基于FAHP-FCE的超高層建筑施工項(xiàng)目安全管理風(fēng)險評價研究

摘要：超高層建筑施工項(xiàng)目技術(shù)難度大、工期長、涉及專業(yè)多，存在的風(fēng)險因素較多，事故后果一般比較嚴(yán)重。傳統(tǒng)安全管理風(fēng)險評價方法無法做出較為客觀的定性定量評價，因此，首先基于FAHP-FCE的超高層建筑施工安全管理風(fēng)險評價方法，利用FAHP法改進(jìn)傳統(tǒng)AHP方法主觀賦權(quán)的缺點(diǎn)；其次，采用模糊綜合評價（FCE法）對安全管理風(fēng)險進(jìn)行定性定量評價，兩者相結(jié)合降低其他因素的影響；最后，結(jié)合上海某超高層項(xiàng)目案例，客觀評價項(xiàng)目階段性安全管理風(fēng)險情況，明確風(fēng)險分級管控清單，最終使得項(xiàng)目平穩(wěn)交付，證明該方法的有效性。

關(guān)鍵詞：超高層建筑；施工項(xiàng)目；模糊評價法；模糊層次分析法；安全管理評價

0 引言

超高層建筑施工項(xiàng)目設(shè)計(jì)復(fù)雜，施工技術(shù)難度大，建設(shè)周期長，需要協(xié)調(diào)的專業(yè)隊(duì)伍數(shù)量較多，存在的風(fēng)險因素種類多，一旦發(fā)生事故，造成的后果通常比較嚴(yán)重，安全管理難度極大。

在安全管理評價理論研究方面，國內(nèi)外眾多學(xué)者提出了多種評價方法，如Entropy熵權(quán)法、AHP層次分析法、FCE模糊評價法、基于ANP的物元計(jì)算法等，這些方法各具優(yōu)點(diǎn)。本研究結(jié)合已有的研究成果，按照雙重預(yù)防機(jī)制中將風(fēng)險分級管控項(xiàng)目排在排查治理之前的要求，基于事故綜合致因“4M理論”建立評價模型，對超高層建筑施工項(xiàng)目安全管理風(fēng)險進(jìn)行評價，并結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，提出相應(yīng)的管控措施，明確風(fēng)險分級管控清單，促使項(xiàng)目管理重點(diǎn)明確，能按照相應(yīng)清單明確監(jiān)督重點(diǎn)，最終使得項(xiàng)目平穩(wěn)交付。

1 研究方法

1.1 模糊層次分析法

模糊層次分析法（FAHP）是一種定性與定量相結(jié)合的方法（主觀定性、客觀定量），將一個復(fù)雜問題看成一個由下而上的層次遞推系統(tǒng)，并賦予其模糊數(shù)學(xué)特征，使得分析結(jié)果更加科學(xué)合理。

1.1.1 建立模糊互補(bǔ)判斷矩陣

基于評價指標(biāo)體系中各指標(biāo)的重要程度構(gòu)造模糊互補(bǔ)判斷矩陣A，將元素設(shè)為a_ij，則矩陣公式如下

A=a_ij（i，j=1，2，…，n）（1）

為了使任意兩個元素的相對重要程度得到定量描述，規(guī)定相對重要性標(biāo)度取值范圍為0.1～0.9，且均為1位小數(shù)，相對重要性標(biāo)度取值表見表1。

元素i對元素j的重要性是f_ij，則元素j對元素i的重要性為f_ji=1－f_ij

對同層次因素進(jìn)行兩兩比較，得到模糊互補(bǔ)判斷矩陣，即

模糊判斷矩陣的一致性反映了人們思維的一致性，這里的“兩兩比較”即是專家賦值的過程。

1.1.2 計(jì)算因素相對重要性

對模糊互補(bǔ)判斷矩陣的行求和，得到其行和a_i，即

從而計(jì)算得到模糊一致矩陣B，即

1.1.3 計(jì)算權(quán)向量

為統(tǒng)一計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，按照不同層級對指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重歸一化計(jì)算，得到各層次排序向量W_i，即

式中，WZ_ij表示指標(biāo)差對目標(biāo)層的各個權(quán)重；W_i表示第i個指標(biāo)對目標(biāo)層的相對權(quán)重；wⁱ_j表示第j個指標(biāo)對第i個指標(biāo)的相對權(quán)重。

1.1.4 一致性檢驗(yàn)

為判斷權(quán)重值計(jì)算是否合理，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。應(yīng)當(dāng)計(jì)算矩陣A和B的相容性指標(biāo)，即

