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        基于灰色關(guān)聯(lián)分析對裝配式施工安全風(fēng)險予以評估

        2023-03-09 03:27:26趙沐嘉
        黑龍江科學(xué) 2023年2期
        關(guān)鍵詞:關(guān)聯(lián)度分析法裝配式

        趙沐嘉

        (遼寧工程技術(shù)大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧 葫蘆島 125105)

        裝配式建筑是通過更可靠的連接方式由工廠提前預(yù)制并將其運送至施工地點進(jìn)行組裝形成建筑的一種建筑方式,其優(yōu)勢是工程質(zhì)量更佳,施工周期更短,能在一定程度上達(dá)到節(jié)能環(huán)保的施工效果。但裝配式建筑在我國發(fā)展時間較短,施工技術(shù)尚不成熟,相關(guān)安全管理措施配置不完善,流程管理制度不到位,因此存在一定的施工安全問題。為保障裝配式建筑施工作業(yè)安全,可在建筑施工階段進(jìn)行安全評價。

        在多維作業(yè)空間并行施工時,裝配式建筑易導(dǎo)致多種信息復(fù)雜交錯,具有模糊性,因此可將其作為多級模糊綜合評價問題。目前,國內(nèi)外學(xué)者對裝配式建筑施工安全評價問題進(jìn)行了大量研究。Joel等[1]利用精益管理工具,對施工人員進(jìn)行了施工過程影響性分析;Fard等[2]通過調(diào)查美國125起配式建筑安全事故,發(fā)現(xiàn)最主要的事故原因是建筑結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定;李文龍等[3]以熵權(quán)法-未確知測度理論為基礎(chǔ),構(gòu)建了裝配式建筑施工安全評價模型;閆帥平等[4]為解決指標(biāo)不確定性影響,洞察指標(biāo)信息問題,采用ICUOWGA-RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全評價,為提高裝配式建筑施工安全性提出了有效思路;常春光等[5]將G1-物元分析法引入安全評價體系,通過指標(biāo)與等級的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行評價;付杰[6]利用反演分析得出關(guān)鍵影響因素,以灰色聚類分析測評安全性。盡管現(xiàn)有研究提供了安全評價依據(jù),但仍存在局限性,如物元分析法不能遍歷數(shù)據(jù)組合時,易出現(xiàn)評估結(jié)果與實際不符的情況,而RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為保證結(jié)果穩(wěn)定,需要大量樣本等。

        為探究影響裝配式建筑施工的因素,結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)分析[7],通過變化模型中參數(shù)組合確定評估對象安全等級,降低評價方法的主觀臆斷性,保證結(jié)果的穩(wěn)定,為安全管理提供了思路。

        1 層次分析法

        系統(tǒng)工程中,層次分析法是定量分析非量化問題的一種常用手段,在處理分析目標(biāo)數(shù)量較多、準(zhǔn)則數(shù)量較多的復(fù)雜問題時有非常好的效果。

        通過專家咨詢,比較分析確定指標(biāo)的重要性,得到評價指標(biāo)之間的相對重要程度,從而構(gòu)建判斷矩陣;根據(jù)指標(biāo)的相對重要程度的比較,得出判斷矩陣Zij=(aij)n×m。

        1.1 權(quán)重求解

        為保證計算結(jié)果的穩(wěn)健性,通過算數(shù)平均數(shù)、幾何平均數(shù)法和特征值法分別求出3個權(quán)重,并取平均值求出權(quán)重。

        根據(jù)算數(shù)平均法求得的權(quán)重向量為:

        1.2 一致性檢驗

        為建立優(yōu)秀的數(shù)據(jù)判斷矩陣,需采用比較法系統(tǒng)分析矩陣中各項指標(biāo)數(shù)量之間的差值,從而減少片面性帶來的誤差。在一致性檢驗中,n表示數(shù)據(jù)判斷矩陣的階數(shù),CR表示一致性比率。其中,一致性比率可由判斷矩陣中的最大特征向量λmax和一致性評價指標(biāo)CI來計算,計算公式如下:

        若CR<0.1,說明判斷矩陣的不一致程度在合理范圍內(nèi),通過一致性檢驗。

        經(jīng)過一致性檢驗后,可求得各個指標(biāo)的主觀權(quán)重。

        1.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理

        1.3.1 歸一化

        由于量綱單位不同的數(shù)據(jù)無法直接整合計算,需要對量化的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理,以此來消除數(shù)據(jù)量化單位不同帶來的計算誤差。

        數(shù)據(jù)的歸一化有很多方法,本研究采用最大最小法進(jìn)行歸一化處理,數(shù)據(jù)歸一化的公式如下所示:

        式中,vs是標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)值,v是原始數(shù)值,vmax、vmin表示數(shù)據(jù)集中該屬性的最大和最小值。使用 MATLAB 軟件進(jìn)行歸一化處理。

        1.3.2 正向化

        指標(biāo)有4種類別,分別為極小型指標(biāo)、極大型指標(biāo)、中間型指標(biāo)及區(qū)間型指標(biāo),想要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,需對歸一化后的指標(biāo)進(jìn)行正向化,本研究沒有中間型指標(biāo)及區(qū)間型指標(biāo),只對極小型指標(biāo)進(jìn)行正向化,公式為:max-x。

        1.4 灰色關(guān)聯(lián)分析

        灰色關(guān)聯(lián)分析大致有3個步驟,分別為確定分析數(shù)列、計算關(guān)聯(lián)系數(shù)、計算帶有權(quán)重的關(guān)聯(lián)度。

        步驟1:

        確定分析數(shù)列。進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析,確定參考序列和比較序列。

        設(shè)參考序列,即母序列X0(k):

        X0=[x0(1),x0(2),x0(3),…,x0(n)]

        確定子序列即比較序列,設(shè)子序列Xk(m):

        Xk=[X1(k),…,Xn(k)],k=1,2,…,n

        步驟2:

        計算關(guān)聯(lián)系數(shù)。一個參考序列會對應(yīng)多個比較數(shù)據(jù)序列,其中第i個比較數(shù)據(jù)序列和相對應(yīng)的參考序列在第h指標(biāo)上的相對差使用關(guān)聯(lián)系數(shù)ζ0,i(k)來表示:

        其中,ρ為分辨系數(shù),可以看出,分辨系數(shù)ρ與分辨力之間呈負(fù)相關(guān),ρ的取值范圍為0~1,計算得到ρ<0.546 3時,分辨力最好。本研究中,ρ取0.5。

        步驟3:

        計算關(guān)聯(lián)度。關(guān)聯(lián)度由關(guān)聯(lián)系數(shù)加權(quán)平均得到:

        其中,ωk為各指標(biāo)的權(quán)重,ωk為采用層次分析法所得到的權(quán)重,滿足

        結(jié)合裝配式評價系統(tǒng),對上述關(guān)聯(lián)度進(jìn)行多級綜合評價分析,對不同等級的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行比較,通常系統(tǒng)(要素)位于關(guān)聯(lián)度最大值對應(yīng)的安全等級中。

        2 實例分析

        以甘肅省某安置房項目為例,此試點項目中,1#住宅和2#公租房均采用裝配式建造,主要對1#住宅進(jìn)行裝配式安全評價分析。

        2.1 評價指標(biāo)的建立

        以《裝配式建筑系列標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用實施指南》(2016SSZN-GJG)為標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合評價要求進(jìn)行綜合考慮,對裝配式建筑風(fēng)險評價的實際情況進(jìn)行分析,根據(jù)高層建筑火災(zāi)特點,將安全評價指標(biāo)等級劃分為5級,即V={1 級,2級,3級,4級,5級}={安全,較安全,一般安全,較危險,危險},分別用Ⅰ~V級表示。以《塔式起重機安全評估規(guī)程》(GB/T 33080—2016/12)為基準(zhǔn),結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行評定,標(biāo)準(zhǔn)化后如表1所示。

        其中,A11-A44的具體含義如表2所示。

        表2 各個指標(biāo)的具體含義Tab.2 Specific meaning of each indicator

        2.2 權(quán)重的計算

        通過AHP法分別對4個一級指標(biāo)及每個一級指標(biāo)對應(yīng)的二級指標(biāo)進(jìn)行兩個指標(biāo)的評價打分,得到的層次分析法權(quán)重指標(biāo)計算結(jié)果如表3所示。

        表3 層次分析法權(quán)重指標(biāo)計算結(jié)果Tab.3 Weight index calculation results of Analytic Hierarchy Process

        2.3 灰色關(guān)聯(lián)度計算

        根據(jù)表1確定的風(fēng)險評價指標(biāo),共有 15個指標(biāo)因素,分為 4個群,采用 2 級關(guān)聯(lián)分析。其中,實測參考序列構(gòu)成的樣本矩陣為:

        X=[8.3,5.7,5.4,8.6,81.2,75.9,86.4,72.3,78.1,5.2,79.5,86.5,78.8,73.1,90]

        依據(jù)評價等級臨界量數(shù)值列出矩陣Y,依次求出各個等級的母序列及子序列。

        得到各因素的關(guān)聯(lián)度和評價等級矩陣如表4所示。

        表4 各因素的關(guān)聯(lián)度和評價等級矩陣Tab.4 Correlation degree and evaluation grade matrix of each factor

        可以得出結(jié)論,總評價對象處于較安全狀態(tài)。

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