姜鳳珍，田開飛，闞洪生

(青島理工大學(xué) 管理工程學(xué)院，青島 266525)

裝配式建筑作為一種新型的工業(yè)化建筑形式，與傳統(tǒng)現(xiàn)澆式建筑相比，具有低碳節(jié)能、縮短工期和可持續(xù)發(fā)展等巨大優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在施工過程中存在機(jī)械化程度高、施工人員技術(shù)水平要求高和施工技術(shù)復(fù)雜度高等特點(diǎn)。我國現(xiàn)階段對(duì)裝配式建筑大力推廣，但是由于其興起時(shí)間短，施工及其他方面技術(shù)要求較高，裝配式建筑施工過程中潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素也比傳統(tǒng)建筑更加錯(cuò)綜復(fù)雜，因此對(duì)裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行合理評(píng)價(jià)將進(jìn)一步推動(dòng)裝配式建筑的發(fā)展。

目前國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)方面已展開大量研究。李皓燃等[1]從裝配式施工過程角度出發(fā)，識(shí)別出從預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)到安裝等環(huán)節(jié)的25個(gè)影響施工安全的風(fēng)險(xiǎn)因素，并通過結(jié)構(gòu)方程模型(SEM)進(jìn)一步確定出18個(gè)關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)從而分析了各個(gè)施工階段風(fēng)險(xiǎn)之間的聯(lián)系；楊斯玲等[2]從“人、事、物、法、環(huán)”的角度出發(fā)構(gòu)建指標(biāo)體系，引入結(jié)構(gòu)熵權(quán)和修正證據(jù)理論對(duì)裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估；吳溪等[3]將馬爾科夫鏈與貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起估算每種風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生概率并分析各風(fēng)險(xiǎn)之間的相關(guān)關(guān)系，由此構(gòu)建了損失和控制投入雙目標(biāo)優(yōu)化模型；常春光等[4]采用WBS-RBS法識(shí)別裝配式建筑施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，通過G1法確定總風(fēng)險(xiǎn)度并劃分風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；李文龍等[5]將熵權(quán)法與未確知測(cè)度理論相結(jié)合對(duì)裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)；丁彥等[6]主要通過AHP-ABC分類法，采用檢查打分的形式對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行分類排序。通過文獻(xiàn)綜述發(fā)現(xiàn)，上述學(xué)者對(duì)于施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面已展開大量研究，但無論是從施工階段角度[1]還是從“人、事、物、法、環(huán)”角度[2]來看，其風(fēng)險(xiǎn)因素涉及范圍廣泛，種類繁多，且由于風(fēng)險(xiǎn)量化時(shí)存在著諸多的灰性和不確定性，現(xiàn)有的評(píng)估方法有時(shí)無法得到滿意的結(jié)果；在風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的賦權(quán)方面，現(xiàn)有研究大多采用的單一賦權(quán)方法往往存在弊端，如G1法主觀依賴性太強(qiáng)，熵權(quán)法則忽視了專家對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的重視程度。通過分析裝配式建筑項(xiàng)目各方面施工安全風(fēng)險(xiǎn)要素，構(gòu)建了一套適用于裝配式建筑項(xiàng)目的施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過G1法和熵權(quán)法進(jìn)行主、客觀組合賦權(quán)，既能充分表達(dá)專家的主觀意識(shí)，又能充分挖掘數(shù)據(jù)信息，使得賦權(quán)過程更加科學(xué)。結(jié)合灰色系統(tǒng)理論建立了裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)灰色聚類評(píng)價(jià)模型，解決了部分指標(biāo)不完整對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果帶來的失真影響，進(jìn)而通過分析具體案例對(duì)裝配式建筑項(xiàng)目進(jìn)行施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，使得評(píng)價(jià)結(jié)果更加客觀。

1 裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

裝配式建筑施工具有明顯的不同于傳統(tǒng)建筑項(xiàng)目施工的特征，無論是施工工序的復(fù)雜程度高、大型機(jī)械設(shè)備的作業(yè)量大、裝配化程度的精度要求高等特點(diǎn)，還是混凝土預(yù)制構(gòu)件(PC)生產(chǎn)、運(yùn)輸和存放等方面的特點(diǎn)都使得裝配式建筑施工過程中存在或多或少的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，這些風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生將直接導(dǎo)致PC構(gòu)件坍塌、高空墜物、吊裝設(shè)備破損、火災(zāi)、觸電等經(jīng)濟(jì)或人身安全事故。通過對(duì)裝配式建筑施工特點(diǎn)和安全事故的成因進(jìn)行系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)因素來源于人、事、物、法、環(huán)等多個(gè)方面，在國家頒布的建筑安全和裝配式建筑施工方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，綜合相關(guān)文獻(xiàn)中對(duì)指標(biāo)的梳理[1-10]，遵循指標(biāo)體系構(gòu)建原則，通過對(duì)青島市具備裝配式建筑施工資質(zhì)的相關(guān)企業(yè)工作人員及高校建筑類教授的走訪調(diào)研和問卷調(diào)查，將影響裝配式建筑施工安全的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)分為人員安全風(fēng)險(xiǎn)、物料安全風(fēng)險(xiǎn)、機(jī)械設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)、管理安全風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)安全風(fēng)險(xiǎn)六類，并設(shè)置相應(yīng)的22項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)(見表1)。

