劉冠權(quán)，王志遠(yuǎn)，張琳琳

(1.青島理工大學(xué) 管理工程學(xué)院，青島 266525；2.山東省高校智慧城市建設(shè)管理研究中心，青島 266525)

近年來我國積極推行裝配式建筑的發(fā)展，因其具備綠色施工、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，受到國家政策的大力支持。2016年9月30日國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《國務(wù)院辦公廳關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》，提出了要健全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、創(chuàng)新裝配式建筑設(shè)計(jì)、確保工程質(zhì)量安全等重點(diǎn)任務(wù)[1]。裝配式建筑作為建筑行業(yè)一種新興的建造方式，使房屋住宅的建設(shè)方式有了更多的選擇，推動(dòng)了供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的同時(shí)也不斷推動(dòng)著新型城鎮(zhèn)化的發(fā)展。但我國裝配式建筑的建造方式處于發(fā)展的初級階段，在施工過程中會(huì)因經(jīng)驗(yàn)不足等原因而出現(xiàn)一些安全方面的問題。目前對于裝配式建筑施工安全方面缺乏規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化管理，以過去對傳統(tǒng)施工方法的管理方式來應(yīng)對裝配式建筑施工，無論是對施工人員的安全還是對建筑主體結(jié)構(gòu)的性能都存在一定的威脅。綜合各方面的原因，科學(xué)合理化管理裝配式建筑施工過程，對降低建筑施工風(fēng)險(xiǎn)和提高建筑質(zhì)量有重要意義。

裝配式建筑的施工過程中存在許多影響施工安全的風(fēng)險(xiǎn)因素，國內(nèi)有許多學(xué)者對這些存在的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行了分析研究。例如，張程城等從技術(shù)、管理、設(shè)備三個(gè)方面識別了裝配式建筑在施工階段的風(fēng)險(xiǎn)因素，建立了裝配式建筑施工階段的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系[2]。楊潔對裝配式住宅施工出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析并提出了與之對應(yīng)的處理措施，使施工的風(fēng)險(xiǎn)得到控制，以此來保障施工人員及住宅購買者的生命財(cái)產(chǎn)安全[3]。李國偉等通過對人工、材料、機(jī)械設(shè)備、制度規(guī)范、環(huán)境這五個(gè)不安全因素進(jìn)行剖析，找出了裝配式建筑安全隱患發(fā)生的新形式，來確保安全管理，促進(jìn)裝配式建筑的可持續(xù)發(fā)展[4]。常春光等采用了WBS-RBS方法對裝配式建筑施工安全進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)識別，并結(jié)合G1法對總風(fēng)險(xiǎn)度進(jìn)行計(jì)算，通過識別和計(jì)算來分析、處理裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估以及在管理過程中出現(xiàn)的問題[5]。李朝智等在分析裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑工程施工安全特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對其施工風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行了研究，為裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑工程施工安全管理提供了依據(jù)[6-7]。但以上研究并未對影響施工安全的各個(gè)因素間的復(fù)雜關(guān)系進(jìn)行研究，因此有必要從影響裝配式建筑施工安全因素角度出發(fā)，構(gòu)建施工風(fēng)險(xiǎn)影響因素體系，針對這些因素間復(fù)雜的作用關(guān)系，運(yùn)用DEMATEL-ISM方法計(jì)算各影響因素的相互影響程度和邏輯結(jié)構(gòu)，并對這些因素提出針對性的建議，為更好地發(fā)展裝配式建筑提供指導(dǎo)。

1 裝配式建筑施工安全影響因素識別

識別裝配式建筑施工安全影響因素是分析裝配式建筑施工風(fēng)險(xiǎn)的重要基礎(chǔ)，根據(jù)裝配式建筑的施工過程并結(jié)合上述文獻(xiàn)綜述研究，在層次分明的原則下，從人、物、管理、環(huán)境四個(gè)方面選取了13個(gè)影響裝配式建筑施工安全的因素[8-10]，建立裝配式建筑施工安全因素指標(biāo)體系，見表1。

