限，因此存在安全風(fēng)險(xiǎn)。這種不明確的中間狀態(tài)通常認(rèn)為是具有模糊性。因此，從抽象的角度出發(fā)，轉(zhuǎn)變評(píng)價(jià)模式，自然就引入這個(gè)方法，這種模糊性在模糊數(shù)學(xué)上叫作“隸屬度”，它是確保定量精準(zhǔn)的重要因素。根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系可知，在高層建筑施工安全評(píng)價(jià)中是可以使用模糊綜合評(píng)價(jià)方法的。

（3）高層建筑施工安全評(píng)價(jià)需要大量、復(fù)雜的因素支持，如人員安全因素、環(huán)境安全因素、機(jī)械設(shè)施設(shè)備等。很多因素量化起來難度較大，所以不得不借助“較安全”“有一定危險(xiǎn)性”等模糊說法來表達(dá)等級(jí)概念并進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。還有些因素受外界環(huán)境的影響具有偶然性，無規(guī)律性可循。所以，最重要的是對(duì)模糊信息資料進(jìn)行量化處理和綜合評(píng)價(jià)。因?yàn)樵谑┕み^程中工程人員對(duì)某些影響因素的理解和觀點(diǎn)不一致，不能單一地用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法確定這些因素的數(shù)量值。所以，需要利用模糊綜合評(píng)價(jià)原理對(duì)高層建筑施工安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，這就說明模糊綜合評(píng)價(jià)法是適用的、可行的。

3 模糊綜合評(píng)價(jià)法的基本程序

模糊綜合評(píng)價(jià)主要是在建立等級(jí)模糊子集的基礎(chǔ)上，先量化目標(biāo)評(píng)價(jià)物，而后結(jié)合模糊變換原理，以綜合評(píng)價(jià)不同指標(biāo)的一種方法，其常規(guī)流程如下：（1）結(jié)合工程實(shí)情構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，即明確要評(píng)價(jià)的各個(gè)因素。（2）構(gòu)建評(píng)價(jià)等級(jí)論域。也就是構(gòu)建等級(jí)集合，每個(gè)等級(jí)都有對(duì)應(yīng)的模糊子集，論域的構(gòu)建有利于模糊綜合評(píng)價(jià)得到模糊評(píng)判向量的結(jié)果，根據(jù)該結(jié)果能夠了解到目標(biāo)評(píng)價(jià)物對(duì)評(píng)語等級(jí)的隸屬度情況，這些信息都包含在模糊向量結(jié)果中。（3）構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣。這需要先評(píng)價(jià)選擇的因素。也就是形成等級(jí)模糊子集后，著手量化目標(biāo)評(píng)價(jià)物的各個(gè)因素，通過每個(gè)因素來判斷目標(biāo)評(píng)價(jià)物對(duì)不同等級(jí)模糊子集的隸屬度。（4）確定評(píng)價(jià)因素的模糊權(quán)向量。這一步可用的方法并不少，通常目標(biāo)評(píng)價(jià)物受各個(gè)評(píng)價(jià)因素的影響程度是不同的，所以應(yīng)先確定模糊權(quán)向量再合成。模糊綜合評(píng)價(jià)中，一般用模糊方法來確定，并且在合成前統(tǒng)一化。（5）需要得出模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量，這是很關(guān)鍵和重要的一步。一般是通過模糊向量實(shí)現(xiàn)各個(gè)因素的綜合，以此呈現(xiàn)出目標(biāo)評(píng)價(jià)物對(duì)各等級(jí)模糊子集的整體隸屬度。（6）分析模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量。單個(gè)目標(biāo)評(píng)價(jià)物的模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果都通過對(duì)應(yīng)的模糊向量表現(xiàn)出來，而其他方法則是通過綜合評(píng)價(jià)值表現(xiàn)出來的，由此可見，模糊綜合評(píng)價(jià)法是非常有應(yīng)用優(yōu)勢的。

綜上所述可以得知，6 個(gè)基本程序在模糊綜合評(píng)價(jià)法中的重要程度是不同的，占據(jù)核心作用是（3）和（5），原因是第三步主要是得到隸屬度，基于高層建筑應(yīng)用背景，在主觀層面確定要采用的科學(xué)方法，同時(shí)工作量也比較大。而第五步主要是綜合評(píng)價(jià)每個(gè)模糊因素的評(píng)價(jià)結(jié)果，能夠凸顯模糊綜合評(píng)價(jià)的優(yōu)勢。

