邵怡銘 李 坤 毛國(guó)陽(yáng)

（山東理工大學(xué)建筑工程學(xué)院，山東 淄博 255049）

隨著國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《建筑業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》文件的出臺(tái)，智能化建設(shè)理念被提出，與此同時(shí)，建筑業(yè)開(kāi)始朝著智能化、產(chǎn)業(yè)化、集成化、信息化等方向的發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)裝配式建筑工程的數(shù)量不斷增多，盡管這一趨勢(shì)在一定程度上增加了建筑行業(yè)發(fā)展的收益，但在深入研究中發(fā)現(xiàn)，裝配式建筑施工仍存在大量的安全隱患，這些隱患不僅會(huì)導(dǎo)致工程施工出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)，還會(huì)降低工程施工質(zhì)量[1]。因此，在工程建設(shè)中，如何降低和消除各種安全隱患，防止工程建設(shè)中出現(xiàn)安全事故，成為施工方的研究重點(diǎn)[2]，因此，本文將通過(guò)結(jié)構(gòu)熵權(quán)-ABC，設(shè)計(jì)針對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)建筑的施工安全評(píng)價(jià)方法。

1 裝配式建筑工程概況

所選的實(shí)驗(yàn)對(duì)象為某民居住宅建筑，建筑概況見(jiàn)表1。

表1 裝配式建筑概況

為避免此項(xiàng)目在施工中出現(xiàn)安全事故，打造地區(qū)一流工程項(xiàng)目，下文將設(shè)計(jì)基于結(jié)構(gòu)熵權(quán)-ABC的評(píng)價(jià)方法，對(duì)此建筑在施工中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面、綜合的評(píng)估（以8棟建筑中的其中一棟建筑為例）[3]。

2 基于結(jié)構(gòu)熵權(quán)-ABC的裝配式建筑施工安全評(píng)價(jià)

2.1 建立裝配式建筑施工安全評(píng)價(jià)體系

由于裝配式建筑施工本身具備裝配精度高、堆場(chǎng)需求大、工序復(fù)雜等特點(diǎn)，因此會(huì)造成施工現(xiàn)場(chǎng)存在諸多的安全隱患，例如預(yù)制構(gòu)件倒塌、吊裝機(jī)械傷害等[4]。針對(duì)這些問(wèn)題，通過(guò)對(duì)裝配式建筑施工全壽命周期進(jìn)行分析，確定裝配式建筑施工安全評(píng)價(jià)中的各項(xiàng)指標(biāo)。裝配式建筑施工全壽命周期即通過(guò)設(shè)計(jì)單位對(duì)裝配式建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)，PC 構(gòu)件通過(guò)工廠批量化生產(chǎn)后運(yùn)送到項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行堆放、吊裝、搭接、灌漿連接等關(guān)鍵步驟，但由于影響工程質(zhì)量和安全的因素諸多，現(xiàn)有構(gòu)建的安全評(píng)價(jià)體系結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜[5]。針對(duì)這一問(wèn)題，通過(guò)結(jié)合德?tīng)栰硨?zhuān)家調(diào)查法和結(jié)構(gòu)熵權(quán)法，確定裝配式建筑施工安全評(píng)價(jià)體系，如表2所示。

表2 裝配式建筑施工安全評(píng)價(jià)體系

2.2 基于結(jié)構(gòu)熵權(quán)的指標(biāo)權(quán)重分配

結(jié)構(gòu)熵權(quán)法是將專(zhuān)家調(diào)查與模糊分析相結(jié)合，將得到的結(jié)構(gòu)由專(zhuān)家進(jìn)行盲度分析[6]。圖1為結(jié)構(gòu)熵權(quán)運(yùn)行原理圖。