表1 裝配式建筑施工安全影響因素

2 基于DEMATEL方法與ISM方法的因素分析

2.1 DEMATEL-ISM混合模型介紹

DEMATEL(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory)全稱為決策試驗(yàn)與評估實(shí)驗(yàn)室法，該方法求解的最終目的是通過目標(biāo)因果圖及矩陣運(yùn)算相結(jié)合的方式明確系統(tǒng)中各因素相互之間的作用影響程度。ISM(Interpretative Structural Modeling)全稱為解釋結(jié)構(gòu)模型，是一種用來探究因素間關(guān)聯(lián)作用結(jié)構(gòu)的方法。它通過厘清各個(gè)復(fù)雜因素之間的復(fù)雜關(guān)系，最終揭示并建立系統(tǒng)遞階層次結(jié)構(gòu)。兩種方法相結(jié)合的混合模型互補(bǔ)劣勢，各取其優(yōu)勢。既能夠明確復(fù)雜系統(tǒng)的多種因素之間的相互影響程度，又能根據(jù)層級分析得出層次結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵因素，為針對裝配式建筑施工過程中出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)因素提出建議奠定基礎(chǔ)。

2.2 混合模型建模步驟

2) 建立影響因素之間的初始直接影響矩陣。采用調(diào)查問卷的方式，問卷中每個(gè)題目的選項(xiàng)設(shè)定四個(gè)等級為0，1，2，3分，分別代表無影響、影響較小、影響一般、影響較大。根據(jù)該分?jǐn)?shù)選取一定數(shù)量的相關(guān)專家對每個(gè)影響因素進(jìn)行打分，初始直接影響矩陣的最終確立是通過對各個(gè)評分專家的評分求和再求平均分，得到初始直接影響矩陣B(B=[bij]n×n)。其中bij表示因素ai對因素aj的直接影響程度，一般情況下bij≠bji，在本文中，當(dāng)i=j時(shí)取bij=0。

3) 規(guī)范化處理初始直接影響矩陣。利用式(1)規(guī)范化處理初始直接影響矩陣B，計(jì)算得到規(guī)范化直接影響矩陣C(C=[cij]n×n)。

(1)

通過規(guī)范化計(jì)算使得cij∈[0,1]。

4) 計(jì)算綜合影響矩陣T(T=[tij]n×n)。按照式(2)計(jì)算綜合影響矩陣T：

式中：E為單位矩陣。

因?yàn)?≤cij≤1，所以有l(wèi)imn→∞Cn-1=0，故有

(2)

5) 計(jì)算各個(gè)因素的影響度Fi和被影響度Hi。每個(gè)因素的影響度為綜合影響矩陣中相應(yīng)行的和Fi，被影響度為綜合影響矩陣中相應(yīng)列的和Hi。

(3)

(4)

6) 計(jì)算各個(gè)因素的中心度Mi和原因度Ni。Mi為各因素的影響度之和，Ni為各因素的影響度之差。

4）燃?xì)夥矫?，上世紀(jì)90年代末，上海實(shí)現(xiàn)了城市煤氣全覆蓋。1999年東海平湖油氣田開發(fā)首期工程建成投產(chǎn)，上海浦東部分地區(qū)率先用上了天然氣，燃?xì)夤?yīng)開始出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性調(diào)整。2004年西氣東輸供應(yīng)上海后，全市天然氣利用得到了快速發(fā)展。2015年上海全面實(shí)現(xiàn)城市管道燃?xì)馓烊粴饣?，老百姓徹底告別了人工煤氣。在近20年的時(shí)間，上海成功實(shí)現(xiàn)城市管道燃?xì)鈴娜斯っ簹庀蛱烊粴獾霓D(zhuǎn)型，并形成東海平湖、西氣東輸、進(jìn)口LNG、川氣等多氣源，1.6MPa及以上超高壓主干管道一張網(wǎng)，五號溝、洋山等LNG應(yīng)急儲(chǔ)備和儲(chǔ)用結(jié)合接收站互為支撐的供應(yīng)保障格局。

Mi=Fi+Hi，i=1,2，…，n；

(5)

Ni=Fi-Hi，i=1,2，…，n。

(6)

7) 集成DEMATEL-ISM方法計(jì)算整體影響矩陣H(H=[hij]n×n)。

H=E+T

(7)

8) 計(jì)算閾值λ。閾值一般根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)確定，但通過計(jì)算得到的閾值能夠較好地減少主觀影響。

λ=α+β

(8)

