童張俊，姚傳勤，江婷婷

(安徽理工大學(xué) 土木建筑學(xué)院，安徽 淮南 232001)

0 引言

近年來城市建筑群對幕墻裝飾的需求量逐步增加，建筑幕墻作為新型現(xiàn)代裝飾技術(shù)得以迅猛發(fā)展。隨著建筑幕墻日益廣泛的應(yīng)用，尤其是在高層建筑上的大量使用，有關(guān)建筑幕墻安全方面的問題逐漸顯露出來。

在幕墻工程的安全評價方面，王驊等[1]對既有幕墻建筑的管理隱患、理順管理機制、法規(guī)體系完善三個方面研究，結(jié)合各地區(qū)出臺的相關(guān)政策法規(guī)對幕墻安全管理進行評價；金巾等[2]采用模糊數(shù)學(xué)與應(yīng)用突變理論相結(jié)合的方法對幕墻安全可靠性進行了評價，使用理論分析的方法對幕墻穩(wěn)定性評判上給出了一種評判方法的基本框架；劉軍進等[3]通過對既有建筑幕墻安全性檢測的內(nèi)容及方法進行了研究，結(jié)合國內(nèi)外有關(guān)建筑幕墻安全性檢測及評價的最新研究成果，探討了今后研究中需要考慮和解決的關(guān)鍵問題；付樹壯[4]從全生命周期角度，對建筑幕墻的安全問題進行了成因分析，主要包含幕墻材料性質(zhì)、安裝技術(shù)、結(jié)構(gòu)連接等安全因素。高旭[5]通過實際調(diào)研，總結(jié)了近幾年常見公共建筑幕墻形式及相關(guān)的設(shè)計、施工特點，總結(jié)了幕墻施工各環(huán)節(jié)主要的質(zhì)量問題，從施工組織管理、材料采購和進場、隱蔽工程、面板安裝等重點環(huán)節(jié)，進行研究分析建筑幕墻的質(zhì)量問題、質(zhì)量控制要點，并且提出相應(yīng)的質(zhì)量控制措施。

綜上所述，在關(guān)于幕墻工程安全的結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工技術(shù)、既有幕墻的安全使用與維護方面都有了深入探索，但是在幕墻工程施工安全管理評價方面缺乏進一步研究探索。為了提高政府安全監(jiān)管部門對幕墻工程施工的監(jiān)管效率和幕墻施工現(xiàn)場安全管理人員的管理效率，本文在調(diào)查幕墻工程施工安全影響因素的基礎(chǔ)上，結(jié)合層次分析法和熵權(quán)法分別確定主觀權(quán)重與客觀權(quán)重，使用最小信息鑒別理論進行權(quán)重組合，利用改進的隸屬度確定原則確定最終評價等級[6]?？朔鱾€影響因素權(quán)重確定時主觀性大的缺點，保證評價結(jié)果的科學(xué)可靠，期望在今后的幕墻施工安全管理過程中提供參考。

1 幕墻工程施工安全評價指標(biāo)體系的建立

基于人、機、物、法、環(huán)(4M1E)現(xiàn)場管理五大要素對建筑工程的施工安全影響因素進行分析整理，著重分析幕墻工程施工安全管理的人為活動、管理體系、機械設(shè)備和材料、施工環(huán)境等影響因素。根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部批準的JGJ59-2011《建筑施工安全檢查標(biāo)準》，構(gòu)建了幕墻工程施工安全評價指標(biāo)體系[7]。該評價指標(biāo)體系的準則層包括人為因素、管理因素、材料設(shè)備因素和環(huán)境因素四個方面的內(nèi)容，方案層是將各準則層的影響要素細分為17個具體可量化的評價指標(biāo)。幕墻工程施工安全生產(chǎn)評價指標(biāo)體系如圖1所示。

2 幕墻工程施工安全評價指標(biāo)模型的構(gòu)建

根據(jù)建立的幕墻工程施工安全生產(chǎn)評價指標(biāo)體系，基于模糊綜合評價法現(xiàn)行的方法和步驟，應(yīng)用隸屬度函數(shù)概念，將各因素指標(biāo)映射到評價集區(qū)間上，使用改進的隸屬原則確定綜合評判等級值，以構(gòu)建幕墻工程施工安全相對隸屬度模糊優(yōu)化評價模型[8]。

