劉喻可馨

（江西理工大學(xué)，江西 贛州 341000）

隨著我國(guó)建筑業(yè)向產(chǎn)業(yè)化、集成化轉(zhuǎn)型，裝配式建筑近年來(lái)成為行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展新趨勢(shì)，但同樣伴隨著配套政策的不完善、安全管理運(yùn)作能力的不足等因素使得近年來(lái)裝配式建筑的施工安全面臨挑戰(zhàn)。因此，建立合理的施工安全評(píng)價(jià)體系和評(píng)價(jià)模型具有重大意義。

1 安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

本文在對(duì)裝配式建筑的施工特點(diǎn)以及安全事故發(fā)生機(jī)理的研究的基礎(chǔ)上，分析出裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)致因，并通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷法收集相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜壹皬臉I(yè)人員的建議，擯棄意見(jiàn)分歧較大的指標(biāo)最終建立了裝配式建筑施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，將其劃分成目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層三層。其中包括了人員因素、機(jī)械因素、環(huán)境因素、技術(shù)因素以及現(xiàn)場(chǎng)管理因素5 個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)和18 個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，見(jiàn)圖1。

圖1 裝配式建筑施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算

層次分析法主要是將風(fēng)險(xiǎn)決策系統(tǒng)層次化，需要通過(guò)依靠專家打分法確定各個(gè)層次中關(guān)聯(lián)兩因素的相對(duì)重要程度，進(jìn)而確定各因素的主觀權(quán)重，有一定的偏好依賴性。熵權(quán)法能夠體現(xiàn)指標(biāo)變異程度及所蘊(yùn)含的信息量的大小，以確定各指標(biāo)的客觀權(quán)重。對(duì)比于層次分析法，它的計(jì)算結(jié)果精度更高且更加具有客觀性。本文將兩種賦權(quán)法相結(jié)合，確定相應(yīng)的主觀權(quán)重以及客觀權(quán)重，并進(jìn)行綜合賦權(quán)得出組合權(quán)重，兩種方法的結(jié)合能在一定程度上提高結(jié)果的精確性。

2.1 層次分析法確定主觀權(quán)重

2.1.1 構(gòu)造判斷矩陣

將安全決策目標(biāo)因素進(jìn)行分層次綜合分析，采用1-9 標(biāo)度法結(jié)合專家打分法，需要對(duì)同一層次中的各因素的進(jìn)行兩兩比較，以此確定各因素的重要標(biāo)度分值，進(jìn)而構(gòu)造安全評(píng)價(jià)指標(biāo)判斷矩陣。判斷矩陣標(biāo)度見(jiàn)表1。

表1 判斷標(biāo)度矩陣

2.1.2 指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算及一致性檢驗(yàn)

計(jì)算安全評(píng)價(jià)判斷矩陣的特征向量并對(duì)其進(jìn)行歸一化處理，計(jì)算得到各安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的主觀權(quán)重。計(jì)算公式如下：

一般，如果CR＜0.1,則判斷該矩陣通過(guò)一致性檢驗(yàn)，否則就不具有滿足一致性。

2.2 熵權(quán)法確定客觀權(quán)重

2.2.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

假設(shè)具有n 個(gè)指標(biāo)X1,X2,...,Xn，存在Xi={x1,x2,...xm}。需要將各評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)而得到標(biāo)準(zhǔn)化值Y1，Y2,...Yn，公式如下：

2.2.2 計(jì)算各指標(biāo)信息熵

信息熵Ej的計(jì)算公式如下：

2.2.3 確定各指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)公式（9）計(jì)算出各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息熵值為E1,E2,...,En，根據(jù)信息熵值可計(jì)算出各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的客觀權(quán)重，計(jì)算公式如下：

2.3 層次分析法- 熵權(quán)法組合權(quán)重的確定

根據(jù)公式(3)的主觀權(quán)重Wi及公式(10)計(jì)算得到的客觀權(quán)重Ci，可計(jì)算出各指標(biāo)的組合權(quán)重βi，計(jì)算公式如下：

3 安全評(píng)價(jià)云模型的建立

3.1 模型原理

設(shè)U 是一個(gè)用精準(zhǔn)數(shù)值所表示的定量論域，C 是U 這個(gè)論域上的定性概念，x 是位于論域U 中的任意一個(gè)元素，且x 是定性概念C 的一次隨機(jī)實(shí)現(xiàn)，x 對(duì)c 的確定度μ (x)∈[0,1]是由具有穩(wěn)定傾向的隨機(jī)數(shù)，μ :U→[0,1]，x∈X，使得x→μ (x)，則元素x 在定量論域U 上的分布稱為云模型，每一個(gè)元素x 稱為云滴。云的三個(gè)數(shù)字特征包括期望Ex、熵En、超熵He。其中，期望Ex反映云滴群的重心位置；熵En反映了云滴的凝聚程度；超熵He反映了云的厚度。云發(fā)生器即為產(chǎn)生云的算法，主要分為正向云發(fā)生器和逆向云發(fā)生器，都可以利用等編程軟件通過(guò)編程運(yùn)行，運(yùn)算機(jī)制如圖2 所示。

圖2 云發(fā)生器運(yùn)算機(jī)制

3.2 確立指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)云

標(biāo)準(zhǔn)云的建立是基于指標(biāo)的評(píng)語(yǔ)集，建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)度，并將該評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的分值劃分為若干個(gè)子區(qū)間，其中第s 個(gè)子區(qū)間的閾值為[Ismin,Ismax]，則該子區(qū)間所對(duì)應(yīng)的的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)云數(shù)字特征為：

上式中k 為常數(shù)，可根據(jù)不同項(xiàng)目的實(shí)際模糊程度進(jìn)行調(diào)整，本文k 取0.5.