表1 裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 指標(biāo)權(quán)重的確定

G1法作為一種主觀賦權(quán)方法，目前已應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域的指標(biāo)權(quán)重計(jì)算中，但進(jìn)行賦權(quán)時(shí)暴露出主觀性太強(qiáng)的缺點(diǎn)，因此本文在采用G1法進(jìn)行賦權(quán)的同時(shí)引入熵權(quán)法來確定客觀權(quán)重，從而將兩種方法得到的主觀和客觀權(quán)重進(jìn)行科學(xué)組合，既有效表達(dá)了專家的主觀意見，又保留了客觀數(shù)據(jù)得到的權(quán)重信息，使得指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算過程更加合理。

2.1 G1法

G1法的核心思想是通過比較相鄰兩個(gè)指標(biāo)間的重要性程度來獲取評(píng)價(jià)值[11]，其賦權(quán)過程對(duì)專家主觀經(jīng)驗(yàn)的依賴性較強(qiáng)，G1法計(jì)算權(quán)重的具體步驟如下：

1) 假設(shè)集合C={c1，c2，…，cn}表示評(píng)價(jià)指標(biāo)集合，cj為其中一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，cj+1為cj相鄰指標(biāo)。邀請(qǐng)若干名經(jīng)驗(yàn)豐富的專家對(duì)兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行比較打分，兩個(gè)相鄰指標(biāo)的重要度分值主要依據(jù)公式rj=cj/cj+1(j=1,2,…,n-1)來確定，rj可以分別取值為{1.0，1.2，1.4，1.6，1.8}，由此判定每組指標(biāo)之間的重要程度。

2) 由式(1)計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重：

(1)

2.2 熵權(quán)法

1) 由于裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的量化值均采用專家打分得到，且統(tǒng)一以風(fēng)險(xiǎn)越小越好為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，所以指標(biāo)屬性都統(tǒng)一為效益型指標(biāo)，打分得到的原始數(shù)據(jù)矩陣可以采用極差變化得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Y=(yij)m×n。

(2)

式中：xij為第i個(gè)樣本中第j個(gè)指標(biāo)的初始數(shù)據(jù)；max{xj}和min{xj}分別為第j個(gè)指標(biāo)的最大值和最小值。

2) 由式(3)確定第j個(gè)指標(biāo)的熵值：

(3)

3) 確定第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重：

(4)

2.3 組合權(quán)重

通過G1法和熵權(quán)法分別得到主觀和客觀權(quán)重后，由式(5)得到最終的組合權(quán)重。

(5)

3 裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)灰色聚類評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

3.1 裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)測(cè)度及白化權(quán)函數(shù)

影響裝配式建筑施工安全的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素眾多，使得評(píng)價(jià)信息比較龐大，在這個(gè)繁瑣的評(píng)價(jià)過程中，傳統(tǒng)的方法無法很好地集結(jié)龐大的信息量從而出現(xiàn)信息失真的情況，而引入灰色聚類方法進(jìn)行評(píng)價(jià)將更好地處理評(píng)價(jià)信息。在進(jìn)行施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)測(cè)度是實(shí)施后續(xù)評(píng)估過程的前提，將裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)的大小作為一個(gè)灰概念，需要明確的是風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的科學(xué)劃分標(biāo)準(zhǔn)，筆者根據(jù)現(xiàn)有研究主要以概率論為理論指導(dǎo)，認(rèn)為各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為等概率發(fā)生事件，且考慮到能夠更加細(xì)化風(fēng)險(xiǎn)情況，將風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)以[0，10]為范圍均等劃分為5個(gè)臨界區(qū)間(表2)。

表2 裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)測(cè)度

通過中心點(diǎn)向量原則，由表2確定的“小、較小、一般、較大、大”5個(gè)灰類確定中心點(diǎn)為U=(9，7，5，3，1)，通過中心點(diǎn)三角白化權(quán)函數(shù)模型來描述灰類所屬情況[12](表3)。

表3 灰類和對(duì)應(yīng)白化權(quán)函數(shù)

