張紅東

（甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741020）

0 引言

隨著我國(guó)社會(huì)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，農(nóng)民生活水平的日益提高，傳統(tǒng)的農(nóng)村住宅已經(jīng)越來越不能滿足農(nóng)民的需求。傳統(tǒng)農(nóng)村住宅以低層、淺進(jìn)深、小開間的土坯、磚木結(jié)構(gòu)為主，建設(shè)過程中缺乏有力監(jiān)管，房屋缺少深度設(shè)計(jì)，抗震性能差、使用功能少、建設(shè)速度慢、平面布局不科學(xué)，且大量使用土、磚、石等消耗量大、資源浪費(fèi)嚴(yán)重的建材，破壞生態(tài)環(huán)境。在國(guó)家大力推進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)化和建設(shè)“美麗鄉(xiāng)村”、“鄉(xiāng)村振興”戰(zhàn)略下，國(guó)家為此進(jìn)行了多層級(jí)的設(shè)計(jì)，2019發(fā)布的《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳關(guān)于開展農(nóng)村住房建設(shè)試點(diǎn)工作的通知》《2021 年中央一號(hào)文件》《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的意見》中指明：完善建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，提高農(nóng)房設(shè)計(jì)水平和建設(shè)質(zhì)量，建設(shè)一批功能現(xiàn)代、風(fēng)貌鄉(xiāng)土、成本經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)安全、綠色環(huán)保的宜居示范民居，改善農(nóng)民居住條件和居住環(huán)境，提升鄉(xiāng)村風(fēng)貌［1，2］。甘肅省作為脫貧攻堅(jiān)后鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的主戰(zhàn)場(chǎng)，積極探索和篩選結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟(jì)適用、施工綠色便利和節(jié)能環(huán)保的鄉(xiāng)村宜居住宅體系的現(xiàn)實(shí)問題擺在我們面前。鑒于此，為了全面、真實(shí)、準(zhǔn)確地反映甘肅農(nóng)村住宅現(xiàn)狀，利用層次分析法（AHP）優(yōu)選出甘肅農(nóng)村適宜性住宅體系，旨為改善農(nóng)民居住條件和居住環(huán)境，提升鄉(xiāng)村風(fēng)貌、助力鄉(xiāng)村振興提供參考。

1 層次分析法（AHP）

1.1 概述

層次分析法，又簡(jiǎn)稱為AHP，20世紀(jì)70年代中期由美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家托馬斯·塞蒂正式提出［3］。層次分析法是指將一個(gè)層次復(fù)雜的多目標(biāo)決策問題看待為一個(gè)系統(tǒng)，將總目標(biāo)分解為多個(gè)小目標(biāo)或準(zhǔn)則，再將小目標(biāo)或準(zhǔn)則分解為多個(gè)指標(biāo)的若干層次，然后構(gòu)建判斷矩陣并求解，求得本層次的各元素對(duì)上一層次某元素的優(yōu)先權(quán)重分配，最后再用加權(quán)和的方法遞階歸并各備擇方案對(duì)總目標(biāo)的最終權(quán)重分配，至此，最終權(quán)重最大者即為我們選擇的最優(yōu)方案。層次分析法比較適合于具有分層交錯(cuò)評(píng)價(jià)指標(biāo)的目標(biāo)系統(tǒng)，而且目標(biāo)值又難于定量描述的決策問題。

1.2 分析步驟

1.2.1 構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型

將決策的總目標(biāo)、考慮的決策準(zhǔn)則和決策指標(biāo)對(duì)象按照層次關(guān)系分為最高層、中間層和最低層，繪出層次結(jié)構(gòu)圖。最高層代表了決策的目的以及要解決的問題。中間層代表了為達(dá)到目的需要考慮的因素、決策的準(zhǔn)則。最低層代表了決策時(shí)的備選的若干方案。對(duì)于相鄰的兩層，稱高層為目標(biāo)層，低層為因素層。中間層既對(duì)目標(biāo)層有影響，同時(shí)又支配因素層，而且受支配的因素過多會(huì)給比較判斷帶來一定的困難，因此，每一層各因素所支配的因素一般不超過9個(gè)［4］。

1.2.2 構(gòu)造判斷（成對(duì)比較）矩陣

同一層次的n 個(gè)因素X=（x1，x2，x3…xn）對(duì)上一層因素Y影響大小可以將本層因子進(jìn)行兩兩相互比較，采用相對(duì)尺度，以盡可能減少性質(zhì)不同的諸因素相互比較的困難，以提高準(zhǔn)確度。構(gòu)建判斷矩陣為：

式中，aij及其倒數(shù)的取值，Saaty給出的9個(gè)重要性等級(jí)標(biāo)度，標(biāo)度及其含義見表1。

表1 標(biāo)度表

1.2.3 層次排序及一致性檢驗(yàn)

