國內(nèi)外裝配式建筑施工安全管理研究綜述

摘要：以中國知網(wǎng)和Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫（2015—2023年）中有關(guān)裝配式建筑施工安全的387篇文獻(xiàn)為研究對象，采用文獻(xiàn)計(jì)量法探索裝配式建筑施工安全領(lǐng)域的文獻(xiàn)外部特征及研究主題情況。研究結(jié)果表明：根據(jù)外部特征，研究文獻(xiàn)發(fā)表量呈現(xiàn)逐步上升趨勢，與國外相比，國內(nèi)研究領(lǐng)域核心作者群已經(jīng)逐漸涌現(xiàn)，但學(xué)者之間交流與合作相對較少；根據(jù)研究選題，歸納出裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)因素識別、施工安全等級劃分、施工安全集成先進(jìn)技術(shù)三個(gè)研究主題，并針對三個(gè)階段現(xiàn)有研究的不足，提出裝配式建筑施工安全管理領(lǐng)域可拓展的方向。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑；施工安全；安全管理；文獻(xiàn)計(jì)量

0 引言

針對建筑業(yè)高能耗和污染大的特點(diǎn)，我國政府近年來大力發(fā)展裝配式建筑，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。住建部“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃提出，到2025年裝配式建筑占當(dāng)年城鎮(zhèn)新建建筑面積的比重將超過30%。目前，從我國的發(fā)展來看，裝配式建筑已從高速發(fā)展階段轉(zhuǎn)為高質(zhì)量發(fā)展階段^[1]。裝配式建筑具有節(jié)約資源、高效生產(chǎn)等優(yōu)勢^[2]，但裝配式建筑在我國發(fā)展時(shí)間較短，施工技術(shù)和管理手段尚未成熟，存在著許多安全隱患。國外對裝配式建筑施工安全管理的研究已經(jīng)形成了一套比較完善的體系，涵蓋從政策法規(guī)到實(shí)際操作的各個(gè)方面。這些研究成果可以為我國裝配式建筑的發(fā)展提供寶貴的借鑒和參考。

文獻(xiàn)計(jì)量分析是通過對學(xué)術(shù)文獻(xiàn)進(jìn)行量化分析，以揭示研究領(lǐng)域發(fā)展規(guī)律的文獻(xiàn)分析方法^[3]。采用定量分析的形式，探究研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢、熱點(diǎn)問題和研究者合作情況等。因此，采用文獻(xiàn)計(jì)量分析的方法，總結(jié)和學(xué)習(xí)國內(nèi)外裝配式建筑施工安全的研究思路和研究結(jié)論，有利于降低裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)裝配式建筑高質(zhì)量發(fā)展。

1 數(shù)據(jù)來源及發(fā)文量趨勢

1.1 數(shù)據(jù)來源與收集

以中國知網(wǎng)（CNKI）和Web of Science（WOS）核心合集為數(shù)據(jù)庫，對裝配式建筑施工安全的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析。在CNKI和WOS中分別以“裝配式建筑”“施工安全”和“Prefabricated Construction”“Construction Safety”為關(guān)鍵詞，對2015—2023年的國內(nèi)外文獻(xiàn)進(jìn)行檢索，經(jīng)過人工篩選除去國際會議論文、報(bào)道及與研究角度不符的相關(guān)文獻(xiàn)，共檢索到中文文獻(xiàn)317篇、外文文獻(xiàn)70篇，共計(jì)387篇。

1.2 發(fā)文量趨勢

以年為單位，按照發(fā)文年度，統(tǒng)計(jì)每年發(fā)文量，對檢索文獻(xiàn)進(jìn)行總體發(fā)文趨勢分析。合并相近詞匯，最終得到2015—2023年國內(nèi)外裝配式建筑施工安全發(fā)文量趨勢圖，如圖1所示。

2016年，陳偉等^[4]發(fā)表了裝配式建筑工程施工安全灰色聚類測評模型文獻(xiàn)后，此后三年內(nèi)國內(nèi)發(fā)文量急劇增加，這與2016年國家開始政策性推廣裝配式建筑有關(guān)。近5年該領(lǐng)域研究熱度持續(xù)升溫。其中2018—2022年中文發(fā)文量增長迅猛，而英文文獻(xiàn)發(fā)文量較少，增長趨勢稍微緩慢。