2.1 確定安全評價的因素集合

根據(jù)幕墻工程施工安全生產(chǎn)評價指標(biāo)要素，確定如下的模糊綜合評價因素集：

一級因素集：U={U1,U2,U3,U4}

二級因素集：U1={U11，U12,U13}

U2={U21，U22,U23，U24，U25，U26，U27}

U3={U31，U32,U33，U34}

U4={U41，U42,U43}

2.2 建立安全等級評價集

制定評價的標(biāo)準對各評價指標(biāo)進行量化評定確定評價集V，通過百分制分數(shù)區(qū)間將幕墻工程施工安全評價等級分為優(yōu)秀、良好、合格和不合格4個等級見表1。

安全等級評價集：V={v1,v2,v3,v4}={優(yōu)秀，良好，合格，不合格}

圖1 幕墻工程施工安全生產(chǎn)評價指標(biāo)體系

表1 評分等級標(biāo)準對照表

2.3 確定安全評價指標(biāo)權(quán)重

指標(biāo)的賦權(quán)方法多種多樣，大致可分為以下三大類：主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法以及組合賦權(quán)法[9]。主觀賦權(quán)法依賴于決策者主觀的意圖，具有較強的主觀性；客觀賦權(quán)法更著重于客觀數(shù)據(jù)，但無法反映出決策者對不同指標(biāo)的重視程度，可能會存在權(quán)重與實際指標(biāo)重要程度相悖的情況。因此，結(jié)合上述主客觀賦權(quán)法的優(yōu)缺點，本研究在對評價指標(biāo)進行權(quán)重分配時，采用層次分析法進行主觀權(quán)重的計算，熵值法確定客觀權(quán)重，再通過最小鑒別信息原理將主客觀權(quán)重進行組合，以彌補單一賦權(quán)的不足。力求將主觀的隨機性控制在一定范圍內(nèi)，實現(xiàn)了主客觀賦權(quán)的內(nèi)在統(tǒng)一和均衡，使得評價結(jié)果更加真實可靠。

2.3.1 主觀權(quán)重的確定

本文使用層次分析法確定幕墻工程施工安全指標(biāo)主觀權(quán)重，將歸屬于同一層級的影響因素采用1-9標(biāo)度兩兩對比進行評分。分析系統(tǒng)中各因素之間的關(guān)系以建立系統(tǒng)的遞階層次結(jié)構(gòu)，通過邀請幕墻工程施工管理方面專家進行打分，得到了一級指標(biāo)和對應(yīng)的二級指標(biāo)判斷矩陣：

一級指標(biāo)判斷矩陣為

二級指標(biāo)判斷矩陣為

通過計算上述判斷矩陣對應(yīng)的最大特征根的特征向量λmax，經(jīng)歸一化處理后得到Wa，Wa即同一層次元素對應(yīng)于上一層次元素相對重要性的排序權(quán)值。通過式(1)計算得出相應(yīng)判斷矩陣的一致性指標(biāo)CI。

(1)

其中，CI=0時矩陣有完全一致性；CI越大矩陣的不一致性越大。

(2)

引入一致性指標(biāo)RI來衡量的大小，通過式(2)得出一致性比率CR。一般認為一致性比率CR<0.1時，Ai的不一致程度在容許范圍內(nèi)，即通過一致性檢驗。若一致性比率CR≥0.1時,說明判斷矩陣不符合一致性。

通過YAAHP軟件的計算得到判斷矩陣的一致性比率皆滿足條件，故判斷矩陣滿足一致性要求，進而計算得到一級指標(biāo)和二級指標(biāo)的權(quán)重為：

Wa={0.2400，0.6006， 0.0989，0.0605}

Wa1={0.6232,0.1373,0.2395}

Wa2={0.1049,0.1215,0.3438,0.2462,0.0864,0.0498,0.0475}

Wa3={0.5317,0.1856,0.0972,0.1856}

Wa4={0.0824,0.6025,0.3151}

由一級指標(biāo)權(quán)重再次進行歸一化處理，得出主觀權(quán)重向量。

WA={0.1496， 0.0330，0.0575， 0.0630， 0.0730， 0.2064， 0.1478， 0.0519，

0.0299， 0.0285， 0.0526， 0.0184， 0.0096， 0.0184， 0.0050， 0.0365，0.0191}

2.3.2 客觀權(quán)重的確定

熵權(quán)法是依據(jù)指標(biāo)變異性程度大小來確定客觀權(quán)重的一種客觀賦權(quán)法。某項指標(biāo)的熵值越小,其變異程度越大，相應(yīng)的熵權(quán)越大。在綜合評價中，該項指標(biāo)所能提供的信息量越多，能起到更加重要的作用。

