淺論工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的多目標(biāo)評價(jià)

摘 要 由于工程設(shè)計(jì)問題的復(fù)雜性，其設(shè)計(jì)方案的選擇往往表現(xiàn)為多解問題。通常在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，存在多種方案可供選擇的現(xiàn)象。因此，要從多個(gè)備選方案中選取一個(gè)最優(yōu)方案，就必須要有一套客觀的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)作為參考。而要作出最準(zhǔn)確的選擇，就需要盡可能覆蓋設(shè)計(jì)方案的評析維度。

關(guān)鍵詞 最優(yōu)方案 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 指標(biāo)體系

社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對大型建筑物的需求越來越多。各種大型的復(fù)雜機(jī)構(gòu)建筑的發(fā)展一方面為結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)師發(fā)揮自己的聰明才智和創(chuàng)造力提供了更加廣闊的舞臺；另一方面大型結(jié)構(gòu)物工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性以及選擇余地的增加，也造成了不合理的設(shè)計(jì)方案的增加。因此，基于合理評價(jià)的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的選擇越來越重要，受到建筑設(shè)計(jì)人員的廣泛關(guān)注，而相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案評價(jià)方法也成為人們研究的一個(gè)焦點(diǎn)問題。本文所探討的多目標(biāo)評價(jià)就是其中一種重要的工程結(jié)構(gòu)評價(jià)方法。

一、建立評價(jià)指標(biāo)體系

由于具體工程在目的和要求上不盡相同，所以評價(jià)指標(biāo)體系也有不同。總的來說，指標(biāo)體系建立得愈加全面和細(xì)致，評價(jià)的結(jié)果也就愈加準(zhǔn)確。

（一）評價(jià)指標(biāo)體系建立需要考慮的三個(gè)主要因素

第一，由于對評價(jià)方案造成影響的因素較多，因此，在評價(jià)因素選擇時(shí)不宜面面俱到，而是要選擇其中影響較大的因素，省去其中次要的影響因素。

第二，要對評價(jià)指標(biāo)體系的范圍、層次和內(nèi)容進(jìn)行充分的考慮。

第三，所選擇的指標(biāo)因素要具有較高的普遍性和規(guī)律性。

（二）評價(jià)指標(biāo)體系建立的方法

首先，個(gè)人判斷法。該方法是指當(dāng)事人在遇見問題時(shí)，向所聘請的個(gè)別專家或顧問尋求解決問題的方法意見，或者是向個(gè)別專家咨詢。

其次，專家會議法。這一方法是指當(dāng)事人聘請專家組對遇到的問題進(jìn)行討論研究，獲得所求問題的結(jié)果。

再次，德爾菲法。就是用一系列簡明的征詢表以匿名的方式向?qū)＜疫M(jìn)行問題相關(guān)因素調(diào)查，在此基礎(chǔ)上，通過有控制的反饋進(jìn)行信息交換，最終匯總得出結(jié)果。

最后，頭腦風(fēng)暴法。這一方法是將諸多專家以及相關(guān)人員組織在一起，就問題進(jìn)行討論、各抒己見，再對代表性意見進(jìn)行整理和匯總，從而得出處理問題的理想結(jié)果。這一方法的使用，要特別注意專家和相關(guān)人員選擇的領(lǐng)域要盡可能廣泛。

（三）建立目標(biāo)層指標(biāo)體系

目標(biāo)層是所有工程結(jié)構(gòu)形式中最概括、最基本的要求。依據(jù)現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，“技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、確保質(zhì)量”的原則要求，以及專家們的意見和建議，將結(jié)構(gòu)選型的目標(biāo)級因素劃分為七項(xiàng)：受力合理性、安全使用性、功能適用性、技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)合理性、施工方便性以及美學(xué)效應(yīng)。

二、評價(jià)方法概述

（一）直接評分法

在上述表達(dá)式中，n為評價(jià)因素個(gè)數(shù)或項(xiàng)目性能，是其中第j個(gè)評價(jià)因素的重要性權(quán)數(shù)，表示第i個(gè)評價(jià)方案對第j個(gè)評價(jià)因素的滿足程度。

與直接評分法相比較這一方法適用，它對評價(jià)因素的重要性權(quán)數(shù)進(jìn)行了充分考慮，結(jié)果較準(zhǔn)確。該法比較適用于小型結(jié)構(gòu)方案的評選。

