基于模糊綜合模型的高層建筑工程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

郭 棟

（甘肅工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的時(shí)代背景下，建筑業(yè)面向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化轉(zhuǎn)型，建筑工程領(lǐng)域迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)［1-2］。其中，高層建筑作為現(xiàn)代化城市的主要標(biāo)志之一，其可以充分利用有限的土地資源，通過(guò)垂直擴(kuò)展來(lái)滿足城市人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)住房、商業(yè)和辦公空間的需求，在節(jié)約能源和資源、提供社會(huì)交流和互動(dòng)空間、塑造城市形象和促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，已在全國(guó)各地蓬勃發(fā)展，而且在未來(lái)還將繼續(xù)發(fā)揮重要作用［3-5］。

近年來(lái)，高層建筑工程項(xiàng)目快速發(fā)展，取得了一系列成果，為智慧城市高質(zhì)量發(fā)展提供了科技支撐、智力支持和保障服務(wù)。但是，也存在諸多亟待解決的問(wèn)題，高層建筑工程與傳統(tǒng)的工程建設(shè)相比，不僅項(xiàng)目的安全風(fēng)險(xiǎn)增加了，而且項(xiàng)目的管理難度也提高了。因此，在推動(dòng)高層建筑工程項(xiàng)目發(fā)展的同時(shí)需要進(jìn)一步加強(qiáng)安全風(fēng)險(xiǎn)管理［6-9］。

本研究以甘肅省蘭州市某高層建筑工程項(xiàng)目為例，從人為因素、物料因素、管理因素和環(huán)境因素四個(gè)方面系統(tǒng)地分析了安全風(fēng)險(xiǎn)因素，建立了安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，基于模糊綜合模型評(píng)價(jià)了安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，旨在豐富高層建筑工程項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)管理的研究方法與策略，對(duì)實(shí)現(xiàn)建筑工程高質(zhì)量發(fā)展和信息化工程建設(shè)具有重要的意義。

1 研究方法與原理

運(yùn)用模糊綜合模型進(jìn)行高層建筑工程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究過(guò)程中，首先以層次分析模型［8-11］為基礎(chǔ)建立安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)因素權(quán)重集，然后通過(guò)模糊綜合評(píng)價(jià)模型確定項(xiàng)目工程風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)［12-14］。模糊綜合評(píng)價(jià)模型是基于模糊數(shù)學(xué)理論的一種多因素綜合評(píng)價(jià)方法，可以將模糊的定性指標(biāo)因素進(jìn)行定量化，進(jìn)而對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行總體評(píng)價(jià)。其基本計(jì)算步驟如下。

①建立評(píng)價(jià)指標(biāo)因素權(quán)重集合W。

②建立評(píng)價(jià)集V。

采用“1—10”評(píng)分法建立評(píng)價(jià)集，即V=｛V1，V2，V3，V4，V5｝=｛極低風(fēng)險(xiǎn)，低風(fēng)險(xiǎn)，中風(fēng)險(xiǎn)，高風(fēng)險(xiǎn)，極高風(fēng)險(xiǎn)｝，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為｛極低風(fēng)險(xiǎn)=［0，2）；低風(fēng)險(xiǎn)=［2，4），中風(fēng)險(xiǎn)=［4，6），高風(fēng)險(xiǎn)=［6，8），極高風(fēng)險(xiǎn)=［8，10］｝。為了便于統(tǒng)計(jì)分析，分別取每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的中值作為最終得分，即｛極低風(fēng)險(xiǎn)=1；低風(fēng)險(xiǎn)=3，中風(fēng)險(xiǎn)=5，高風(fēng)險(xiǎn)=7，極高風(fēng)險(xiǎn)=9｝；

③建立模糊評(píng)價(jià)矩陣R，見(jiàn)式（1）。

④模糊綜合評(píng)價(jià)。

（ⅰ）一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)，見(jiàn)式（2）。

式中：Mi為一級(jí)模糊變換矩陣；ωyi為因素層指標(biāo)因素的權(quán)重；Ri為模糊評(píng)價(jià)矩陣。

（ⅱ）二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)，見(jiàn)式（3）。

式中：Ni為二級(jí)模糊變換矩陣；ωzi為準(zhǔn)則層指標(biāo)因素的權(quán)重；B為一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣按行依次排列組成的評(píng)價(jià)矩陣。