2 研究方法

采用共詞分析法計(jì)量方法梳理裝配式建筑施工安全的研究成果。結(jié)合CiteSpace和VOSviewer計(jì)量工具對樣本文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行提取分析，可以提取出在文獻(xiàn)中頻繁共現(xiàn)的關(guān)鍵詞，從而揭示出研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題、關(guān)鍵主題和研究趨勢^[5]。

國內(nèi)學(xué)者已將文獻(xiàn)計(jì)量工具運(yùn)用于裝配式建筑施工安全研究領(lǐng)域^[6-7]，并對文獻(xiàn)的作者、發(fā)表期刊、機(jī)構(gòu)合作情況以及文獻(xiàn)的共現(xiàn)詞、突現(xiàn)詞等外部特征進(jìn)行了分析。除了分析這些外部特征，還需對文獻(xiàn)的內(nèi)容進(jìn)行深度挖掘，了解該領(lǐng)域研究成果之間存在的邏輯關(guān)系，構(gòu)建該研究領(lǐng)域的知識框架。

3 結(jié)果分析

3.1 文獻(xiàn)的外部特征

3.1.1 發(fā)文機(jī)構(gòu)及期刊類型

運(yùn)用CiteSpace對統(tǒng)計(jì)樣本進(jìn)行可視化分析，國內(nèi)外裝配式建筑施工安全主要發(fā)文機(jī)構(gòu)及中心度見表1。中心度大小表示在該領(lǐng)域的研究情況。在中文文獻(xiàn)發(fā)文機(jī)構(gòu)和外文文獻(xiàn)發(fā)文機(jī)構(gòu)中，發(fā)文量較高的均為高等院校，其中沈陽建筑大學(xué)管理學(xué)院和China Univ Min amp; Technol院校在該研究領(lǐng)域發(fā)文量最多。在中文文獻(xiàn)發(fā)文機(jī)構(gòu)中可看出，國內(nèi)企業(yè)在實(shí)際項(xiàng)目中也逐漸重視對裝配式建筑施工安全管理的研究。從整體研究看，我國高等院校在裝配式建筑施工安全研究中位于主導(dǎo)地位。

將關(guān)鍵詞數(shù)量設(shè)置為30，國內(nèi)文獻(xiàn)共計(jì)節(jié)點(diǎn)N=180，連線E=37條；國外文獻(xiàn)共計(jì)節(jié)點(diǎn)N=82，連線E=64條，得到國內(nèi)裝配式建筑施工安全研究機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖，如圖2所示。國外裝配式建筑施工安全研究機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖，如圖3所示。圖中圓圈大小代表關(guān)鍵詞頻次，圓圈越大，頻次越大。由圖2和圖3可知，裝配式建筑施工安全研究存在跨校合作、校企合作、企業(yè)合作的特點(diǎn)，這說明裝配式建筑同其他產(chǎn)業(yè)相比，技術(shù)要求更高，專業(yè)性更強(qiáng)，在理論研究過程中更加注重與實(shí)際工程項(xiàng)目的結(jié)合^[8]。

國內(nèi)外裝配式建筑施工安全主要期刊分布見表2。從發(fā)文期刊上來看，該領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)布的期刊相對分散。其中，《建筑安全》《陶瓷》《項(xiàng)目管理技術(shù)》及《中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)》這4本期刊所發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)占國內(nèi)樣本數(shù)量的20%，其中研究內(nèi)容主要集中于施工過程風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、施工安全影響因素研究及施工風(fēng)險(xiǎn)管控等方面。而外文文獻(xiàn)發(fā)表期刊相對集中，相關(guān)文獻(xiàn)主要集中在Buildings和Journal of Construction Engineering and Management等期刊。國外除了關(guān)注風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)及影響因素，近幾年的研究中更加注重施工管理過程與BIM、IoT、AI等先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合^[9]。