（三）層次分析法

層次分析法（簡稱AHP）的基本做法是：先把評價(jià)因素分解成若干層次，然后對各層次的評價(jià)因素按照自上而下的順序進(jìn)行兩兩評價(jià)，從而得到諸系統(tǒng)的優(yōu)劣順序，為決策者提供參考。該法將思維過程數(shù)學(xué)化，在簡化系統(tǒng)分析和計(jì)算的同時(shí)，有助于決策者保持思維一致性。

層次分析法模型的建立。在決策的過程中，指標(biāo)從不同角度對事物不同方面進(jìn)行描述，一組合理的指標(biāo)一定會滿足如下關(guān)系。設(shè)U為評價(jià)域，表示的是其中的第i個(gè)指標(biāo)包含的內(nèi)容，將其假設(shè)為一個(gè)集合，有，那么則有下列關(guān)系式。

在上述關(guān)系式中，為空集，而則是全集。在層次分析法中通過上述表達(dá)式我們可以看出，指標(biāo)反映的內(nèi)容并不出現(xiàn)彼此重疊，具有顯著的獨(dú)立性特征。

層次分析法作為一種重要的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案評價(jià)方法，實(shí)際上是一種思維決策方式的數(shù)學(xué)化。我國著名系統(tǒng)工程專家劉豹教授對其本質(zhì)、特征以及過程，作了精煉的概括：從本質(zhì)上來說，AHP法是一種決策思維方式，它將復(fù)雜的問題分解成各組成因素，并將這些組成因素按照一定的分配關(guān)系進(jìn)行分組，進(jìn)而形成具有順序的遞階層次結(jié)構(gòu)；再通過因素之間的兩兩比較的方式判斷各個(gè)層次因素的相對重要性；最后在遞階層次結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行合成，進(jìn)而得到?jīng)Q策因素相對于目標(biāo)的重要性程度的總排序。這一方法體現(xiàn)了人的思維“分析、判斷、綜合”的基本特征。

層次分析法作為一種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案評價(jià)方法，是對復(fù)雜機(jī)構(gòu)問題進(jìn)行評價(jià)的有效方法。此外，對復(fù)雜機(jī)構(gòu)方案進(jìn)行評價(jià)的方法，還有灰色關(guān)聯(lián)度分析法和模糊綜合評價(jià)法。

（四）綜合評價(jià)方法

無論是本文中提到的直接評分法、加權(quán)評分法、層次分析法、灰色關(guān)聯(lián)度分析法和模糊綜合評價(jià)法，都具有各自的優(yōu)勢和不足之處。因此，一種新的評價(jià)方法——綜合評價(jià)法也就應(yīng)運(yùn)而生了。該方法可以概括為，以模糊綜合評價(jià)作為基本框架，用AHP法建立評價(jià)所需的多級權(quán)重集；用灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)法構(gòu)建評價(jià)矩陣和求經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；基于模糊評價(jià)模型建立技術(shù)或經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評價(jià)矩陣；采用打分法構(gòu)建其他定性指標(biāo)評價(jià)矩陣，采用模糊綜合評價(jià)的步驟、評價(jià)準(zhǔn)則以及算子，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案評價(jià)的系統(tǒng)決策。

所謂綜合評價(jià)方法，實(shí)質(zhì)上就是各種方法和模型的聯(lián)合運(yùn)用。從結(jié)構(gòu)方案評審來說，是指在指標(biāo)體系和權(quán)重因子的確立時(shí)，采取層次分析法，而在總的評價(jià)模型的建立時(shí)，采用灰色綜合評價(jià)法和模糊綜合評價(jià)法。

三、結(jié)語

工程機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有簡單和復(fù)雜之分，同樣對其進(jìn)行多目標(biāo)評價(jià)的方法也有復(fù)雜與簡單之別，從目前工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展來看，復(fù)雜化、大型化成為主要的趨勢。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案評審過程中，評價(jià)方法應(yīng)該最大限度地涵蓋所有影響因素，全面準(zhǔn)確、客觀合理地反映結(jié)構(gòu)方案的實(shí)際情況，即評價(jià)方法應(yīng)該以多目標(biāo)評價(jià)方法為主。本文在分析幾種常見評價(jià)方法的基礎(chǔ)上，提出了綜合運(yùn)用集中方法的綜合評價(jià)法，該法有效發(fā)揮了幾種不同評價(jià)方法的優(yōu)勢，同時(shí)避免了其弊端，是解決復(fù)雜過程機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的重要評價(jià)方法。

（作者單位為深圳市華江建筑設(shè)計(jì)有限公司馬鞍山分公司）

[作者簡介：房德勇（1988—），男，助理工程師，研究方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。]

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