3.2 施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)步驟

1) 根據(jù)專家打分?jǐn)?shù)據(jù)確定原始評(píng)價(jià)矩陣。首先邀請(qǐng)由p個(gè)參與裝配式建筑施工的工作人員和高校相關(guān)領(lǐng)域教授組成的專家小組對(duì)s個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行打分，打分結(jié)果作為原始評(píng)價(jià)矩陣Di=[dijk]s×p。

2) 由白化權(quán)函數(shù)表(表3)進(jìn)一步得到灰色聚類權(quán)矩陣：

(6)

3) 將組合賦權(quán)法得到的指標(biāo)權(quán)重與上文得到的灰色聚類權(quán)向量矩陣相乘，得到二級(jí)指標(biāo)灰色聚類評(píng)價(jià)矩陣：

Z=ωi×Ri

(7)

由此構(gòu)造一級(jí)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)矩陣Z0=[Z1，Z2，…，Zn]T，由式(8)得到最終的裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)綜合聚類評(píng)價(jià)向量：

M=ω0×Z0=[M1，M2，…，Mn]

(8)

4) 確定施工安全風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)值。即W=M×U，由綜合評(píng)價(jià)向量M與灰色測(cè)度閾值U相乘，由此得到的單值化評(píng)價(jià)值能夠避免以最大權(quán)原則確定灰類時(shí)的信息缺失，減小了評(píng)價(jià)結(jié)果的偏差影響。

4 實(shí)證分析

以青島市某裝配式建筑項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目由8座主體樓棟和相關(guān)基礎(chǔ)配套設(shè)施組成，主體樓棟的外墻、PCF板、疊合板、空調(diào)板、樓梯等結(jié)構(gòu)均采用裝配式建筑工藝完成，現(xiàn)邀請(qǐng)實(shí)際參與該項(xiàng)目建設(shè)的5名管理人員、施工人員和設(shè)計(jì)人員組成評(píng)估小組對(duì)該項(xiàng)目的施工安全風(fēng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1) 由5名專家以裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)測(cè)度表(表2)為打分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)打分(表4)。

表4 專家打分

2) 通過G1法和熵權(quán)法分別對(duì)一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，由式(5)得到最終的指標(biāo)權(quán)重(表5)。

表5 組合賦權(quán)

3) 根據(jù)式(6)和表3所構(gòu)建的灰類及白化權(quán)函數(shù)計(jì)算得到灰色聚類權(quán)矩陣(表6)。

表6 灰色聚類權(quán)矩陣

4) 根據(jù)式(7)，將組合賦權(quán)得到的權(quán)重向量與灰色聚類權(quán)矩陣相乘，得到綜合評(píng)價(jià)矩陣Z。

5) 根據(jù)式(8)得到綜合評(píng)價(jià)向量：

M=ω0×Z0=[0.381，0.394，0.225，0.001，0.000]

由于得到的綜合評(píng)價(jià)向量無法直觀反映該裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，因此要對(duì)該結(jié)果進(jìn)行單值化處理，由公式W=M×U將綜合評(píng)價(jià)向量M與灰色測(cè)度閾值U=(9，7，5，3，1)合成，得到綜合評(píng)價(jià)值W=7.309，將該結(jié)果對(duì)照表2的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)可知該裝配式建筑項(xiàng)目施工安全風(fēng)險(xiǎn)較小。其中人員安全風(fēng)險(xiǎn)值為W1=7.288，物料安全風(fēng)險(xiǎn)值為W2=7.202，機(jī)械設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)值為W3=7.350，管理安全風(fēng)險(xiǎn)值為W4=7.297，環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)值為W5=7.376，技術(shù)安全風(fēng)險(xiǎn)值為W6=7.351，可見該項(xiàng)目各方面施工安全風(fēng)險(xiǎn)均較小。

5 結(jié)論

通過文獻(xiàn)分析和問卷調(diào)查法確定了影響裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)因素，并依此構(gòu)建了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，將G1法和熵權(quán)法得到的主、客觀權(quán)重進(jìn)行有效融合確定了組合權(quán)重，針對(duì)裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的灰色性，引入灰色聚類法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，避免了結(jié)果失真。以青島市某裝配式建筑項(xiàng)目為具體案例進(jìn)行演算，結(jié)果表明該項(xiàng)目施工安全風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較小，其中人員安全風(fēng)險(xiǎn)、物料安全風(fēng)險(xiǎn)、機(jī)械設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)、管理安全風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)安全風(fēng)險(xiǎn)六個(gè)方面的風(fēng)險(xiǎn)值均較小，說明該項(xiàng)目部已具備良好的施工條件。在未來的研究中，將進(jìn)一步挖掘影響裝配式建筑的風(fēng)險(xiǎn)因子，通過更加科學(xué)的方法針對(duì)每一個(gè)具體風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，做到施工安全風(fēng)險(xiǎn)的精細(xì)化管理。