(3)

接著計算指標(biāo)的特征權(quán)重以及安全評價指標(biāo)的熵值Hj，見式(4)～(6)。

(4)

(5)

(6)

其中pij為指標(biāo)比重式，n評分專家數(shù)量，再通過式(7)將熵權(quán)Ws算出，完成客觀權(quán)重的計算。

(7)

2.3.3 組合權(quán)重的確定

當(dāng)決策者只控制先驗概率分布，或者僅掌握部分統(tǒng)計分布信息時，可采用最小鑒別信息原理對已有數(shù)據(jù)進行分析加以整合，從而對整體分布做出判斷。

本文首先將層次分析法確定的主觀權(quán)重和熵權(quán)法計算的客觀權(quán)重代入式(8)中，分別求出幕墻工程施工安全評價指標(biāo)的主觀與客觀鑒別信息，再運用最小鑒別信息原理進行主客觀綜合賦權(quán)計算。建立目標(biāo)函數(shù)式(9)進行判斷，當(dāng)兩個鑒別信息的和最小時，綜合權(quán)重最接近主客觀組合權(quán)重。

(8)

minF=I(WZ,WA)+I(WZ,WS)

(9)

其中，綜合權(quán)重WZ滿足W1+W2+…+Wn=1，且W1,W2,…Wn>0。

通過構(gòu)造拉格朗日函數(shù)來對目標(biāo)函數(shù)進行求解。

(10)

當(dāng)極值存在時，有：

(11)

故最終可以解得Wz。

(12)

2.4 確定模糊關(guān)系矩陣

一般情況下，在模糊評價過程中獲得的統(tǒng)計數(shù)據(jù)皆是精確值，而進行模糊評判時使用的控制規(guī)則往往需要模糊的語言量。為了更加有效地利用這些數(shù)據(jù)，展開進一步的處理，需要通過確定輸入精確值所對應(yīng)的模糊集的隸屬函數(shù)，來對準確數(shù)據(jù)進行輸入的模糊化。隸屬函數(shù)的形狀以及它在模糊子集論域內(nèi)的分布狀況應(yīng)該趨于大致相同，本文采用常規(guī)的梯型模糊分布，其中分為偏大型、中間型和偏小型。分別采用式(13)表示偏大型，式(14)、(15)代表中間型以及式(16)表示偏小型。

(13)

(14)

(15)

(16)

上述式中的a,b,c,d值對應(yīng)的為評價集中的節(jié)點分數(shù)值，數(shù)值見表1。

將專家對幕墻工程施工安全評價體系中的17個評價指標(biāo)的評分值帶入上述隸屬度函數(shù)式中，計算出指標(biāo)評價因素對應(yīng)的隸屬度，得出安全評價模糊關(guān)系矩陣如下：

2.5 模糊綜合判斷

將得到的指標(biāo)權(quán)重向量W和安全評價模糊關(guān)系矩陣R進行加權(quán)平均計算，如下列式(17)。二者利用M=(·,⊕)型加權(quán)平均矩陣合成得到最終的總評價向量B[10]。在模糊評價的實例中，最大隸屬度原則被到處套用，但是很少有人注意最大隸屬度的有效性問題，在判斷結(jié)果向量B中，如果有兩元素數(shù)值相差很小時，使用最大隸屬度原則武斷劃分會影響評價的準確性，故本文引進的評判原則進行評判，評判的基本過程用圖2流程表示：

B=W°R

(17)

其中，bi指的是最終的總評價指標(biāo)內(nèi)的數(shù)值，當(dāng)B中的各元素相等時，bi就為常數(shù)，使用簡單平均原則評價。α和β的計算方法見式(18)、(19)和(20)。

(19)

圖2 模糊綜合判斷隸屬度原則流程

3 案例分析

3.1 工程概況

某生物醫(yī)藥基地建設(shè)項目二標(biāo)段工程，總建筑面積117283.39 m2，其中四棟建筑外墻采用幕墻結(jié)構(gòu)進行外圍裝飾，幕墻工程施工的總工期為150 d。該幕墻工程包含的四棟建筑結(jié)構(gòu)類型存在差異，幕墻施工工藝各有不同，多支勞務(wù)隊伍同時施工，需要項目管理人員重點分析判斷工程自身的危險性因素，做好施工現(xiàn)場的安全管理工作。