當(dāng)相容性指標(biāo)小于0.1時，認(rèn)為一致性檢驗(yàn)通過。

1.1.5 組合權(quán)重計(jì)算

令組合權(quán)重為Q，則Q=X_i×X_ij，代表二級指標(biāo)在全局的權(quán)重值。

1.2 模糊綜合評價法

模糊綜合評價法是在模糊環(huán)境下考慮多因素的影響，對事物做出綜合決策的方法。通過此方法的評價結(jié)果清晰、系統(tǒng)性強(qiáng)，適合解決各種非確定性問題。

1.2.1 構(gòu)建評價指標(biāo)與評語集

模糊綜合評價法的首要任務(wù)是構(gòu)建評價指標(biāo)與評語集。假設(shè)有m個評價指標(biāo)，則評價指標(biāo)論域設(shè)為U={u₁，u₂，…，u_m}。假設(shè)有n個評語，則評語集論域?yàn)閂={v₁，v₂，…，v_m}。本研究依據(jù)安全管理風(fēng)險等級為基本評語集，由此得到超高層建筑施工項(xiàng)目安全管理風(fēng)險評價評語集，見表2。采用區(qū)間中位數(shù)作為反應(yīng)評語等級的系數(shù)，即本評價方法評語集向量為V=（95，85，75，65，30）^T。

按照綜合事故致因理論，從人、環(huán)境、物、管理4個方面進(jìn)行分析，構(gòu)建一級指標(biāo)層，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際構(gòu)建二級指標(biāo)層。

1.2.2 構(gòu)建模糊綜合評價矩陣

采用專家打分法，計(jì)算各層級權(quán)重值，得到指標(biāo)層與目標(biāo)層的模糊指標(biāo)集W={w₁，w₂，…，w_n}。其中，w_i為對應(yīng)層級的權(quán)重值，以此得到模糊一致關(guān)系矩陣R，即

式中，R=（r_i1，r_i2，…，r_in）表示第i個準(zhǔn)則的單因素評價；r_ij表示第j個因素的評價。

利用權(quán)向量矩陣W與模糊一致關(guān)系矩陣R相乘構(gòu)建模糊綜合評判矩陣Q；由模糊綜合評判矩陣Q和評語集向量V相乘得到超高層建筑施工安全管理風(fēng)險評價的FAHP-FCE模型定量綜合評價結(jié)果，公式如下

Q=WR（8）

Z=QV（9）

2 實(shí)例分析

2.1 項(xiàng)目概況及應(yīng)用情況

上海某超高層項(xiàng)目位于上海市楊浦區(qū)，工期999d，總占地面積2.70萬m²，總建筑面積18.86萬m²。項(xiàng)目含1棟超高層辦公塔樓建筑，地上32層，地下3層，建筑高度149m，標(biāo)準(zhǔn)層層高4.50m；1棟高層辦公塔樓建筑，地上19層，地下3層，建筑高度90.50m（至建筑大屋面），標(biāo)準(zhǔn)層層高4.50m。塔樓裙房部分首層層高7m，主要功能為辦公大堂，西側(cè)為會議入口大堂；二層層高5.60m，為大堂空間上空，西側(cè)為部分展示空間；三層層高5.20m，主要為辦公配套會議部分；四層層高5.20m，主要為辦公配套員工食堂及食堂后勤備餐。商業(yè)部分沿楊樹浦路展開，由4棟單體組成，3棟為新建建筑結(jié)合歷史元素設(shè)計(jì)，1棟為1#樓保留建筑，由業(yè)主委托另行修繕設(shè)計(jì)，新建商業(yè)共4層，標(biāo)準(zhǔn)層層高4.50m。

由于項(xiàng)目占地面積大，工期較長，且施工難度高，其屬于公司重點(diǎn)項(xiàng)目。自項(xiàng)目伊始，公司相關(guān)部門都給予了重點(diǎn)關(guān)注。為切實(shí)做好項(xiàng)目雙控機(jī)制建設(shè)工作，公司抽調(diào)專業(yè)技術(shù)人員研究并制定方法，進(jìn)行項(xiàng)目的超高層安全管理風(fēng)險評價研究。一方面能夠較為客觀地對項(xiàng)目安全管理工作現(xiàn)狀進(jìn)行評定，敦促項(xiàng)目查漏補(bǔ)缺；另一方面，能夠明確項(xiàng)目安全管理重點(diǎn)，激發(fā)項(xiàng)目安全生產(chǎn)的主觀能動性。