將判斷矩陣Aij的每一列進(jìn)行歸一化處理，得到新矩陣，即：

由于判斷矩陣中aij的值是人為賦值的，只能給出估計(jì)值，因此實(shí)際值與估計(jì)值存在偏差，有必要引入判斷矩陣偏離一次性指標(biāo)來檢查判斷矩陣的一致性，以決定是否接受它，即：

隨著判斷矩陣的階數(shù)的增大，判斷一致性的難度隨著會(huì)增大，因此引入判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI值，如表2所示。

表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI值

記隨機(jī)一次性比率為CR，則：

當(dāng)CR＜0.1 時(shí)，判斷矩陣一致性一般認(rèn)為可以接受，否則為了具有滿意的一致性需調(diào)整判斷矩陣。

2 甘肅農(nóng)村適宜性住宅體系優(yōu)選

甘肅地處黃土高原、內(nèi)蒙古高原、青藏高原交匯處，面積42萬多km2，人口約2600萬，其中大約79%生活在農(nóng)村。民族主要有漢、藏、回、蒙、東鄉(xiāng)等41個(gè)。境內(nèi)氣候變化多樣，地貌復(fù)雜。這種民族和地域的差異造就了甘肅農(nóng)村住宅規(guī)模大、數(shù)量廣、種類多、較分散等特點(diǎn)。大量住宅為村民自發(fā)營(yíng)建、無序發(fā)展，結(jié)構(gòu)形式種類繁多，缺乏規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理。甘肅省境內(nèi)農(nóng)村農(nóng)房根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)形式可以分為：生土結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)等5類［5］。結(jié)合近年來農(nóng)村住宅發(fā)展的結(jié)構(gòu)特征，針對(duì)甘肅農(nóng)村本身具有的特殊條件，分別對(duì)具有典型代表的磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)住宅進(jìn)行對(duì)比分析，優(yōu)選出甘肅農(nóng)村適宜性住宅體系。

2.1 建立層次結(jié)構(gòu)分析模型

經(jīng)過大量農(nóng)村住宅的調(diào)研，依據(jù)《住宅性能評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》［6］、通過經(jīng)驗(yàn)預(yù)選和專家咨詢，提煉出安全性、適用性、經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能環(huán)保性、產(chǎn)業(yè)化、耐久性、美觀性等7 個(gè)要素作為對(duì)比的指標(biāo)，構(gòu)成甘肅農(nóng)村適宜性住宅優(yōu)選指標(biāo)，基于層次法建立的層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 住宅體系優(yōu)選層次

優(yōu)選體系建立后，通過專家問卷調(diào)查提取數(shù)據(jù)，建立準(zhǔn)則層、指標(biāo)層判斷矩陣分別如下所示：

計(jì)算判斷矩陣的特征值和特征向量。對(duì)判斷矩陣所對(duì)應(yīng)的最大特征值λmax的特征向量進(jìn)行歸一化處理，得到的向量即為指標(biāo)相對(duì)于上層次的權(quán)重。

利用Yaahp.10 層次分析軟件對(duì)判斷矩陣B 進(jìn)行分析，得到最大特征值：λmax=7.7560；歸一化處理后特征向量為：

W=（ω1，ω2，ω3，ω4，ω5，ω6，ω7）T=（0.3943，0.1444，0.2342，0.0526，0.0250，0.1013，0.0481）

由此可知，準(zhǔn)則層指標(biāo)（安全性、適用性、經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能環(huán)保性、產(chǎn)業(yè)化、耐久性、美觀性）相對(duì)于總目標(biāo)的指標(biāo)權(quán)重為：0.3943，0.1444，0.2342，0.0526，0.0250，0.1013，0.0481。

結(jié)果可知，判斷矩陣一致性可以接受。從結(jié)果來看，影響甘肅農(nóng)村適宜性住宅體系因素中指標(biāo)權(quán)重大小依次為：安全性＞經(jīng)濟(jì)性＞適用性＞耐久性＞節(jié)能環(huán)保性＞美觀性＞產(chǎn)業(yè)化。

同理：指標(biāo)層C1、C2、C3、C4、C5的最大特征值λ1max=2、λ2max=5.2432、λ3max=2、λ4max=2、λ5max=2，歸一化處理后特征向量分別為：

其中，每一個(gè)特征向量代表了指標(biāo)層指標(biāo)對(duì)準(zhǔn)則層的權(quán)重分配，同理對(duì)C2矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)（一致性檢驗(yàn)適用于二階以上矩陣，二階以下均能滿足，無需計(jì)算）得出，CR=0.0543＜0.1，同樣滿足要求。

綜上所述，不難看出以上特征向量?jī)H代表本級(jí)指標(biāo)對(duì)上一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重分配，要想得出指標(biāo)層對(duì)總目標(biāo)的權(quán)重分配，還需將指標(biāo)層特征向量乘以準(zhǔn)則層特征向量，即得到評(píng)價(jià)指標(biāo)總排序。最終得到的評(píng)價(jià)指標(biāo)總排序見表3。

