基于模糊理論的裝配式建筑綜合效益評價模型研究

姜安民，董彥辰，熊奇偉

（1湖南城建職業技術學院，湖南湘潭 411100；2中南林業科技大學 土木工程學院，湖南長沙 410004；3湖南大學 土木工程學院，湖南長沙 410082）

0 引言

裝配式建筑有著節能、環保等諸多優點，符合我國可持續發展理念，它的出現對傳統建筑業產生了巨大沖擊，促進了建筑業的轉型升級[1]。與一些發達國家相比，我國裝配式建筑起步較晚，缺乏相關基礎性研究。基于此，本文通過構建模型對裝配式建筑綜合效益進行研究，并結合工程實例進行評價，給出相關結論。

裝配式建筑綜合效益不局限于經濟效益或社會效益某一方面，而是多方面效益的一個集合體，各種效益呈現出了既對立又統一的關系。針對裝配式建筑綜合效益評價問題，學者們做出了一些相關研究，如金國輝等[2]運用層次分析法構建裝配式住宅綜合效益評價體系，結合希爾伯特空間評價模型對某工程綜合效益進行評價，并得出裝配式住宅的綜合效益高于普通現澆式住宅的結論。崔璐[3]基于全壽命周期視角，對項目實施的全過程，從經濟、環境、社會及安全效益等方面，對裝配式混凝土建筑的綜合效益進行分析研究，并指出裝配式建筑具備質量優良、生產效率高等優勢。管天野[4]對沈陽惠生新城裝配式建設項目綜合效益進行分析與評價，并得出該項目綜合效益水平表現良好的結論。基于已有研究的寶貴成果，對存在的不足進行改進，引入0—6評分法確定評價指標權重，基于該權重構建綜合效益評價模型并展開研究。

1 裝配式建筑綜合效益評價指標體系

裝配式建筑綜合效益評價指標體系的劃分方式較多，如楊婧媛[5]將裝配式建筑綜合效益評價指標體系劃分為經濟效益、社會效益、生態效益、技術效益等四大方面，在此基礎上再進行詳細劃分。王靈玉等[6]從經濟效益、環境效益、社會效益三方面進行劃分，同樣在此基礎上對二級評價指標進行歸類。此外，還存在一些其他分類方式，總體可歸為經濟、環境、社會三大類[7]。本文結合評價對象的實際情況，并借鑒已有文獻[6-8]的研究成果，建立裝配式建筑綜合效益評價指標體系，如表1所示。

表1 裝配式建筑綜合效益評價指標體系

2 基于模糊理論的裝配式建筑綜合效益評價模型

裝配式建筑綜合效益評價問題存在一定的模糊性與不確定性，如降低費用的多少、降低排放量的大小、滿意度的高低等類似問題，均具有一定的模糊性[9]。基于上述評價指標體系引入模糊理論[10]，構建裝配式建筑綜合效益評價模型，如圖1所示。

圖1 裝配式建筑綜合效益評價模型

2.1 裝配式建筑綜合效益評價指標體系

該評價指標體系包括3個一級評價指標、13個二級評價指標，詳見表1。

2.2 確定裝配式建筑綜合效益評語集

本文將裝配式建筑綜合效益評語分為5級，詳見表2。

表2 裝配式建筑綜合效益評語集

2.3 確定裝配式建筑綜合效益評價指標權重

評價指標權重的確定方法主要有層次分析法、德爾菲法、熵權法及變異系數法等主客觀賦權方法，運用此類方法計算權重較為準確，但計算過程相對復雜。本文提出了一種計算相對較為簡便的主觀賦權方法：0—6評分法，該方法是在0—4評分法[11]基礎之上進行改進獲得，具有一定可靠性。具體操作流程如下：

（1）建立成對比較矩陣

根據評價指標相對重要程度，建立成對比較矩陣，如表3所示。

表3 0—6評分法成對比較矩陣

各指標比較過程中，具體量化規則如表4所示。

表4 0—6評分法量化規則

（2）評價指標權重計算

an，則評價指標Xn的權重如下：

由所有評價指標組成權重向量：

2.4 確定隸屬度矩陣

（1）對于可測得實際數據的定量指標

根據實際數據進行無量綱處理后，確定評價指標對各評價等級的隸屬情況，構成隸屬度向量Ri=(ri1，ri2，ri3……，rim），隸屬度向量中，rij表示i指標對j等級的隸屬度。

（2）對于不可測得實際數據的定性指標隸屬度向量中rij的計算過程如下[12]：

其中：nij代表評分專家對某個等級區間的隸屬人數；m代表評分專家總人數。

由所有隸屬度向量構成隸屬度矩如下：

2.5 進行綜合效益評價

對裝配式建筑綜合效益進行多級評價，根據最大隸屬度原則，確定綜合益所處等級。

3 工程實例

A市某建設項目包含5棟住宅，均為地下1層，地上25層。5棟住宅均采用框架剪力墻結構。剪力墻、樓板、樓梯、陽臺板等構件采用預制構建。結合該工程的實際情況，收集相關數據，對裝配式建筑綜合效益進行評價，具體如下：

（1）建立評價指標體系

結合工程實際情況，并參考相關文獻，建立裝配式建筑綜合效益評價指標體系。本評價指標體系包括3個一級評價指標、13個二級評價指標，詳見表1。

（2）確定評語集

將裝配式建筑綜合效益評語分為5個等級，分別為Ⅰ級（綜合效益差）、Ⅱ級（綜合效益較差）、Ⅲ級（綜合效益一般）、Ⅳ級（綜合效益較好）、Ⅴ級（綜合效益好），具體賦值區間詳見表2。

（3）確定評價指標權重

采用0—6評分法建立成對比較矩陣，并計算各級評價指標權重。以各一級評價指標為例，詳見表5。

表5 成對比較矩陣及權重值

采用同樣方法，計算各二級評價指標權重，具體如下：

（4）確定隸屬度矩陣

經濟效益X1、環境效益X2兩項一級指標屬于定量指標。對兩項指標中的各二級指標實測數據進行無量綱處理，詳見表6。

表6 二級指標實測數據無量綱處理值

結合表2可知，表6中各二級評價指標所處評價等級分別為Ⅴ、Ⅴ、Ⅳ、Ⅳ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅳ。構造隸屬度矩陣如下：

社會效益指標X3屬于定性指標，從建設、設計及施工等單位邀請10位對該工程較為熟悉的專家（10人均具有豐富的工程經驗、副高及以上職稱）對各二級指標進行評分，具體評分結果如表7所示。

表7 專家評分表

結合表2，構造隸屬度矩陣：

（5）綜合效益評價

①二級綜合效益評價

②一級綜合效益評價

③結果分析

根據最大隸屬度原則可知，經濟、環境、社會三項指標綜合效益均為較好，該項目綜合效益較好。

4 結論與建議

綜合效益的好壞直接影響著裝配式結構的使用與推廣，科學、準確地對裝配式建筑綜合效益進行評價具有一定現實意義。通過文獻研究并結合工程實際情況建立評價指標體系，在確定評價指標權重的過程中，引入0—6評分法，該權重確定方法操作簡單，具有較好的可靠性。

本文基于模糊理論構建裝配式建筑綜合效益評價模型，并對某建設項目進行綜合效益評價研究，得出該項目綜合效益較好的結論。但該研究未考慮地域差異、裝配率不同等因素對裝配式建筑綜合效益的影響，可作為后續研究的方向。