3.1.2 研究作者及合作網(wǎng)絡(luò)分析

運(yùn)用VOSviewer進(jìn)行可視化分析，可得國內(nèi)外裝配式建筑施工安全研究作者合作共現(xiàn)圖譜，如圖4所示。從國內(nèi)作者合作共現(xiàn)圖譜中可以看出，整個(gè)領(lǐng)域中常春光為主要的參與者，而其他的作者之間的合作關(guān)系相對較小。對比WOS，發(fā)文量較多為Wang，且在外文文獻(xiàn)當(dāng)中，作者之間聯(lián)系較為頻繁，合作關(guān)系比中文文獻(xiàn)中的作者更為復(fù)雜。

3.1.3 關(guān)鍵詞突現(xiàn)對比分析

關(guān)鍵詞突現(xiàn)是指在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)表的文章中最能代表文本內(nèi)容的關(guān)鍵詞，橫線標(biāo)記表示關(guān)鍵詞出現(xiàn)的起始時(shí)間和終止時(shí)間，橫線標(biāo)記越長，說明該關(guān)鍵詞越熱門，起始時(shí)間越晚，意味著該研究方向越新^[10]。

國內(nèi)外裝配式建筑施工安全突現(xiàn)詞見表3和表4。由表3可知，國內(nèi)“風(fēng)險(xiǎn)管理”早在2015年已出現(xiàn)，這一時(shí)期國內(nèi)對裝配式建筑的研究熱度開始升溫。隨著國家政策出臺與支持，該領(lǐng)域的研究逐漸深入，如“安全隱患”“安全評價(jià)”等表明國內(nèi)學(xué)者對裝配式建筑施工安全的研究更加深入。近幾年研究熱點(diǎn)有“吊裝施工”和“風(fēng)險(xiǎn)評估”等，其中“吊裝施工”是近幾年該領(lǐng)域關(guān)注重點(diǎn)。

由表4可知，國外“safety performance（安全行為）”“BIM（建筑信息模型）”關(guān)鍵詞分別突現(xiàn)于2017年和2018年，近兩年國外學(xué)者已經(jīng)對安全行為、建筑施工可視化展開了研究；隨著研究領(lǐng)域及視角的開拓，近幾年“simulation（仿真）”“technology（技術(shù)）”等研究內(nèi)容逐漸成為關(guān)注熱點(diǎn)，更多學(xué)者將裝配式建筑施工與先進(jìn)技術(shù)結(jié)合進(jìn)行了研究。

3.2 裝配式建筑施工安全關(guān)鍵主題研究分析

2015年，Maryam等^[11]通過調(diào)查美國建筑業(yè)的傷亡率，探究出美國裝配式建筑施工中的安全問題和根本原因。同時(shí)指出在后續(xù)發(fā)展中應(yīng)注重裝配式建筑在吊裝、儲存和永久安裝過程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以確保在高空場地組裝組件時(shí)墜落保護(hù)系統(tǒng)的安全，并制訂針對裝配式建筑的培訓(xùn)計(jì)劃和標(biāo)準(zhǔn)。

將387篇文獻(xiàn)導(dǎo)入VOSviewer可視化軟件當(dāng)中，調(diào)整相應(yīng)參數(shù)值，將關(guān)鍵詞出現(xiàn)的最少次數(shù)設(shè)置為3，得到要選擇的關(guān)鍵詞數(shù)量為44個(gè)。對所得到的國內(nèi)外裝配式建筑施工安全相關(guān)研究關(guān)鍵詞進(jìn)行整合，最終提取出三個(gè)研究主題，國內(nèi)外裝配式建筑施工安全相關(guān)研究主題匯總見表5。

3.2.1 裝配式建筑施工風(fēng)險(xiǎn)因素的識別

統(tǒng)計(jì)分析表明，高空墜落和起重傷害是裝配式建筑中最常見的事故類型^[12]。安全管理制度、施工政策環(huán)境條件是施工安全的根本影響因素^{[10，13-15]}；安全防護(hù)設(shè)施、安全檢測與保護(hù)技術(shù)是裝配式建筑施工安全的核心影響因素^[16]。Fard等^[11]分析了施工現(xiàn)場人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)及不安全的環(huán)境三類影響施工安全的因素，同時(shí)對三類危險(xiǎn)源交叉關(guān)聯(lián)情境進(jìn)行了分析，判定出三者一旦發(fā)生重疊，極易引發(fā)安全事故。Wang等^[13]描述了基于元網(wǎng)絡(luò)分析的建筑工業(yè)化建設(shè)過程中利益相關(guān)方、風(fēng)險(xiǎn)變量、風(fēng)險(xiǎn)事件和項(xiàng)目目標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)建模，有利于分析出施工安全關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素包括施工相關(guān)因素和設(shè)計(jì)相關(guān)因素兩大方面。Zhou等^[14]運(yùn)用實(shí)際案例總結(jié)了塔式起重機(jī)安全系統(tǒng)的5個(gè)組成部分的特點(diǎn)，并確定了影響塔機(jī)安全的5個(gè)關(guān)鍵因素。