4 建立多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型

模糊綜合評(píng)價(jià)理論上包括一級(jí)模型和多級(jí)模型兩個(gè)分級(jí)。在高層建筑施工安全評(píng)價(jià)中，因素之間存在復(fù)雜的關(guān)系，比如，是相互之間是并列的因素，或者是因果的因素，根據(jù)數(shù)學(xué)模型對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的分析，這些因素間存在著不同的層次級(jí)別關(guān)系。如果針對(duì)這種情況，若采用一級(jí)模型，評(píng)價(jià)結(jié)果會(huì)出現(xiàn)偏差，會(huì)無法解決有關(guān)的問題。另外，若將各個(gè)層次的因素集中在同一層次，那么，評(píng)價(jià)結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重誤差。由于施工過程中可能出現(xiàn)各種各樣的問題，所以采用多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)比較合適，其數(shù)學(xué)模型能夠?qū)⒛繕?biāo)評(píng)價(jià)物各個(gè)因素的層次性體現(xiàn)出來，且能夠避免因素過多而無法分配權(quán)重的問題，相比單層次模型評(píng)價(jià)的結(jié)果準(zhǔn)確程度要高。

4.1 模糊合成算子的選擇

高層建筑施工安全性不但要考慮整體性，還需兼顧各個(gè)相關(guān)因素的交叉性，對(duì)其安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，需要有序地、系統(tǒng)地進(jìn)行，不僅要考慮每個(gè)環(huán)節(jié)的安全，也要考慮整體的安全。因此，確定科學(xué)的算子是開展模糊評(píng)價(jià)工作必不可少的環(huán)節(jié)。

4.2 安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重確定

權(quán)重是一個(gè)“風(fēng)向標(biāo)”，在高層建筑施工安全評(píng)價(jià)中，能夠衡量考慮的相關(guān)因素之間的重要程度，也可以理解為一種效益相對(duì)另一種效益的占比情況。它所承載的是與安全綜合評(píng)價(jià)有關(guān)的關(guān)鍵信息，其確定，主要以因素的相對(duì)重要性，也就是每個(gè)因素影響綜合評(píng)價(jià)的程度為依據(jù)。構(gòu)建安全評(píng)價(jià)因素體系時(shí)，每個(gè)因素都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)果，其各自的重要程度不同，給最終的評(píng)價(jià)目標(biāo)及系統(tǒng)功能造成的影響也存在區(qū)別。在最終評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，對(duì)因素模糊的子集權(quán)重進(jìn)行分析，凸顯出對(duì)綜合評(píng)判有直接影響的結(jié)果。確定權(quán)重常用的方法包括Delphi 法、專家調(diào)查法、層次分析法、主成分分析法等。結(jié)合確定的權(quán)重，能夠清晰地看到多個(gè)評(píng)價(jià)因素的層次性，這說明可以通過層次分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重值。

5 安全評(píng)價(jià)模型建立

由上述分析可知，高層建筑現(xiàn)場施工安全評(píng)價(jià)涉及多個(gè)因素，有不同層次，進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)依據(jù)加權(quán)平均原則來建立評(píng)價(jià)模型，有利于體現(xiàn)出高層建筑施工安全評(píng)價(jià)的級(jí)別。通常包括五級(jí)，即很安全、較安全、一般安全、不安全、很危險(xiǎn)。用評(píng)價(jià)集表示就是：評(píng)價(jià)集={V1,V2,V3,V4,V5}。V1：很安全。表示高層建筑施工現(xiàn)狀整體很安全。V2：較安全。表示高層建筑施工現(xiàn)狀相對(duì)來說較安全。V3：一般安全。表示高層建筑施工現(xiàn)狀安全性比較正常，沒有太大的危險(xiǎn)。

V4：不安全。表示高層建筑施工現(xiàn)狀存在安全隱患，或出現(xiàn)了一些安全問題。

V5：很危險(xiǎn)。表示高層建筑施工現(xiàn)狀處于較高的危險(xiǎn)狀態(tài)。

6 結(jié)語

在理順高層建筑施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建思路的基礎(chǔ)上，分析模糊綜合評(píng)價(jià)的優(yōu)勢，接著研究其在高層建筑施工安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用，以安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系為依據(jù)構(gòu)建計(jì)算模型，對(duì)模糊變換算子及其使用范圍進(jìn)行分析，確定相適應(yīng)的運(yùn)算模型，對(duì)建立高層建筑施工安全評(píng)價(jià)模型具有一定的指導(dǎo)意義。