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        裝配式建筑工程施工質(zhì)量控制研究

        2022-11-07 08:29:30徐冬梅
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2022年31期
        關(guān)鍵詞:建筑施工評(píng)價(jià)質(zhì)量

        徐冬梅

        (遼寧工業(yè)大學(xué),遼寧 錦州 121001)

        據(jù)統(tǒng)計(jì)自2014年開始,中國裝配式建筑占比持續(xù)上升,截至2020年,其建筑面積達(dá)6.3億m2,較2019年增長了50%,已超額完成目標(biāo)。但是該成績(jī)相比世界上70%的國家的滲透率存在較大的差距。加之國內(nèi)建筑行業(yè)勞動(dòng)力短缺及開發(fā)成本的上升,裝配式建筑的相對(duì)優(yōu)勢(shì)在進(jìn)一步擴(kuò)大。雖然裝配式建筑具有成本較高、抗震性差、參與方多及施工過程復(fù)雜等特點(diǎn),但是環(huán)保節(jié)能、預(yù)制構(gòu)件可量產(chǎn)、施工周期較短確是其最大的特點(diǎn),對(duì)于建筑行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

        在裝配式建筑施工質(zhì)量控制問題研究方面,田紫鳶等認(rèn)為從業(yè)人員素質(zhì)、專業(yè)技術(shù)人才匱乏及管理人員等是影響施工質(zhì)量控制的根本原因。王爽等針對(duì)施工質(zhì)量分為施工前、施工中與施工后3個(gè)部分建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,得出的結(jié)論是良好的裝配式建筑施工質(zhì)量控制需要這三者的協(xié)同,某一項(xiàng)出了問題,則會(huì)功虧一簣。鐘春玲等從構(gòu)建要素、裝配準(zhǔn)備、裝配過程與裝配驗(yàn)收4個(gè)階段驗(yàn)證了C-OWA與向量夾角余弦的結(jié)合在裝配式建筑施工質(zhì)量評(píng)價(jià)的實(shí)際意義。國外學(xué)者Sunkuk Kim,Jeong Tai Kim等一方面談到了使用鋼截面的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量先進(jìn)性,另一方面結(jié)合預(yù)制混凝土框架材料、施工及結(jié)構(gòu)等方面的復(fù)雜性研討出了預(yù)制凝土框架的嵌入節(jié)能方案;de Lima Araújo Daniel等學(xué)者通過兩步牛腿計(jì)算模型與分析模型證實(shí)了兩步牛腿法可以提高預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的工業(yè)化生產(chǎn),減少模板中的開口和切口;Sheryl Staub-French等通過在3D-BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了進(jìn)度項(xiàng),很好地實(shí)現(xiàn)了施工進(jìn)度的情景模擬,此舉措為有效提升裝配式建筑施工質(zhì)量做出了重大突破。Ali和Amin通過實(shí)踐證明了BIM技術(shù)與RFID技術(shù)的結(jié)合可提升PC構(gòu)件等信息的留存率;Mohammad Fadhil Mohammad認(rèn)為政策、施工技術(shù)、管理人才、檢查制度和應(yīng)急機(jī)制等均是影響裝配式建筑施工質(zhì)量的因素;Faridah Ismail也從人—材—機(jī)3方面分析了裝配式建筑施工質(zhì)量的影響因素,同時(shí)認(rèn)為在具備良好的施工基礎(chǔ)后,需要有項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的有效配合。

        本文在充分考慮裝配式建筑的特點(diǎn)基礎(chǔ)上,引入WSR理論(“物理—事理—人理”的簡(jiǎn)稱),從“物理、事理、人理”3個(gè)方面系統(tǒng)化與條理化地梳理施工產(chǎn)品、過程與人員之間的相互作用關(guān)系,由此建立施工質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)體系,結(jié)合OWA-耦合度進(jìn)行相關(guān)影響因素的定量化研究,實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配式建筑施工質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià),最后據(jù)此提出相關(guān)控制建議。