圖1 結(jié)構(gòu)熵權(quán)運(yùn)行原理圖

經(jīng)過(guò)模糊分析，減少權(quán)重計(jì)算時(shí)的不確定性，對(duì)專(zhuān)家排序結(jié)果進(jìn)行“盲度”分析，再進(jìn)行模糊處理，以降低權(quán)重計(jì)算中的不確定度。根據(jù)德?tīng)栰撤ǖ某绦蚝鸵?，?duì)n個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象生成相應(yīng)的專(zhuān)家問(wèn)卷[7]，由政府、大學(xué)研究院和建筑企業(yè)分別派出q名工作經(jīng)驗(yàn)豐富、專(zhuān)業(yè)理論水平突出的專(zhuān)家參加調(diào)查評(píng)價(jià)，按次要指標(biāo)的重要性排序，按各小組的權(quán)重進(jìn)行評(píng)分，形成一套指標(biāo)數(shù)集，并將其記為A={α1,α2,…,αn}。每一組專(zhuān)家指標(biāo)數(shù)集都對(duì)應(yīng)一個(gè)典型的排列數(shù)C，C 的表達(dá)式為C(C=cij)k*n，其中i 的取值為1,2,3，……，j 的取值為1,2,3，……，cij表示與專(zhuān)家i 對(duì)某一指標(biāo)j 給出的評(píng)價(jià)結(jié)果。由于專(zhuān)家評(píng)價(jià)矩陣存在潛在的偏差和溯源數(shù)據(jù)的不確定性。對(duì)上文得出的專(zhuān)家評(píng)價(jià)集進(jìn)行定性定量轉(zhuǎn)化，計(jì)算各專(zhuān)家評(píng)價(jià)指標(biāo)的因素隸屬度：

上述公式中，x表示為專(zhuān)家對(duì)各安全因素評(píng)估得出的權(quán)重定性排序數(shù)，x的取值為x=1,2,3，……。假設(shè)存在m=n+2 的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，將x=cij代入到上述公式（3）中能夠進(jìn)一步得出cij定量轉(zhuǎn)化后的數(shù)值dij。dij可通過(guò)dij=Π(cij)等式計(jì)算得出，dij可用于描述重要排序數(shù)的隸屬度。根據(jù)上述論述，結(jié)合矩陣C 計(jì)算得出相應(yīng)的隸屬度矩陣D，D的表達(dá)式為D(D=dij)k×n，其中i的取值為i=1,2,3，……，j的取值為j=1,2,3，……。假設(shè)每位專(zhuān)家都具有相同的話語(yǔ)權(quán)，即在評(píng)價(jià)過(guò)程中，認(rèn)為專(zhuān)家看法一致，則可以進(jìn)一步計(jì)算得出平均認(rèn)識(shí)度dj，其表達(dá)式為：

假設(shè)某一專(zhuān)家組i 對(duì)于某一指標(biāo)bj的認(rèn)知當(dāng)中存在的不確定性為“盲度”，并將其記為Ψj，則Ψj的表達(dá)式為：

對(duì)于每一項(xiàng)指標(biāo)αj，定義q 名專(zhuān)家對(duì)其的“總體認(rèn)識(shí)度”為σj(σj＞0)，計(jì)算公式為：

在上述公式基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行歸一化處理，其公式為：

通過(guò)公式（8）歸一化處理得到的結(jié)果即為每一項(xiàng)指標(biāo)通過(guò)結(jié)構(gòu)熵權(quán)計(jì)算得到的權(quán)重結(jié)果，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的劃分。

2.3 基于ABC法的安全風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)型劃分

ABC 分類(lèi)法又稱(chēng)帕累托分類(lèi)法，其主要通過(guò)對(duì)決定一件事物屬性所占權(quán)重的不同，將各因素分為A、B、C 三級(jí)，分別將其以重要、次要、一般命名[8]。并將由式(8)得出二級(jí)指標(biāo)αj的權(quán)重ξj按降序排列，經(jīng)累加得出安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的累加權(quán)重γ，根據(jù)表3進(jìn)行分類(lèi)。

表3 基于ABC法的安全風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)型劃分

根據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)類(lèi)別對(duì)建筑總過(guò)程進(jìn)行分類(lèi)管理。A級(jí)風(fēng)險(xiǎn)屬于重要風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)當(dāng)在施工前后期都做好重點(diǎn)監(jiān)管；B 級(jí)風(fēng)險(xiǎn)屬于次要風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于管理者和施工人員都應(yīng)當(dāng)有所注意；C 級(jí)風(fēng)險(xiǎn)屬于一般風(fēng)險(xiǎn)，在項(xiàng)目施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)項(xiàng)目的整體施工管理起到參考作用。

