基于gray-shapley的高校建筑工程綠色施工評價

李 想 劉 暢 李映輝

(綏化學院農業與水利工程學院，黑龍江 綏化 152061)

近年來，社會各界對節能與環保的關注隨著可持續發展理論的提出不斷增強。建筑業作為能耗大戶，更應積極響應國家發展趨勢，對于綠色施工的良好應用非常關鍵。高校建筑工程相對來說具有獨特的施工環境，綠色施工實施要求也相應增高。為積極響應可持續發展，減弱施工對校園師生的影響，對高校建筑工程綠色施工評價的研究十分必要。

《綠色施工導則》定義綠色施工為：工程建設不但要滿足傳統施工所需要達到的質量與安全等要求，而且要重視施工過程中對資源的大力節約與減少施工對周圍環境所造成的不利影響。通過大量引進先進技術、強化科學管理，努力實現施工的過程中的四項節約與一項環保。包括：對建筑材料、能源、水資源、施工用地的節約與對施工現場及周圍環境的保護[1,2]。由于可持續發展理論的提出，各行各業都把“綠色”作為發展的新目標，對于建筑行業來講，綠色施工就是可持續發展理論在施工過程中應用的具體體現。綠色施工的實施能夠改進我國建筑業建設模式與發展方式，其核心目標就是環保與資源利用的高效低耗。根據因地制宜原則，以不同國家與地區相關政策與實際條件為基礎，在施工過程中切實做到環保與資源節約工作，實現最優狀態下的綠色施工。以此來實現建筑業節能減排，響應國家可持續發展政策。

通過研讀綠色施工相關文獻發現[3-12]，目前缺乏以高校建筑工程為對象所構建的綠色施工評價體系。考慮到高校工程建設的特殊性，本文綜合高校建設環境以及綠色施工理念，具有針對性的建立綠色施工的評價指標體系，運用非可加測度Shapley值賦權，建立灰色聚類模型對高校建筑工程綠色施工進行評價，為今后高校建筑工程綠色施工評價提供參考依據。

1 評價指標體系的構建

為了使高校建筑工程綠色施工評價指標體系具備科學性、合理性，本文參考綠色施工相關文獻[3]～[9]。結合高校實際情況，提出高校建筑工程特有的綠色施工評價指標體系。該評價指標體系準則層從綠色施工管理、資源節約與利用、環境保護、施工單位與高校協調關系四方面確定，在此基礎上豐富準則層。建立評價指標體系，如表1所示。

2 確定評價指標權重

在確定指標權重的過程中，傳統賦權大多在可加測度下完成。即各指標均以相對總指標重要性而單獨確定，通常以多指標權重之和的方式來表示組合權重。因此，傳統的賦權方法準確性是要建立在認為各指標完全獨立存在的基礎上的，而實際情況往往是多個指標存在著相互聯系的。為了使評價指標權重的確定更具科學性與準確性，綜合考慮指標之間可能存在的相互聯系，本文選用非可加測度Shapley值法對各評價指標進行賦權[10,12]。該賦權模型的具體思路為：

設集合N={1,2,3,…,n}，集合S為N的任意子集，V(S)為實值函數。

當V(S)滿足：

認為[N,V]為合作組合，組合指標共性差，該組合應具有較大比重。

當V(S)滿足：

認為[N,V]為非合作組合，組合指標共性強，該組合應具有較小比重。

表1 高校建筑工程綠色施工評價指標體系

據此，對各指標賦權步驟如下：

1)計算各指標影響權重vi：

(1)

2)求各指標組合影響權重：

(2)

v(1,2,…,n)[0,1]

當指標具有相關性或獨立時，分別賦調整系數為0.8,1.2。多指標組合以多數指標共性為準。

3)求Shapley值綜合權重：

(3)

其中，w(|S|)為加權因子；|S|為集合S中指標個數；S/i為集合S去掉指標i后的組合。

記權重為：

w=(w1,w2,…,wi,…，wm)；

wi=(wi1,wi2,…,wij,…，win)；

(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)。

3 高校建筑工程綠色施工評價模型

根據高校建筑工程綠色施工評價等級標準，由建筑工程領域相關專家對各指標進行打分，采用灰色聚類模型對高校建筑工程綠色施工水平進行評價。該模型的具體實現步驟如下。

3.1 確定灰類及建立白化權函數

本文從優秀、良好、一般、較差、很差五個等級，確定高校建筑工程綠色施工評價灰類e，評分標準如表2所示。確定灰數?e和中心點向量U=(9，7，5，3，1)T。建立灰色聚類評價白化權函數，如表3所示。