2.2 項(xiàng)目安全評價指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)建立

本次研究邀請了5名專家成立專家組，進(jìn)行指標(biāo)賦值。由公司技術(shù)部門、安全管理部門各抽調(diào)8人，與專家組共同成立21人的研討組，進(jìn)行模糊評價階段的打分。

按照綜合事故致因理論，令目標(biāo)層為X，構(gòu)建超高層建筑施工項(xiàng)目安全管理風(fēng)險評價模型，如圖1所示。

2.3 計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

由專家組成員采用頭腦風(fēng)暴法進(jìn)行賦值，隨后采用算數(shù)平均法分別求出一級指標(biāo)層、二級指標(biāo)層權(quán)重得分。

2.3.1 一級指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

經(jīng)算數(shù)平均后，專家組一級指標(biāo)賦值情況，見表3。

經(jīng)計(jì)算，其相容性指標(biāo)I=0.062 8<0.1，其矩陣賦值一致性檢驗(yàn)通過，則

X=0.50.70.60.60.30.50.60.40.40.40.50.40.40.60.60.5=（X₁，X₂，X₃，X₄）

=（0.283 3，0.233 3，0.225 0，0.258 3）。

2.3.2 二級指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

按照此方法計(jì)YpJpVw8WwQLZ70h6C6m3VvreOYuFCFHDGdU73Qto+6k=算得出二級指標(biāo)權(quán)重。分別如下：

（1）人的因素。權(quán)重矩陣如下

X₁=0.50.60.30.40.40.50.40.60.70.60.50.60.60.40.40.5=（X₁₁，X₁₂，X₁₃，X₁₄）

=（0.233 3，0.241 7，0.283 3，0.241 7）

經(jīng)計(jì)算，權(quán)重矩陣如下其相容性指標(biāo)I=0.071 5<0.1，一致性檢驗(yàn)通過。

（2）物的因素。權(quán)重矩陣如下

X₂=0.50.30.40.40.70.50.40.50.60.60.50.40.60.50.60.5=（X₂₁，X₂₂，X₂₃，X₂₄）

=（0.216 7，0.258 3，0.258 3，0.266 7）

經(jīng)計(jì)算，其相容性指標(biāo)I=0.057 6<0.1，一致性檢驗(yàn)通過。

（3）環(huán)境因素。權(quán)重矩陣如下

X₃=0.50.60.60.30.40.50.30.20.40.70.50.40.70.80.60.5=（X₃₁，X₃₂，X₃₃，X₃₄）

=（0.250 0，0.200 0，0.250 0，0.300 0）

經(jīng)計(jì)算，其相容性指標(biāo)I=0.087 2<0.1，一致性檢驗(yàn)通過。

（4）管理因素。權(quán)重矩陣如下

X₄=0.50.60.80.70.40.50.70.60.20.30.50.40.30.40.60.5=（X₄₁，X₄₂，X₄₃，X₄₄）

=（0.300 0，0.266 7，0.200 0，0.233 3）

經(jīng)計(jì)算，其相容性指標(biāo)I=0.083 1<0.1，一致性檢驗(yàn)通過。

2.3.3 組合權(quán)重計(jì)算

局部權(quán)重計(jì)算后，與對應(yīng)上一層級的指標(biāo)權(quán)重相乘，得到全局權(quán)重，又稱組合權(quán)重，組合權(quán)重計(jì)算表見表4。

2.4 模糊綜合評價

2.4.1 小組打分

由研討組成員對項(xiàng)目在某個特定施工階段的安全管理情況進(jìn)行打分，統(tǒng)計(jì)其打分情況，累加在對應(yīng)指標(biāo)因素的相應(yīng)風(fēng)險等級下，按照評語集向量V=（95，85，75，65，30）^T得出小組打分情況，見表5。

2.4.2 隸屬度轉(zhuǎn)化

按照模糊評價法定義進(jìn)行數(shù)據(jù)隸屬度轉(zhuǎn)化，隸屬度轉(zhuǎn)化見表6。

以一級指標(biāo)人的因素X₁為例。

從隸屬度轉(zhuǎn)化表得知，人的因素X₁模糊一致關(guān)系矩陣為

R₁=（X₁₁，X₁₂，X₁₃，X₁₄）

=0.190 50.476 20.238 10.095 20.285 70.428 60.238 10.047 60.285 70.476 20.190 50.047 60.095 20.714 30.142 90.047 6 0000

