蔡久順， 張執(zhí)國(guó)， 師 鵬， 何 泉

（1.空軍工程大學(xué) 裝備管理與安全工程學(xué)院，陜西 西安 710051；2.西安建筑科技大學(xué) 建筑學(xué)院，陜西 西安 710055）

在“節(jié)能減排”的背景下，綠色建筑成為我國(guó)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型的必然趨勢(shì)。綠色建筑的設(shè)計(jì)是綠色建筑的靈魂，直接決定了綠色建筑的性能。蘊(yùn)含在綠色建筑設(shè)計(jì)階段中的風(fēng)險(xiǎn)如果不能較好地識(shí)別和防范，將會(huì)擴(kuò)散到后期的施工和運(yùn)營(yíng)階段，造成極大的損失。綠色建筑的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)成為影響綠色建筑發(fā)展的關(guān)鍵制約因素之一。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)綠色建筑的風(fēng)險(xiǎn)有一定的研究。文獻(xiàn)［1］通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查，確定了我國(guó)綠色建筑全壽命周期中56項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)因素的發(fā)生概率和危害程度；文獻(xiàn)［2］從承包商的視角，運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)手段建立了綠色建筑風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別反饋模型圖；文獻(xiàn)［3］通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷和專(zhuān)家訪談辨識(shí)了綠色建筑的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素，給出了風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施；文獻(xiàn)［4］通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查得到影響我國(guó)綠色建筑項(xiàng)目成功的36項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)因素。梳理文獻(xiàn)可知，現(xiàn)有研究主要針對(duì)綠色建筑全壽命周期內(nèi)的整體風(fēng)險(xiǎn)，而較少涉及對(duì)全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)有重要影響的設(shè)計(jì)階段。

常見(jiàn)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法有：層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、灰色理論評(píng)價(jià)法、統(tǒng)計(jì)概率法、蒙特卡羅法等。綠色建筑設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)缺少必要的歷史數(shù)據(jù)，“少信息、貧信息”；同時(shí)，設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)本身具有模糊性和不確定性，人的認(rèn)識(shí)又具有局限性；這些都說(shuō)明了綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的“灰性”。模糊德?tīng)柗茖哟畏治龇ㄊ且环N綜合了傳統(tǒng)層次分析法、模糊評(píng)價(jià)方法和德?tīng)柗品ǖ娜后w模糊決策方法［5］，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)、決策等領(lǐng)域［6－7］。相對(duì)于傳統(tǒng)層次分析法，它考慮了評(píng)價(jià)過(guò)程中的模糊性，集結(jié)了群體內(nèi)所有專(zhuān)家的判斷信息形成群體決策，克服了單人評(píng)價(jià)誤差較大的缺陷。因此，本文把模糊德?tīng)柗茖哟畏治龇ê突疑碚摻Y(jié)合起來(lái)，提出了一種模糊多層次灰色評(píng)價(jià)方法，以期能夠提高綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確度。

1 綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)分析

1.1 綠色建筑的設(shè)計(jì)目標(biāo)

相比于普通建筑的設(shè)計(jì)目標(biāo)，綠色建筑增加了全壽命周期內(nèi)節(jié)能、環(huán)保、舒適等要求［8］。

（1）功能目標(biāo)。綠色建筑的設(shè)計(jì)首先要滿(mǎn)足建筑物的基本使用功能，并努力為使用者提供一個(gè)舒適的環(huán)境。

（2）經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，綠色建筑本身是一個(gè)商品，經(jīng)濟(jì)效益的好壞成為制約其發(fā)展的決定性因素之一［9］。因此，綠色建筑的設(shè)計(jì)要盡量使綠色建筑的成本支出小、運(yùn)營(yíng)收益大。

（3）環(huán)境目標(biāo)。綠色建筑的設(shè)計(jì)要從中國(guó)國(guó)情出發(fā)，以低耗為核心［10］，體現(xiàn)建筑、人和環(huán)境之間的和諧。

（4）社會(huì)目標(biāo)。綠色建筑的設(shè)計(jì)要體現(xiàn)當(dāng)?shù)氐奈幕?，反映時(shí)代精神。同時(shí)，作為一種新事物，設(shè)計(jì)出來(lái)的綠色建筑還需要提高人們的環(huán)保意識(shí)，為建筑業(yè)的節(jié)能、減排作出示范。

1.2 綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)的分類(lèi)