式中：α為綜合影響矩陣T的均值；β為綜合影響矩陣T的標(biāo)準(zhǔn)差。

9) 確定可達(dá)矩陣K。可達(dá)矩陣K根據(jù)閾值λ確定。

(9)

10) 根據(jù)可達(dá)矩陣進(jìn)行層級分解?？蛇_(dá)集合R(ai)即可達(dá)矩陣K對應(yīng)的行所在的元素為1的列的集合，先行集合Q(ai)即可達(dá)矩陣K中對應(yīng)的列所在的元素為1的行的結(jié)合，其交集R(ai)∩Q(ai)，當(dāng)式(10)成立時(shí)，則將符合式(10)的因素劃為一個(gè)層級，并將這些因素在可達(dá)矩陣K中對應(yīng)的行和列劃除得到新的矩陣Kn。重復(fù)該步驟，直到所有因素完成分層。

R(ai)=R(ai)∩Q(ai)

(10)

11) 繪制影響因素多級遞階圖。根據(jù)上一步驟得到的層級劃分，按照第一層級在上，第n層級依次在下的方式繪制結(jié)構(gòu)模型。

3 實(shí)例分析

3.1 確定初始直接影響矩陣B

以日照市某中學(xué)教學(xué)樓項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目為教學(xué)樓改造工程，為五層框架結(jié)構(gòu)，總建筑面積約7620 m2。根據(jù)施工現(xiàn)場情況，編制確定初始直接影響矩陣的調(diào)查問卷，問卷中每個(gè)題目按照無影響、影響較小、影響一般、影響較大四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分，分值為0～3分。將調(diào)查問卷通過郵件、微信、紙質(zhì)問卷等方式發(fā)放給工程建筑領(lǐng)域的專業(yè)人士、具有裝配式研究經(jīng)驗(yàn)的高校教授以及研究該方向的碩博士研究生等。共計(jì)發(fā)放70份調(diào)查問卷，實(shí)際收回63份調(diào)查問卷，回收率為90%，其中有效問卷55份，有效問卷率為87.3%。參與問卷調(diào)查的人員中，有14位建筑領(lǐng)域的專業(yè)人士，10位高校教授，31位碩博士研究生。收集所有調(diào)查問卷的數(shù)據(jù)，應(yīng)用EXCEL軟件并根據(jù)評分人員對每個(gè)因素的打分求出算數(shù)平均值，得到初始直接影響矩陣B如下：

3.2 計(jì)算綜合影響矩陣T

對初始直接影響矩陣B按照步驟3)和4)進(jìn)行計(jì)算得到綜合影響矩陣T。步驟3)中求得矩陣B中最大行和為17.810，進(jìn)一步計(jì)算得到規(guī)范化矩陣C。接著根據(jù)步驟4)計(jì)算得到綜合影響矩陣T如下：

3.3 計(jì)算“四度”

根據(jù)建模步驟5)和6)計(jì)算各個(gè)因素的影響度、被影響度、中心度、原因度(“四度”)，結(jié)果見表2。

表2 DEMATEL分析結(jié)果

3.4 計(jì)算可達(dá)矩陣 繪制遞階模型

通過計(jì)算綜合影響矩陣的算數(shù)平均值α和標(biāo)準(zhǔn)差β得到閾值λ，計(jì)算得到α=0.058，β=0.059，λ=α+β=0.117，然后根據(jù)步驟9)求出可達(dá)矩陣K如下：

根據(jù)可達(dá)矩陣K按照步驟10)進(jìn)行層級劃分得到第一層級因素為L1={a4,a5,a6,a7}，同理可得L2={a2,a3,a12,a13}，L3={a8,a9,a10}，L4={a1,a11}，然后根據(jù)層級劃分繪制遞階模型圖，如圖1所示。