3.3 確立指標(biāo)評(píng)價(jià)云

運(yùn)用專家打分法，邀請(qǐng)m 個(gè)專家對(duì)n 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行打分，第i個(gè)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的云模型數(shù)字特征為（Exj，Enj，Hej）。

上式中，Pij為第i 位專家對(duì)第j 個(gè)指標(biāo)的評(píng)分,S2為樣本方差。

3.4 確立評(píng)價(jià)綜合云

將評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合權(quán)重βi及指標(biāo)評(píng)價(jià)云代入下式進(jìn)行綜合計(jì)算可得到評(píng)價(jià)綜合云。

經(jīng)計(jì)算得到指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)云后，將綜合評(píng)價(jià)云與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)云進(jìn)行比較，確定綜合評(píng)價(jià)云所處的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)閾值范圍，從而判斷該項(xiàng)目的安全等級(jí)，

4 工程實(shí)例

4.1 工程概況

項(xiàng)目位于浙江某鋼構(gòu)基地內(nèi)，建筑主要使用功能為集體職工宿舍，共兩層，總建筑面積為1060 平方米，該職工宿舍單層建筑面積為530 平方米。一層層高為3.6m，二層層高為3.4m，建筑總高度為7.6m,建筑結(jié)構(gòu)類型為裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)。為此，本工程設(shè)計(jì)采用了新型預(yù)制框架結(jié)構(gòu)，用斜鋼支撐取代了傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土墻，以增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)抗震性能和提高裝配預(yù)制率。實(shí)現(xiàn)了梁、柱、外墻、樓板等主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的整體預(yù)制化和其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件的全部預(yù)制化，單體預(yù)制率為83%。

4.2 組合權(quán)重的確定

本文邀請(qǐng)了6 名相關(guān)學(xué)者專家及4 名參建項(xiàng)目的相關(guān)管理人員對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行判斷打分，打分范圍為0～100 分。分別利用層次分析法計(jì)算公式(1)計(jì)算出主觀權(quán)重，熵權(quán)法計(jì)算公式(8)計(jì)算出客觀權(quán)重，并將主、客觀權(quán)重代入公式(9)進(jìn)行計(jì)算得到各安全評(píng)價(jià)指標(biāo)相應(yīng)的組合權(quán)重，見(jiàn)表3。

4.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)價(jià)云

根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)范及項(xiàng)目的實(shí)際情況并結(jié)合10 個(gè)專家的建議對(duì)本工程施工安全狀態(tài)劃分為危險(xiǎn)、較危險(xiǎn)、安全、很安全、非常安全五個(gè)區(qū)間，并根據(jù)公式(12)確定五個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)云數(shù)字特征參數(shù)，見(jiàn)表2。

表2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)劃分及標(biāo)準(zhǔn)云特征參數(shù)

根據(jù)各安全評(píng)價(jià)等級(jí)的的標(biāo)準(zhǔn)云數(shù)字特征參數(shù)，利用Matlab 編程軟件可繪制出各評(píng)價(jià)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)云圖，見(jiàn)圖3。

4.4 指標(biāo)評(píng)價(jià)云及評(píng)價(jià)綜合云的確定

根據(jù)專家和管理人員對(duì)各指標(biāo)打出的評(píng)分，計(jì)算出各指標(biāo)的評(píng)價(jià)云數(shù)字特征（Exj，Enj，Hej）。以B32指標(biāo)為例，B32的得分為(77,80,83,75,84,80,76,81,82,79),據(jù)此計(jì)算出該指標(biāo)的三個(gè)數(shù)字特征為（79.7,2.96,1.82）。同理，可計(jì)算出所有指標(biāo)的評(píng)價(jià)云參數(shù)，見(jiàn)表3。

表3 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重及評(píng)價(jià)云數(shù)字特征參數(shù)

將計(jì)算出的各指標(biāo)的評(píng)價(jià)云參數(shù)和組合權(quán)重代入公式(12)中，可計(jì)算出該裝配式工程項(xiàng)目的安全績(jī)效評(píng)價(jià)綜合云特征參數(shù)(82.79,3.19,1.72)。運(yùn)用Matlab 軟件，利用云正向發(fā)生器繪制出綜合云圖，見(jiàn)圖3。

圖3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)云及綜合云模型

4.5 安全績(jī)效等級(jí)的確定

由圖3 可看出綜合云與安全等級(jí)“很安全”的標(biāo)準(zhǔn)云相靠近，但為了嚴(yán)謹(jǐn)性的科學(xué)性，還需要運(yùn)用Matlab 軟件分別計(jì)算出綜合云與五個(gè)安全等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)云之間的相似度。比較相似度后發(fā)現(xiàn)綜合云(82.79,3.19,1.72)與安全等級(jí)為“很安全”的所對(duì)應(yīng)的Cloud4(82.5,6.37,0.5)相似度最高，因此可以得出該裝配式工程項(xiàng)目最終安全等級(jí)綜合評(píng)定為很安全。

5 結(jié)論

本文建立了較為合理的裝配式建筑施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，指標(biāo)的選取更加貼合實(shí)際工程。本文綜合采用綜合賦權(quán)法，層次分析法確定主觀權(quán)重，熵權(quán)法確定客觀權(quán)重并對(duì)各項(xiàng)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行組合賦權(quán)，主客觀相結(jié)合提高了權(quán)重的準(zhǔn)確性。結(jié)合云模型進(jìn)行實(shí)證分析，能夠真實(shí)地反映裝配式建筑施工的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加清晰合理。本文分析結(jié)果與工程事實(shí)相一致，從而證實(shí)該評(píng)價(jià)模型具有相當(dāng)程度的實(shí)用價(jià)值，為裝配式建筑施工安全評(píng)價(jià)研究提供科學(xué)方法。