風(fēng)險(xiǎn)是指在特定的客觀情況下、在特定時(shí)期內(nèi)，某一事件的預(yù)期結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間變動(dòng)程度的概率分布［11］。這種變動(dòng)既可能是好的也可能是壞的，所以風(fēng)險(xiǎn)既可以是機(jī)會(huì)，又可以是威脅。本文關(guān)注的是綠色建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)的不利影響，因此，把風(fēng)險(xiǎn)視作威脅。綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)可以定義為：在綠色建筑的設(shè)計(jì)目標(biāo)下，由于發(fā)生某些不利事件而使綠色建筑設(shè)計(jì)目標(biāo)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的可能性。

根據(jù)文獻(xiàn)［12］，綠色建筑評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系由節(jié)地與室外環(huán)境、節(jié)能與能源利用、節(jié)水與水資源利用、節(jié)材與材料資源利用、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量、運(yùn)營(yíng)管理6類(lèi)指標(biāo)組成。因此，從以上6個(gè)方面對(duì)綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分類(lèi)，結(jié)果如圖1所示。

圖1 各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)的影響

1.3 綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

參照文獻(xiàn)［12］，分析蘊(yùn)含在設(shè)計(jì)過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)因素，并把這些風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行歸納總結(jié)，從而構(gòu)建出評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，如圖2所示。

圖2 綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

運(yùn)用模糊多層次灰色評(píng)價(jià)法對(duì)綠色建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，首先需要確定指標(biāo)之間的權(quán)重，收集專(zhuān)家的判斷信息，構(gòu)建評(píng)價(jià)的樣本矩陣；其次，定義不同評(píng)價(jià)灰類(lèi)的白化權(quán)函數(shù)，計(jì)算每個(gè)指標(biāo)屬于不同灰類(lèi)的評(píng)價(jià)權(quán)向量，構(gòu)成評(píng)價(jià)權(quán)矩陣；最后進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)流程如圖3所示。

圖3 模糊多層次灰色評(píng)價(jià)法的流程圖

2.1 運(yùn)用模糊德?tīng)柗茖哟畏治龇ù_定權(quán)重

U表示目標(biāo)層綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，Ui表示準(zhǔn)則層第i（i＝1，2，3，4，5，6）個(gè)風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)別，Uij表示方案層第i個(gè)風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)別下第j（j＝1，2，3，4）個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素。

假設(shè)共有n位專(zhuān)家，m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，第k（k＝1，2，…，n）位專(zhuān)家在某一準(zhǔn)則下對(duì)其下屬2個(gè)因素i和j之間的相對(duì)重要程度判斷為Bijk，則第k位專(zhuān)家的兩兩比較判斷矩陣為B（k）＝B（ijk）。用三角模糊數(shù)Bij來(lái)表示n位專(zhuān)家構(gòu)成的群體模糊判斷矩陣，即

其中，Geomean為幾何平均。

對(duì)于任意的指標(biāo)i（i＝1，2，…，m），計(jì)算權(quán)向量ri，即

模糊權(quán)重向量為：

設(shè)ωi＝），采用幾何平均法對(duì)ωi進(jìn)行處理得到權(quán)重Wi為［13］：

則有權(quán)重矩陣為：

（5）式和（6）式中?、⊕分別為三角模糊數(shù)的乘法和加法運(yùn)算。假設(shè)有2個(gè)三角模糊數(shù)a＝［a1，a2，a3］和b＝［b1，b2，b3］，則有：

2.2 構(gòu)建評(píng)價(jià)樣本矩陣

采用問(wèn)卷的形式，組織n位專(zhuān)家對(duì)方案層指標(biāo)進(jìn)行打分。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的大小程度將指標(biāo)劃分為低風(fēng)險(xiǎn)、較低風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、較高風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)5個(gè)等級(jí)，對(duì)應(yīng)分?jǐn)?shù)為1、2、3、4、5分。第k位專(zhuān)家對(duì)指標(biāo)Uij的打分為dijk，那么可以得出評(píng)價(jià)樣本矩陣D為：

2.3 確定評(píng)價(jià)灰類(lèi)

采用5個(gè)評(píng)價(jià)灰類(lèi)，灰類(lèi)序號(hào)為e，e＝1，2，3，4，5分別代表低風(fēng)險(xiǎn)、較低風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、較高風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)，白化權(quán)函數(shù)fe（dijk）定義如下：

（1）第1類(lèi)灰“低風(fēng)險(xiǎn)”，e＝1，灰數(shù)?1∈［0，1，2］，即

（2）第2類(lèi)灰“較低風(fēng)險(xiǎn)”，e＝2，灰數(shù)?2∈［0，2，4］，即

（3）第3類(lèi)灰“中等風(fēng)險(xiǎn)”，e＝3，灰數(shù)?3∈［0，3，6］，即

（4）第4類(lèi)灰“較高風(fēng)險(xiǎn)”，e＝4，灰數(shù)?4∈［0，4，8］，即

（5）第5類(lèi)灰“高風(fēng)險(xiǎn)”，e＝5，灰數(shù)?5∈［0，5，10］，即

2.4 計(jì)算灰色評(píng)價(jià)系數(shù)