3.2 評價過程及結(jié)果

邀請10名幕墻工程方面專家學(xué)者對照圖1所示的幕墻工程施工安全指標(biāo)體系中的17個具體的評價指標(biāo)進行評分。具體評分經(jīng)過加權(quán)平均計算后見表2。

表2 某幕墻工程建設(shè)項目安全評分

將專家對各個指標(biāo)的評分數(shù)值代入隸屬度函數(shù)式(13)、(14)、(15)和(16)中得到二級指標(biāo)模糊評價的評價矩陣

通過收集的專家評分數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)由式(3)標(biāo)準化處理后，再通過式(4)計算得到熵值，最終代入式(7)中得到熵權(quán)

Ws={0.070,0.053,0.039,0.042,0.064,0.081,0.073,0.045,0.089,0.064,0.067,0.056,0.045,0.036,0.070,0.050,0.056}

將已經(jīng)計算出的客觀權(quán)重和主觀權(quán)重通過式(8)、(9)組合得到式(10)最終計算得到組合權(quán)重，通過歸一化處理后得到各個一級指標(biāo)權(quán)重Wi(i=1,2,3,4)。

Wz={0.1113,0.0455,0.0515,0.0560,0.0744,0.1407,0.1130,0.0526,0.0561,0.0465,0.0646,0.0349,0.0226,0.0280,0.0204,0.0465,0.0356}

W1={0.5343,0.2184,0.2472}

W2={0.1038,0.1380,0.2609,0.2095,0.0975,0.1040,0.0862}

W3={0.4304,0.2325,0.1506,0.1865}

W4={0.1990,0.4537,0.3473}

將組合權(quán)重Wi與模糊評價關(guān)系矩陣Ri代入式(11)中，采用M=(·,⊕)型的算法得到總評價向量Bi(i=1,2,3,4)。

B1={0,0,0.4558,0.5442}

B2={0,0.1191,0.7725，0.1084}

B3={0,0.1493,0.6679，0.1828}

B4={0,0.1231,0.8179，0.0590}

對所求出的總評價向量Bi(i=1,2,3,4)通過改進的模糊評判原則流程進行評判。經(jīng)過圖2的流程判斷B1符合加權(quán)平均原則評判，對應(yīng)的安全等級為優(yōu)秀；B2符合最大隸屬度原則評判，對應(yīng)的安全等級為良好；B3符合加權(quán)平均原則評判，對應(yīng)的安全等級為良好；B4符合最大隸屬度原則評判，對應(yīng)的安全等級為良好。

從評判結(jié)果中得到人為因素對應(yīng)優(yōu)秀的安全等級，說明現(xiàn)場的施工人員和管理人員的安全意識水平較高，有著較強的安全風(fēng)險防范意識，生產(chǎn)技術(shù)水平滿足一定的要求；同時，設(shè)備與材料因素的安全等級為良好，符合日常施工安全的需要，但仍需加強有關(guān)幕墻材料可靠性的驗收檢查；管理因素和環(huán)境因素并未達到優(yōu)秀，滿足良好水平的安全等級，基本符合施工的安全狀況，仍然需要加強有關(guān)人員安全教育和安全事故的預(yù)防演練，確保幕墻施工過程中人員的安全狀況。

4 結(jié)論

(1) 本文從4M1E五大生產(chǎn)要素出發(fā)，分析了幕墻工程施工過程中安全生產(chǎn)的影響因素，構(gòu)建了幕墻工程施工安全生產(chǎn)評價指標(biāo)體系，為今后幕墻工程施工過程的安全管理提供了借鑒參考。

(2) 通過最小鑒別信息原理將層次分析法和熵權(quán)法確定的主客觀權(quán)重結(jié)合起來，既規(guī)避了主觀賦權(quán)中的人為傾向造成的數(shù)據(jù)偏差，又能夠補充客觀賦權(quán)中無法體現(xiàn)參與決策者對不同指標(biāo)重視程度的弊端。采用最小鑒別信息原理進行組合賦權(quán)后再進行模糊綜合評價，可以有效提高對相關(guān)幕墻工程施工的實例進行安全評價的科學(xué)性與準確性。

(3) 相較于大多數(shù)采用模糊綜合評價的實例，直接套用最大隸屬度原則不夠嚴謹，本文通過引入改進的模糊評價評判原則，控制隸屬原則的使用，使得模糊綜合安全評價結(jié)果更加真實可靠，同時也提高了本文安全評價模型的實用性。