表2 高校建筑工程綠色施工評分標準

表3 各灰類對應灰數及白化權函數

3.2 灰色聚類評價

1)建立決策矩陣Di。

邀請p位專家對指標xij進行評分，構建評價矩陣Di=[dijk]s×p。

其中，dijk為第k個專家對第i個指標層下第j個指標評分值;s為i的個數。

2)確定灰色聚類評價權矩陣。

指標dijk第e灰類的聚類系數為：

(4)

若有q個灰類，總體聚類系數為：

(5)

則聚類評價權為：

(6)

構建灰色聚類評價權矩陣Ri：

3)合成聚類評價矩陣。

合成權重與評價權矩陣：

Zi=wi·Ri

(7)

確定上層指標綜合評價矩陣Z：

Z=[Z1,Z2,…,Zi,…,Zm]T

(8)

上層指標綜合聚類評價向量M為：

M=w·Z=[M1,M2,…,Mi,…，Mm]

(9)

4)單值化處理，求綜合評價值。

E=MU

(10)

4 實證分析

本文以黑龍江省某高校教學樓建設為例，向10位長期從事建筑工程相關工作且具有資歷的工程師和教授發放調查問卷，對評價指標重要程度在0分～10分范圍內進行評分，評分標準如表4所示。

表4 評價指標重要程度評分標準

4.1 求取指標權重

由于評價指標體系指標數量較多，本文以資源節約與利用指標X2下級指標為例，演示賦權過程。對10位專家評分問卷進行整理，得到指標X2下級指標重要性得分，如表5所示。

表5 X2下級指標重要程度評分

根據指標間相關性，計算各指標組合影響權重，如表6所示。

表6 X2下級指標組合影響權重

運用式(3)進行計算，得到X2下級指標權重向量：

w2=(0.148 5,0.245 1,0.299 2,0.307 2)。

同理，計算其他指標權重得到：

w=(0.247 4,0.253 8,0.268 3,0.230 5)；

w1=(0.181 9,0.178 7,0.087 7,0.217 0,0.187 9,0.146 8)；

w3=(0.211 4,0.227 1,0.197 1,0.175 8,0.188 6)；

w4=(0.239 3,0.254 1,0.243 7,0.262 9)。

4.2 綠色施工評價

邀請5位該工程建設相關單位負責人，按照相關國家標準和工程實際情況，根據聚類等級得分對該高校建筑工程綠色施工水平進行評分，結果如表7所示。

表7 專家評分表

根據各專家評分確定各準則層決策矩陣，由此計算評價權矩陣Ri，如表8所示。

表8 評價權矩陣

合成權重與評價權矩陣，得到上層指標聚類評價矩陣：

計算綜合聚類評價向量：

M=w·Z=(0.389 7，0.398 3，0.212 0，0，0)。

合成中心點向量與綜合評價向量，得到綜合評價值：

E=M·U=7.355 5。

同理，計算各準則層評價值：

E1=7.421 5,E2=7.239 6,

E3=7.281 4，E4=7.498 4。

為了更加直觀的體現評價結果，通過雷達圖的形式對各準則層評價結果以及綜合評價結果進行表達，見圖1。

4.3 評價結果分析

通過各層評價值可以看出：該高校建筑工程綠色施工綜合評價值與第二灰類相近，綠色施工總體水平良好。從各個準則層指標評價值來看，四項指標全部接近第二灰類，均達到了良好水平。

從圖1的分布來看，各準則層中，施工單位與高校協調關系和綠色施工管理評價結果相對較高，對綜合評價結果的提升具有促進作用。資源節約與利用和環境保護評價結果相對較低，阻礙了綜合評價結果的提升。綜合來看，該高校建筑工程項目在施工過程中，施工單位能夠與高校建立良好的協調關系。雖然綠色施工管理評價結果相對較好，但其對于資源節約與利用和環境保護進一步改善的積極影響還有一定的提升空間，在進行現場施工管理時，保證工期和質量的同時，應具有針對性的進一步實現資源節約與環境保護。

5 結論

本文通過對高校建筑工程綠色施工評價進行研究，現得到以下結論：

1)建立綠色施工評價指標體系的過程中，應綜合考慮實際環境條件對評價指標體系確定的影響，應從因地制宜出發，選擇或建立評價指標。本文綜合考慮高校建筑工程所存在的實際條件，建立了其特有的綠色施工評價指標體系。

2)運用非可加測度Shapley值賦權，避免了指標間相互聯系對權重準確性的影響。能夠科學的確定高校建筑工程綠色施工評價指標體系的權重。建立灰色聚類模型，通過具體實例驗證，該模型能夠進行有效的評價。

3)高校校園內部建設環境較為獨特，本文所建立的高校建筑工程綠色施工評價指標體系以及賦權評價模型，能夠為今后高校建筑工程綠色施工進行科學、有效的評價提供參考。