指標(biāo)Uij屬于第e類(lèi)評(píng)價(jià)灰類(lèi)的評(píng)價(jià)灰數(shù)為：

評(píng)價(jià)灰類(lèi)的總評(píng)價(jià)灰數(shù)為：

2.5 計(jì)算灰色評(píng)價(jià)權(quán)向量和權(quán)矩陣

所有專(zhuān)家就評(píng)價(jià)指標(biāo)Uij主張屬于第e類(lèi)的灰色評(píng)價(jià)權(quán)為：

指標(biāo)Uij的灰色評(píng)價(jià)權(quán)向量rij＝（rij1，rij2，rij3，rij4，rij5），指標(biāo)Ui灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣為Ri，則有：

2.6 綜合評(píng)價(jià)

指標(biāo)Uij相對(duì)于上一層指標(biāo)Ui的權(quán)重為Wi，Ui的評(píng)價(jià)結(jié)果記為Bi，則有：

由Bi得到指標(biāo)U的評(píng)價(jià)結(jié)果矩陣R為：

綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為：

3 應(yīng)用舉例

某擬建綠色建筑為酒店綜合體，規(guī)劃總建筑面積約7 500m2，位于陜西省西安市，主要包括大禮堂、會(huì)議室、住宿客房和其他輔助設(shè)施等?，F(xiàn)邀請(qǐng)5位專(zhuān)家對(duì)其設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.1 計(jì)算過(guò)程

以指標(biāo)U1為例，5位專(zhuān)家對(duì)U11、U12、U13進(jìn)行相互比較，得到的兩兩判斷矩陣如下：

群體模糊判斷矩陣為：

則有向量

所以，求得：

同理，求出其他指標(biāo)權(quán)重為：

專(zhuān)家采用9級(jí)評(píng)分法對(duì)層層指標(biāo)進(jìn)行打分，按照風(fēng)險(xiǎn)越大分?jǐn)?shù)越大的規(guī)律，打分依次為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0分，得到樣本矩陣如下：

以指標(biāo)U11為例，求得灰色評(píng)價(jià)權(quán)向量r11＝（0.074，0.313，0.233，0.240，0.140），由最大隸屬度原理可知，此指標(biāo)屬于“較低風(fēng)險(xiǎn)”。依次求出其他指標(biāo)的權(quán)向量rij（i＝1，2，3，…，6；j＝1，2，3，4），得到灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣Ri（i＝1，2，3，…，6）。

以指標(biāo)U1為例，求得評(píng)價(jià)結(jié)果為：

B1＝ （0.124，0.244，0.251，0.226，0.137），根據(jù)最大隸屬度原則可知，其屬于“中等風(fēng)險(xiǎn)”。同理可以求出B2、B3、B4、B5、B6，得到U的評(píng)價(jià)結(jié)果矩陣R為：

最終評(píng)價(jià)結(jié)果為：

根據(jù)最大隸屬度可知，其屬于“中等風(fēng)險(xiǎn)”。

3.2 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

從灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣R（i＝1，2，3，4，5，6）可以得到方案層17項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)因素的評(píng)價(jià)結(jié)果，見(jiàn)表1所列。

表1 方案層風(fēng)險(xiǎn)因素的評(píng)價(jià)結(jié)果

由評(píng)價(jià)結(jié)果矩陣可以得到，“節(jié)地與室外環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)”、“節(jié)能與能源利用風(fēng)險(xiǎn)”、“節(jié)水與水資源利用風(fēng)險(xiǎn)”、“節(jié)材與材料資源利用風(fēng)險(xiǎn)”、“室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)”和“運(yùn)營(yíng)管理風(fēng)險(xiǎn)”都處于“中等風(fēng)險(xiǎn)”范圍；從最終評(píng)價(jià)結(jié)果得到，該項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)處于“中等風(fēng)險(xiǎn)”范圍。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文分析了綠色建筑的設(shè)計(jì)目標(biāo)，參照文獻(xiàn)［12］，構(gòu)建了評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，全面科學(xué)地反映了綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)。針對(duì)傳統(tǒng)層次分析法的不足和綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的“灰性”特點(diǎn)，將模糊德?tīng)柗茖哟畏治龇ê突疑碚摻Y(jié)合起來(lái)，提出了一種模糊多層次灰色評(píng)價(jià)法，有效地解決了評(píng)價(jià)過(guò)程中的模糊性，克服了單人評(píng)價(jià)時(shí)易引起誤差的缺陷。實(shí)例分析表明，該方法適用于綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

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