圖1 裝配式建筑施工安全影響因素遞階模型

3.5 裝配式建筑施工安全影響因素DEMATEL-ISM模型結(jié)果分析

表2中的中心度表示各個(gè)因素在系統(tǒng)中的綜合影響程度。由表2可以看出，排在前三位的為a12(現(xiàn)場吊裝工作環(huán)境)，a1(從業(yè)人員文化素質(zhì)水平)，a5(吊裝機(jī)械設(shè)備選擇)，說明這三個(gè)因素在裝配式建筑施工過程中有極大的重要性，對裝配式建筑施工安全事故發(fā)生的影響最為突出，為避免發(fā)生施工事故，需要對這三個(gè)因素進(jìn)行重點(diǎn)把控。中心度排在后三位的為a4(預(yù)制構(gòu)件出廠生產(chǎn)質(zhì)量)，a8(安全管理制度)，a11(現(xiàn)場自然天氣條件)，雖然這三個(gè)因素的中心度排在末尾，但仍不能忽視這些因素對裝配式建筑施工安全產(chǎn)生的影響。如a4(預(yù)制構(gòu)件出廠生產(chǎn)質(zhì)量)，在預(yù)制構(gòu)件出廠時(shí)，要嚴(yán)格把控構(gòu)件質(zhì)量，不符合質(zhì)量要求的構(gòu)件不能運(yùn)入施工現(xiàn)場；a11(現(xiàn)場自然天氣條件)雖然屬于不可抗力因素，但在施工過程中應(yīng)該做好預(yù)防準(zhǔn)備。

由圖1可知，將13個(gè)影響因素再劃分為三個(gè)層面，L1為直接影響層面，L2，L3為間接影響層面，L4為根本影響層面。直接影響層面涉及到因素a4(預(yù)制構(gòu)件出廠生產(chǎn)質(zhì)量)、a5(吊裝機(jī)械設(shè)備選擇)、a6(臨時(shí)支撐系統(tǒng)承載強(qiáng)度)、a7(高空墜物)。這四個(gè)因素屬于物的因素也是導(dǎo)致發(fā)生安全事故的直接原因，要想解決這四個(gè)因素需要先解決間接影響層因素和根本影響層因素，如施工方在選擇材料供應(yīng)商時(shí)，要秉持公平公正的原則，對進(jìn)場預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免出現(xiàn)因構(gòu)件問題而導(dǎo)致的坍塌事故；選擇吊裝設(shè)備時(shí)，需考慮裝配式建筑施工圖紙、預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量及施工現(xiàn)場吊裝環(huán)境等因素；在搭建臨時(shí)支撐系統(tǒng)時(shí)，要由專業(yè)人士操作完成并進(jìn)行穩(wěn)固性檢查，避免支撐系統(tǒng)傾覆隱患。間接影響層面包含因素a2(從業(yè)人員專業(yè)技術(shù)水平)、a3(施工人員安全意識水平)、a12(現(xiàn)場吊裝工作環(huán)境)、a13(構(gòu)建運(yùn)輸及存放環(huán)境)、a8(安全管理制度)、a9(現(xiàn)場安全監(jiān)理檢查)、a10(安全教育培訓(xùn))。在間接影響層面，a8(安全管理制度)、a9(現(xiàn)場安全監(jiān)理檢查)、a10(安全教育培訓(xùn))屬于管理的因素，這些管理因素對L2的因素具有直接影響，不能忽視其重要性，如開展安全教育培訓(xùn)會(huì)提高施工人員的安全意識；現(xiàn)場安全檢查能夠規(guī)范吊裝工作環(huán)境。處于根本影響層面的因素有a1(從業(yè)人員文化素質(zhì)水平)、a11(現(xiàn)場自然天氣條件)。這兩個(gè)因素的影響度是所有因素影響度中最大的，具有極強(qiáng)的影響力，對其他因素有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)力，是導(dǎo)致裝配式建筑施工安全事故發(fā)生的根本原因。

4 結(jié)論

本文從四個(gè)角度選取了13個(gè)影響裝配式建筑施工安全的因素，結(jié)合DEMATEL與ISM法對13個(gè)因素進(jìn)行分析得出如下結(jié)論：根據(jù)原因度的正負(fù)得到6個(gè)原因因素，7個(gè)結(jié)果因素；將中心度最大的三個(gè)因素確定為關(guān)鍵因素，即現(xiàn)場吊裝工作環(huán)境、從業(yè)人員文化素質(zhì)水平、吊裝機(jī)械設(shè)備選擇；在重點(diǎn)控制中心度較高因素的同時(shí)不能忽視中心度較低因素對裝配式建筑施工安全的影響。并采用ISM法對影響因素進(jìn)行了層級劃分，繪制了遞階模型圖，將層級劃分得到的4個(gè)層級再分為直接影響層、間接影響層和根本影響層。最后根據(jù)不同層面的因素提出相對應(yīng)的措施，為裝配式建筑安全施工提供參考。