        1 裝配式建筑施工質(zhì)量控制評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

        1.1 基于WSR理論的相互作用分析

        WSR理論是一種系統(tǒng)的方法論,又是一種解決復(fù)雜問題的重要工具。其理念認(rèn)為雖然有一些方法可以從事理表明與物理結(jié)構(gòu)上分析存在可行性,但是最終實(shí)踐確實(shí)不盡如人意,由此看來忽視了人理的后果則是事倍功半的。那么對(duì)于裝配式建筑施工質(zhì)量控制評(píng)價(jià)而言,其整體施工的組成由施工產(chǎn)品、施工活動(dòng)與施工人員3方面要素組成,且任何一項(xiàng)的缺失必然會(huì)造成最終效果的失真與失敗。因此,需要考慮三者的相互作用關(guān)系,選取完整的指標(biāo),從而建立完善的評(píng)價(jià)體系。三者的相互作用關(guān)系如圖1所示。

        基于WSR理論,施工產(chǎn)品、人員及活動(dòng)之間存在內(nèi)在聯(lián)系,三者相互影響、相互促進(jìn),又相互制約,構(gòu)成了施工質(zhì)量控制的閉環(huán)體系,實(shí)現(xiàn)三者高度的耦合協(xié)調(diào)是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵。從本質(zhì)上講,施工是一項(xiàng)系統(tǒng)的管理工程(表1),其最終的質(zhì)量如何,一定是取決于施工人員、產(chǎn)品與活動(dòng)的具體操作。具體的施工目標(biāo)產(chǎn)出了施工產(chǎn)品,而產(chǎn)品對(duì)施工人員具有一定的約束性與引導(dǎo)性,施工活動(dòng)恰恰是滿足了以上二者才可發(fā)生,因此利用“物理—事理—人理”方法的思想與裝配式建筑施工質(zhì)量控制的內(nèi)涵有著天然的契合性,并且該方法也遵循PDCA(計(jì)劃plan、執(zhí)行do、檢查check、處理act)循環(huán)程序,經(jīng)過循環(huán)檢驗(yàn)為最終的施工質(zhì)量控制提供有效思路。

        表1 基于WSR理論的裝配式建筑施工質(zhì)量系統(tǒng)

        1.2 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

        根據(jù)WSR方法,從“物理—事理—人理”,即:施工產(chǎn)品、施工過程和施工人員3個(gè)維度進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立。首先通過問卷調(diào)查、專家訪談及專業(yè)人員求證,得到最終的初始評(píng)價(jià)指標(biāo);其次通過查找文獻(xiàn)與獲取根據(jù),對(duì)初始指標(biāo)進(jìn)行篩選;最后根據(jù)裝配式建筑施工質(zhì)量控制的實(shí)際要求與規(guī)范,得到了23個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo),具體見表2。

        表2 基于WSR方法的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

        2 裝配式建筑施工質(zhì)量控制評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

        2.1 OWA算子賦權(quán)

        在以往的裝配式建筑施工質(zhì)量控制研究中,學(xué)者大多采用層次分析法(AHP),但是從唐溢的結(jié)論中看出,雖然從施工事前、事中與事后3個(gè)階段強(qiáng)調(diào)了技術(shù)、人員與施工準(zhǔn)備的重要性,也提出了一些優(yōu)化建議,但是主觀性較強(qiáng)。因此,本次研究選用了具有較強(qiáng)客觀性的OWA算子賦權(quán)法,具體賦權(quán)步驟如下。

        第一步:首先邀請(qǐng)多位相關(guān)專家,對(duì)施工產(chǎn)品、過程與人員中同層次的二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行重要程度打分(α1,α2,α3,…,αn),并進(jìn)行降序排序,結(jié)果集結(jié)為(b1,b2,b3,…,bn)。