3.2.2 裝配式建筑施工安全等級的劃分

傳統(tǒng)的定性和定量評估方法已被用于裝配式建筑施工中的安全風(fēng)險(xiǎn)分析和評估。首先，通過盲數(shù)理論^[17]、事故因果關(guān)系理論、WSR方法^[18]、變權(quán)理論^[19]和模糊集理論^[20]等理論，從人員、材料、技術(shù)、管理和環(huán)境5個(gè)方面識別裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)，并建立了評價(jià)指標(biāo)體系；其次，采用層次分析法^[21]、序關(guān)系分析法^[22]、結(jié)構(gòu)熵權(quán)法^[21]等加權(quán)方法對評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分配；最后，采用灰色聚類法^[23]、改進(jìn)逼近理想解排序法^[24]、支持向量機(jī)^[25]等定性和定量評價(jià)方法對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)，以確定裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)水平。

運(yùn)用盲數(shù)理論和物元可拓法^[22]，創(chuàng)建裝配式建筑吊裝施工風(fēng)險(xiǎn)的綜合評估模型，并進(jìn)一步構(gòu)建改進(jìn)的變權(quán)物元可拓模型^[9]，解決了裝配式建筑吊裝施工安全風(fēng)險(xiǎn)等級劃分時(shí)的模糊性問題。王靈智等^[26]采用博弈論思想，對序關(guān)系分析法確定的主觀權(quán)重及熵權(quán)法得到的客觀權(quán)重進(jìn)行最優(yōu)組合，最終確定綜合權(quán)重。而楊元元等^[27]以改進(jìn)序關(guān)系分析法與反熵權(quán)法對主客觀權(quán)重進(jìn)行線性最優(yōu)組合來確定權(quán)重。同時(shí)，為避免研究的單一性，李樹天等^[28]引入云模型理論強(qiáng)調(diào)了模糊性和隨機(jī)性，范成偉等^[29]提出的后悔理論不僅能夠認(rèn)識到?jīng)Q策信息的模糊性，又充分將決策者個(gè)人因素和管理因素對決策結(jié)果的影響考慮在內(nèi)。然而，傳統(tǒng)方法無法對相關(guān)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)更新^[30]，也無法整合復(fù)雜系統(tǒng)建模中遇到的多狀態(tài)變量。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型^[13]具有處理不確定性和及時(shí)更新信息的特點(diǎn)，可以解決上述方法的局限性。

3.2.3 裝配式建筑施工集成先進(jìn)技術(shù)的安全管理

裝配式建筑具有施工方式不同，預(yù)制構(gòu)件數(shù)量多，人機(jī)交互頻繁，對施工現(xiàn)場要求較高等特點(diǎn)，容易引發(fā)嚴(yán)重的安全事故風(fēng)險(xiǎn)^[31]。為了提高安全管理的有效性，部分學(xué)者提出結(jié)合建筑信息模型（BIM）^[32-33]、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）^[34-35]和人工智能（AI）等技術(shù)，對存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)提前預(yù)警，以實(shí)現(xiàn)施工過程的智能管理和監(jiān)督。