表3 評(píng)價(jià)指標(biāo)總排序

3 適宜性住宅體系優(yōu)選

得出適宜性住宅體系優(yōu)選指標(biāo)的權(quán)重分配后，可以采用10 分制加權(quán)評(píng)分法［7］，對(duì)磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)三種典型住宅體系進(jìn)行打分，評(píng)分最高者為甘肅農(nóng)村適宜性住宅體系最優(yōu)方案。為了評(píng)分更加客觀、準(zhǔn)確、公正，廣泛進(jìn)行調(diào)查研究，選取行業(yè)專家、施工單位，住戶三方評(píng)分單位、綜合考慮三方意見。考慮三方專業(yè)背景差異，對(duì)三方評(píng)分權(quán)重分別采用0.5、0.3、0.2 不同配重，減小差異影響，最后取加權(quán)平均值為方案的最終得分。即：

磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)住宅體系評(píng)價(jià)表見表4。

表4 住宅體系評(píng)價(jià)

從表4 可以看出，磚混結(jié)構(gòu)的住宅體系最終得分為，D1=0.5×7.4253+0.3×7.6551+0.2×7.8079=7.5708；同理鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的得分為D2=0.5×8.8786+0.3×8.7491+0.2×8.7283=8.8100，D3=0.5×9.0749+0.3×8.8189+0.2×9.0517=8.9935，由于D1＜D2＜D3，由此證明，薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)住宅體系為甘肅農(nóng)村適宜性住宅體系最優(yōu)方案。

以甘肅省靜寧縣為例，對(duì)薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)住宅體系在農(nóng)村的應(yīng)用進(jìn)行調(diào)研：靜寧縣戶籍總戶數(shù)135589戶，總?cè)丝?81972 人，農(nóng)村人口比重為72.5%［8］，具備薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工一體化資質(zhì)的企業(yè)有5 家，累積完成安裝的薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)住宅約2000 套，每年完成量約300 套，安裝范圍覆蓋甘肅慶陽市、甘南州、天水市、平?jīng)鍪?、華亭市、靜寧縣、莊浪縣、涇川縣等隴東南地區(qū)。由此可見，在甘肅農(nóng)村，薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)住宅體系已經(jīng)逐漸被農(nóng)民所接受，成為農(nóng)村建房新的選擇。

4 應(yīng)用展望

從以上優(yōu)選指標(biāo)分析來看，相比傳統(tǒng)住宅體系，薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)體系在綜合方面展現(xiàn)出了更為明顯的優(yōu)勢(shì)，值得在甘肅農(nóng)村推廣。但是，在推廣的同時(shí)，應(yīng)該注意幾個(gè)方面：

（1） 在生活方式的傳承方面。農(nóng)村生活方式相對(duì)城市來說，比較傳統(tǒng)和固化，區(qū)域的建筑體系與生活方式已經(jīng)和諧共生，優(yōu)選的建筑體系在農(nóng)村推廣過程中應(yīng)該依循區(qū)域生活方式，屬地化改造完成。

（2） 地域文脈的共生方面。區(qū)域的建筑體系都帶有屬地化鮮明的文化特色，體現(xiàn)著建筑體系與文化的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。優(yōu)選的建筑體系在農(nóng)村推廣過程中應(yīng)該注重當(dāng)?shù)匚幕苊廪r(nóng)村房子城市化，建筑體系應(yīng)根植農(nóng)村，融于農(nóng)村。

（3） 產(chǎn)業(yè)化道路方面。農(nóng)村的住宅建造生產(chǎn)工業(yè)化程度低，對(duì)經(jīng)濟(jì)性敏感程度高，優(yōu)選的建筑體系在農(nóng)村推廣過程中，政府應(yīng)該出臺(tái)相關(guān)政策，搭建平臺(tái)，構(gòu)建生態(tài)，走產(chǎn)業(yè)化的道路來降低成本，推進(jìn)新型建筑體系在農(nóng)村的發(fā)展。

5 結(jié)語

（1） 以安全性、適用性、經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能環(huán)保型、產(chǎn)業(yè)化、耐久性、美觀性7 個(gè)準(zhǔn)則層指標(biāo)和15 個(gè)指標(biāo)層指標(biāo)，組成甘肅農(nóng)村適宜性住宅體系評(píng)價(jià)指標(biāo)并建立判斷矩陣。

（2） 利用專家、施工單位，住戶三方評(píng)價(jià)單位，采用10分制加權(quán)評(píng)分法對(duì)對(duì)磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)三種典型住宅體系進(jìn)行打分評(píng)價(jià)，做到評(píng)價(jià)更加客觀、準(zhǔn)確、公正。

（3） 在層次分析法分析和打分評(píng)價(jià)過程中，判斷矩陣的建立和評(píng)價(jià)打分對(duì)最后得結(jié)果起著至關(guān)重要的作用。