（ⅲ）模糊綜合評(píng)價(jià)，見(jiàn)式（4）。

式中：F為綜合評(píng)價(jià)分值。

2 高層建筑工程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)案例分析

2.1 項(xiàng)目概況

該高層建筑分類為一類高層住宅與多層公建組合建筑，結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)類型為筏板基礎(chǔ)，抗震設(shè)防烈度為8 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.2 g。地上及地下耐火等級(jí)均為一級(jí)，地下室防水等級(jí)為一級(jí)，屋面防水等級(jí)為一級(jí)。地上建筑面積為19 099.67 m2，其中住宅建筑面積為17 631.21 m2，商業(yè)建筑面積為1 122.15 m2，配套設(shè)施建筑面積為346.31 m2（地下建筑面積計(jì)入大底盤地下車庫(kù)），地下2 層（人防及地下車庫(kù)），地上31 層，建筑高度為93.10 m，有效使用年限為50年。

2.2 構(gòu)建安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

依據(jù)高層建筑工程施工特點(diǎn)及已有的研究成果，本研究從人為因素、物料因素、管理因素和環(huán)境因素四個(gè)方面建立安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系指標(biāo)，見(jiàn)表1。

表1 構(gòu)建安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系因素

2.3 工程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.3.1 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)因素權(quán)重?；趯哟畏治龇ù_定高層建筑工程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型中準(zhǔn)則層和因素層的權(quán)重值。通過(guò)15 位專家對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)因素進(jìn)行評(píng)分，獨(dú)立構(gòu)造各層次結(jié)構(gòu)的判斷矩陣，見(jiàn)表2至表6。該高層建筑工程風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)因素的權(quán)重與一致性檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表2 準(zhǔn)則層判斷矩陣

表3 人為因素判斷矩陣

表4 物料因素判斷矩陣

表5 管理因素判斷矩陣

表6 環(huán)境因素判斷矩陣

表7 各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)因素權(quán)重

根據(jù)表7 計(jì)算結(jié)果可知各安全風(fēng)險(xiǎn)因素的權(quán)重值為：

2.3.2 建立模糊評(píng)價(jià)矩陣。通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查的方式將高層建筑工程安全風(fēng)險(xiǎn)按照“極低風(fēng)險(xiǎn)、低風(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)、極高風(fēng)險(xiǎn)”五個(gè)等級(jí)進(jìn)行模糊分類，結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 高層建筑工程安全風(fēng)險(xiǎn)專家評(píng)分

對(duì)表8 中的高層建筑工程安全風(fēng)險(xiǎn)專家評(píng)分進(jìn)行歸一化處理，建立模糊評(píng)價(jià)矩陣，如下。

2.3.3 建立模糊評(píng)價(jià)矩陣。通過(guò)一級(jí)和二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)得到矩陣B和矩陣N。

則安全風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)分值為：

根據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)可以得出，該高層建筑工程項(xiàng)目的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為高風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)論

本研究以甘肅省蘭州市某高層建筑工程項(xiàng)目為例，結(jié)合項(xiàng)目環(huán)境條件特征，運(yùn)用模糊綜合模型開(kāi)展項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究，得到以下結(jié)論。

①人為因素、物料因素、管理因素和環(huán)境因素的判斷矩陣均通過(guò)了一致性檢驗(yàn)；在高層建筑工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理中不同的安全風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)整個(gè)項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)的影響程度是不同的，管理因素對(duì)整個(gè)項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)的影響程度最大，權(quán)重為0.475；其次是人為因素，權(quán)重為0.255；再次是物料因素，權(quán)重為0.163；最后是環(huán)境因素，權(quán)重為0.107。

②在12 個(gè)安全風(fēng)險(xiǎn)因素中，施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的權(quán)重為0.157，安全事故處理的權(quán)重為0.140，安全防護(hù)設(shè)施的權(quán)重為0.135，作業(yè)安全意識(shí)的權(quán)重為0.123，這四個(gè)指標(biāo)因素的權(quán)重最高，是影響整個(gè)高層建筑工程項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)管理的主控因素。

③通過(guò)模糊綜合評(píng)價(jià)法計(jì)算得到高層建筑工程項(xiàng)目的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分值為6.38，安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為高風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，文中選取的12 個(gè)高層建筑工程項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)因素和所有專家的評(píng)分具有科學(xué)性與客觀性，本研究采用的模糊綜合模型計(jì)算分析得到的結(jié)果與工程項(xiàng)目實(shí)際情況相吻合，表明該方法具有較高的準(zhǔn)確度，能夠正確用于高層建筑工程項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究。