施工安全的主要目的是防止事故發(fā)生^[36]。與傳統(tǒng)模式相比，BIM技術(shù)的干預(yù)可以提高施工效率，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，降低成本。例如，Shen等^[33]基于本體論理論，直觀地顯示Revit軟件中的不安全因素和預(yù)控制措施，有效降低了管理人員的工作難度，提高了施工安全風(fēng)險(xiǎn)的管理水平。此外，物聯(lián)網(wǎng)智能數(shù)字技術(shù)在裝配式建筑施工安全管理中的應(yīng)用，也可以提高安全管理效率^[34]。同時(shí)，數(shù)字孿生吊裝安全風(fēng)險(xiǎn)耦合模型將loT、BIM和安全風(fēng)險(xiǎn)分析等方法融合在一起，使吊裝現(xiàn)場與虛擬模型完成信息融合成為可能，實(shí)現(xiàn)了施工安全的可視化管理^[9]。

4 結(jié)語

通過梳理國內(nèi)外文獻(xiàn)，得出以下結(jié)論：

①從文獻(xiàn)外部特征來看，自2017年起，裝配式建筑施工安全研究文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量呈現(xiàn)逐步上升趨勢，國外作者相對合作度更高。②國內(nèi)外裝配式建筑施工安全的研究主題可以概括為三個(gè)，即裝配式建筑施工風(fēng)險(xiǎn)因素的識別、安全等級的劃分、集成先進(jìn)技術(shù)的安全管理。③國外對裝配式建筑施工安全領(lǐng)域的研究更加深入。國內(nèi)裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理與國外存在一定差距。國內(nèi)研究主要存在以下兩個(gè)缺陷：一是未能及時(shí)獲取裝配式建筑施工過程中涉及的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警信息；二是難以整合和利用裝配式建筑施工經(jīng)驗(yàn)和知識體系。

依據(jù)文獻(xiàn)計(jì)量和現(xiàn)階段研究主題，提出三點(diǎn)未來研究建議，具體建議如下：①關(guān)注不同因素之間的交互耦合演變。在裝配式建筑施工風(fēng)險(xiǎn)概率研究方面，現(xiàn)有文獻(xiàn)大多側(cè)重于關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素對事故的影響，而少有在系統(tǒng)層面進(jìn)行進(jìn)一步探討。在多項(xiàng)研究中，影響因素常設(shè)定為離散變量，這樣可能會導(dǎo)致一些細(xì)節(jié)信息的丟失，同時(shí)也可能會導(dǎo)致過擬合的問題。因此，可以在未來的研究中設(shè)定連續(xù)變量，以進(jìn)一步提高裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)防范措施的準(zhǔn)確性。②建立裝配式建筑施工安全的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估體系。現(xiàn)有的裝配式建筑安全風(fēng)險(xiǎn)評估研究主要側(cè)重于靜態(tài)時(shí)間和靜態(tài)條件下的風(fēng)險(xiǎn)。然而，這些研究往往忽視了不同因素之間的交互耦合演變，未能捕捉到不同施工階段風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)演變過程。同時(shí)，本文主要強(qiáng)調(diào)預(yù)控制措施，缺乏如何在風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生期間管理的研究。在如何提高災(zāi)害事件發(fā)生后的反應(yīng)能力方面也存在一定研究差距。在未來的研究中可以對建筑安全彈性評估和與項(xiàng)目進(jìn)度相一致的動(dòng)態(tài)預(yù)測進(jìn)行系統(tǒng)研究，制定應(yīng)急戰(zhàn)略，及時(shí)有效地應(yīng)對災(zāi)害事件，從而提高應(yīng)對災(zāi)害的總體能力。③加強(qiáng)裝配式建筑與先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合。物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)提高了數(shù)據(jù)的自動(dòng)化收集和處理水平，并擴(kuò)大了整個(gè)項(xiàng)目流程的管理可見性。未來的研究中可以關(guān)注可穿戴傳感設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)在持續(xù)收集、分析和監(jiān)控建筑工人安全指標(biāo)方面的潛在應(yīng)用，以減少建筑工地的安全隱患和健康風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)在使用這些技術(shù)和方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測和控制時(shí)，需要注意人工干預(yù)和反饋對參數(shù)的影響。如何將人為干預(yù)從風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控中完全解放出來，實(shí)現(xiàn)自主性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測和控制系統(tǒng)是未來具有挑戰(zhàn)性的問題。

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收稿日期：2024-05-20

作者簡介：

王丹（1978—），女，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，研究方向：項(xiàng)目安全與風(fēng)險(xiǎn)管理。

馬玉美（通信作者）（1996—），女，研究方向：施工安全管理。