        第二步:利用組合數(shù)設(shè)計(jì)得到數(shù)據(jù)b1的權(quán)重

        第三步:對(duì)決策數(shù)據(jù)進(jìn)行賦權(quán),得出指標(biāo)因素的權(quán)重ω′i,其具體權(quán)重公式為

        第四步:計(jì)算最終的指標(biāo)因素相對(duì)權(quán)重值,具體公式為

        2.2 構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)性模型

        耦合度通常用來描述各影響因素之間的相互作用關(guān)系,而其協(xié)調(diào)性指的是各因素之間相互作用關(guān)系在作業(yè)或發(fā)展過程中的協(xié)調(diào)性如何。那么由于裝配式建筑受到施工產(chǎn)品、施工過程及施工人員等因素協(xié)調(diào)性的影響,因此本研究從“物理—事理—人理”的耦合度協(xié)調(diào)度對(duì)具體的施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),并據(jù)此評(píng)價(jià)結(jié)果提出相應(yīng)施工質(zhì)量控制建議,實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配式施工質(zhì)量的科學(xué)控制。從WSR的角度分析,首先需要結(jié)合裝配式建筑產(chǎn)品的質(zhì)量、施工過程的有序程度及施工人員的作業(yè)協(xié)調(diào)性3個(gè)方面進(jìn)行模糊評(píng)價(jià),并進(jìn)行模糊評(píng)語的劃分,即:V=[v1,v2,v3,v4],其代表的質(zhì)量程度為高、較高、一般及低,每個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)間對(duì)應(yīng)1個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果,評(píng)價(jià)區(qū)間的模糊測(cè)度閾值M=[0.95,0.80,0.80,0.60,0.25],具體評(píng)分區(qū)間可見表3。

        表3 模糊評(píng)價(jià)區(qū)間

        其次針對(duì)表2中的二級(jí)指標(biāo)構(gòu)建m×n的模糊評(píng)價(jià)矩陣R1,具體如下:

        再次將ωi與R1的結(jié)果合成綜合矩陣Bi,具體公式如下

        再次將表2中的一級(jí)指標(biāo)矩陣與模糊測(cè)度閾值M進(jìn)行合成得到一級(jí)指標(biāo)(施工產(chǎn)品、施工過程及施工人員)的模糊評(píng)估值,具體公式如下所示

        再次計(jì)算指標(biāo)的耦合度,其公式如下所示

        最后計(jì)算指標(biāo)的耦合協(xié)調(diào)度,具體公式如下

        式中:D為耦合協(xié)調(diào)度;T為綜合效益;f(x)為施工產(chǎn)品的價(jià)值,α為該權(quán)重;g(x)為施工過程的有序度,β為該權(quán)重;h(x)為施工人員的協(xié)調(diào)度;γ為該權(quán)重。

        構(gòu)建完評(píng)價(jià)模型后,需要針對(duì)施工產(chǎn)品、施工過程及施工人員的耦合協(xié)調(diào)程度進(jìn)行定量化評(píng)價(jià),其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表4。

        表4 裝配式建筑施工質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

        3 裝配式建筑施工質(zhì)量控制實(shí)證分析

        3.1 案例介紹

        該案例選取了遼寧省某市區(qū)居民樓中的一棟樓,該建筑物共計(jì)26層,地上24層,地下2層,建筑面積約10 680.56 m2,采用的是剪力墻結(jié)構(gòu),實(shí)際工期為2a,屬于裝配式建筑項(xiàng)目。為了驗(yàn)證該項(xiàng)目所構(gòu)建的裝配式建筑施工質(zhì)量如何,融入耦合性協(xié)調(diào)度的評(píng)價(jià),并提出有效控制建議。

        3.2 計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

        基于上文中OWA算子賦權(quán),首先選取一級(jí)指標(biāo)W1中的6個(gè)二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重為例,得到的具體指標(biāo)賦權(quán)數(shù)據(jù)見表5。

        表5 專家評(píng)分表

        由表5可知,運(yùn)用OWA算子進(jìn)行指標(biāo)賦權(quán),專家打分結(jié)果降序排序得到b=(4.5,4.5,4.5,4.0,4.0,4.0),那么根據(jù)公式(1)與公式(2)得到W1中的6個(gè)指標(biāo)ω′11,ω′12,ω′13,ω′14,ω′15,ω′16的 權(quán) 重 值 為4.312 5,4.312 5,4.093 7,4.000,4.156 3,4.265 7。隨后根據(jù)式(3)進(jìn)行二級(jí)指標(biāo)權(quán)重向量的歸一化,得出的結(jié)果為ωW1=(0.172,0.172,0.163,0.159,0.165,0.169);ωW2=(0.114,0.111,0.109,0.108,0.117,0.106,0.105,0.118,0.112);ωW3=(0.132,0.129,0.133,0.142,0.135,0.131,0.128,0.140),確定的一級(jí)指標(biāo)權(quán)重為α=0.428,β=0.254,γ=0.318。

        3.3 計(jì)算耦合協(xié)調(diào)度

        通過對(duì)專家與相關(guān)學(xué)者進(jìn)行調(diào)研,根據(jù)“高、較高、一般、低”四個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建模糊矩陣,具體如下