3 實(shí)證分析

搭建基于結(jié)構(gòu)熵權(quán)-ABC 分類(lèi)法的智能建造裝配式建筑施工安全評(píng)價(jià)體系將通過(guò)BIM 技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和5G技術(shù)相結(jié)合搭建數(shù)據(jù)云平臺(tái)，將裝配式建筑工程施工過(guò)程評(píng)價(jià)體系全過(guò)程上傳到云平臺(tái)中進(jìn)行專(zhuān)家打分和數(shù)據(jù)處理，后根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)對(duì)裝配式建筑施工現(xiàn)場(chǎng)提供安全管理意見(jiàn)。

3.1 確定指標(biāo)權(quán)重

在專(zhuān)家的建議下，建立了一個(gè)典型的排序矩陣。邀請(qǐng)15 名具有豐富經(jīng)驗(yàn)、理論水平突出的裝配式建筑安全風(fēng)險(xiǎn)管理專(zhuān)家，將15名專(zhuān)家隨機(jī)分成5個(gè)小組（每個(gè)小組3 名專(zhuān)家），由不同的專(zhuān)家對(duì)5 項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行獨(dú)立的排序。采用熵方法進(jìn)行指標(biāo)盲度分析，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行綜合識(shí)別。通過(guò)上述方式得到指標(biāo)權(quán)重值，如表4所示。

表4 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

3.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

此次活動(dòng)邀請(qǐng)了10名對(duì)裝配式建筑安全風(fēng)險(xiǎn)有一定了解的專(zhuān)業(yè)人士參加，并以問(wèn)卷形式對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。在已知此工程在施工中的安全風(fēng)險(xiǎn)為“C”級(jí)的前提下，按照上文提出的步驟，對(duì)該項(xiàng)目施工進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果如表5所示。

表5 建筑施工質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果

3.3 智能建造與安全評(píng)價(jià)應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)新

廣義上智能建造是指建筑生產(chǎn)全壽命周期中，運(yùn)用BIM 技術(shù)為代表的信息化技術(shù)開(kāi)展的工程建設(shè)活動(dòng)。

狹義上智能建造是指在設(shè)計(jì)階段和施工建造階段，以工程建設(shè)項(xiàng)目主體為中心，運(yùn)用BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)，如圖2所示。

圖2 智能建造應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)新

在此基礎(chǔ)上，明確基于結(jié)構(gòu)熵權(quán)-ABC分類(lèi)法的智能建造裝配式建筑施工安全評(píng)價(jià)體系，從施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際出發(fā)，依托物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、傳感技術(shù)等新型信息手段，以BIM技術(shù)為核心，借助智能監(jiān)測(cè)設(shè)備、傳感器、移動(dòng)通信終端等產(chǎn)生的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，為建設(shè)項(xiàng)目工地提供數(shù)據(jù)支持，保證發(fā)揮各施工節(jié)點(diǎn)信息的共享和協(xié)同功效，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)安全精細(xì)化管理。

4 結(jié)語(yǔ)

在安全評(píng)價(jià)體系中，各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用呈現(xiàn)碎片化，各個(gè)模塊的組合和相互關(guān)系并不緊密，導(dǎo)致各項(xiàng)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)缺少交互性和聯(lián)動(dòng)性，無(wú)法實(shí)時(shí)地了解相關(guān)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的變動(dòng)情況與變動(dòng)影響程度，不能充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)的共享和協(xié)同功效，數(shù)據(jù)價(jià)值無(wú)法得到充分應(yīng)用，不利于智慧工地的長(zhǎng)期發(fā)展。為解決此方面問(wèn)題，開(kāi)展了此次研究，得到以下結(jié)論：

根據(jù)表5建筑施工質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果中的各個(gè)施工階段累加權(quán)重可知，各個(gè)階段的累加權(quán)重值均在85%～95%之間，證明該項(xiàng)目的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為“C”級(jí)，與已知的該項(xiàng)目施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)完全一致，證明此評(píng)價(jià)方法在應(yīng)用中得到的評(píng)價(jià)結(jié)果具有可靠性。