已知二級指標(biāo)權(quán)重向量X₁=（0.233 3，0.241 7，0.283 3，0.241 7），由式（8）得出Q₁=R₁×X₁=（0.217 5，0.522 2，0.201 6，0.058 7，0），同理得出其他因素模糊綜合評判矩陣值為：Q₂=（0.301 2，0.546 0，0.092 9，0.059 9，0）；Q₃=（0.307 1，0.516 7，0.095 2，0.081 0，0）；

Q₄=（0.204 8，0.444 4，0.255 6，0.095 2，0）；

則模糊一致關(guān)系矩陣

R=0.217 50.522 20.201 60.058 70.301 20.546 00.092 90.059 90.307 10.516 70.095 20.081 00.204 80.444 40.255 60.095 2 0000

由式（8）得出總的模糊綜合評價矩陣值Q=X×R=（0.253 9，0.506 4，0.166 1，0.07E/2jQMLk0seEH3fh3kandw==3 4，0），再由式（9）得出該項(xiàng)目當(dāng)前階段的安全管理風(fēng)險評價最終結(jié)果Z=QV=（0.253 9，0.506 4，0.166 1，0.073 4，0）×（95，85，75，65，30）^T=84.39。

該分?jǐn)?shù)處于［80，90）區(qū)間內(nèi)，可見項(xiàng)目當(dāng)前階段處于低風(fēng)險狀態(tài)，安全措施基本可控，發(fā)生事故的概率較低。

3 結(jié)語

（1）該項(xiàng)目安全管理評價結(jié)果為低風(fēng)險，該項(xiàng)目在人員、材料及設(shè)備設(shè)施、環(huán)境、管理體系上充分進(jìn)行了安全策劃，在建設(shè)過程中嚴(yán)格落實(shí)了

各項(xiàng)安全技術(shù)措施，安全文明施工標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)程度高，確保了項(xiàng)目平穩(wěn)有序推進(jìn)，驗(yàn)證了本文研究方法的評定結(jié)果與項(xiàng)目實(shí)際相符。

（2）通過構(gòu)建FAHP與FCE相結(jié)合的超高層建筑施工項(xiàng)目安全管理風(fēng)險評價模型，本文提供了一種定性定量的評價方法，為類似超高層項(xiàng)目安全管理評價提供了依據(jù)。在建立評價模型時，本文與事故綜合致因理論相結(jié)合；在進(jìn)行權(quán)重確定時，充分考慮了超高層建筑施工項(xiàng)目的特點(diǎn)，促使評價模型更貼近實(shí)際，結(jié)果更合理可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]曾旭明，朱盛延，王浩，等.基于FAHP-FCE的地下管道運(yùn)維階段環(huán)境影響評價體系研究[J].水利與建筑工程學(xué)報，2023，21（3）：1-7.

[2]林燕紫.基于FAHP-FCE的市政項(xiàng)目施工階段環(huán)境影響評價體系研究[J].項(xiàng)目管理技術(shù)，2023，21（10）：131-136.

[3]馬慶春，張繼旺，張來斌.基于FAHP-FCE模型的加油站安全評析[J].安全，2014，35（6）：18-21，26.

[4]張志雄，葉雪云，殷志強(qiáng)，等.基于FAHP法的連續(xù)多跨渡槽拆除爆破安全評價[J].中國安全科學(xué)學(xué)報，2020，30（11）：67-74.

[5]史丹青.基于熵權(quán)-FAHP的設(shè)計(jì)院主導(dǎo)EPC模式風(fēng)險評價研究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2021，42（S1）：132-135.

[6]姬東朝，宋筆鋒，喻天翔.模糊層次分析法及其在設(shè)計(jì)方案選優(yōu)中的應(yīng)用[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2006，（11）：1692-1694，1755.

[7]李磊，李世銀，何武杰，等.基于EM和FAHP的建筑施工項(xiàng)目應(yīng)急能力評價[J].西安科技大學(xué)學(xué)報，2020，40（4）：572-579.

[8]冀耀樑，楊金平，閆亮.基于FAHP-熵權(quán)法的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)評價研究[J].當(dāng)代化工研究，2024（3）：95-98.

[9]曹功立.基于FAHP-FCE模型的高層建筑火災(zāi)風(fēng)險評估研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2013.

[10]張英.基于模糊層次分析-模糊綜合評價模型的應(yīng)用研究[D].安慶：安慶師范大學(xué)，2022.

[11]楊亞芬.基于FAHP和SEM的高層建筑施工安全評價研究[D].南昌：華東交通大學(xué)，2023.

收稿日期：2024-05-28

作者簡介：

荊澤濤（1993—），男，注冊安全工程師，業(yè)務(wù)經(jīng)理，研究方向：建筑施工安全管理理論研究。