        根據(jù)公式(4)合成模糊綜合評(píng)估矩陣,具體結(jié)果為:BW1=W1×Rw1=[0.458 0.418 0.110 0.017];BW2=W2×Rw2=[0.430 0.410 0.142 0.053];BW3=W3×Rw3=[0.404 0.453 0.174 0.047]。

        根據(jù)公式(5)進(jìn)行矩陣合成,得到施工產(chǎn)品的質(zhì)量,由此確定一級(jí)指標(biāo)的模糊值,具體結(jié)果為f(x)=同理可得g(x)=BW2×M=8.349 5;h(x)=BW3×M=8.623 5。

        根據(jù)式(6)計(jì)算的指標(biāo)耦合度為

        那么根據(jù)公式(7)得到的指標(biāo)耦合協(xié)調(diào)度為

        T=αf(x)+βg(x)+γh(x)=0.428×8.397 5+0.245×8.349 5+0.318×8.623 5=0.3820。

        將T標(biāo)準(zhǔn)化后得到的T*=8.382 0/10=0.838 2,因此得到最終的耦合協(xié)調(diào)度為

        據(jù)以上計(jì)算過程同理可得,得出施工過程與施工人員的最終耦合協(xié)調(diào)性為

        4 結(jié)論與建議

        本文基于裝配式建筑的特點(diǎn),并充分參考了大量相關(guān)文獻(xiàn)之后采用WSR的“物理—事理—人理”思想,分別從施工人員、施工產(chǎn)品及施工過程3個(gè)維度梳理了影響裝配式建筑施工質(zhì)量控制的23個(gè)影響因素,由此構(gòu)建了裝配式建筑評(píng)價(jià)體系模型,通過OWA算子賦權(quán)有效避免了主觀賦權(quán)產(chǎn)生的不利影響。

        4.1 結(jié)論

        最終結(jié)合實(shí)證分析的結(jié)果:施工產(chǎn)品DW落在了[0.9-1.0]之間,其耦合協(xié)調(diào)性表現(xiàn)為“優(yōu)”,但是施工過程DS與施工人員DR都落在了[0.7-0.9)之間,表示“事理—人理”的耦合協(xié)調(diào)性存在不足之處,造成此結(jié)果的原因可能是由于裝配式建筑施工對(duì)施工過程的有序性與精準(zhǔn)度要求較高,其配吊難度相對(duì)較大,這就給施工人員造成了很大的施工難度,因此對(duì)于提升施工人員的整體素質(zhì)與其群體的協(xié)調(diào)性要求是保障施工質(zhì)量的有效途徑。

        4.2 建議

        由于裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件吊裝的難度較大,且要求的精準(zhǔn)度較高,因此結(jié)合研究結(jié)果提出的建議是,一方面針對(duì)施工人員來講,需要結(jié)合項(xiàng)目具體用人標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)量,細(xì)化每個(gè)施工節(jié)點(diǎn)的人數(shù),達(dá)到最優(yōu)化的人員配置與效果;還應(yīng)不斷地加強(qiáng)對(duì)施工作業(yè)人員進(jìn)行實(shí)例培訓(xùn),制定相關(guān)施工作業(yè)管理規(guī)定,落實(shí)責(zé)任制,以此激勵(lì)施工人員專業(yè)素質(zhì)的提升,達(dá)到有效控制裝配式建筑施工質(zhì)量。另一方面,在管理方面,應(yīng)建立完整的管理系統(tǒng),各個(gè)任務(wù)要明確到個(gè)人,并培養(yǎng)在職員工的敬業(yè)意識(shí)。各部門之間若發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)交流,及時(shí)消除潛在的隱患。必要的話可以建立專門的監(jiān)督小組,監(jiān)督施工質(zhì)量和各部門是否在履行本職工作。也可以建立一定的獎(jiǎng)罰措施用來激發(fā)員工的工作熱情,對(duì)于優(yōu)秀的員工給予一定的獎(jiǎng)勵(lì),表現(xiàn)差的員工給予相對(duì)應(yīng)的處罰。在整個(gè)項(xiàng)目施工的過程中,完善的管理系統(tǒng)是保證項(xiàng)目有序順利進(jìn)行的重要條件。

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