基于裝配式建筑施工的安全評測體系分析

洪孝路，趙宇 （中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001）

0 引言

傳統的現澆混凝土施工有著效率低、環境污染大、工期長等缺點，近年來，建筑行業的轉型和現代化使工業發展將會成為主流。雖然裝配式建筑的效益很明顯，大大縮短施工時間，減少施工浪費等優勢，國家也出臺了一系列政策來鼓勵裝配式建筑的發展，但具體的效果并不是那么的明顯，建成后對其不滿意的也頗多，技術不成熟，管理經驗不先進，成本較高等問題也變得十分突出。相對現澆混凝土工程，裝配式建筑的施工現場工作人員數量減少，現場濕作業工序較少。但現場預制構件堆放較多，垂直運輸和結構安裝精度的要求較高，構件吊裝難度大，施工過程的安全隱患明顯，事故發生概率也隨之增大。

目前，建筑安全法規和建筑施工標準在我國已經擁有一套完整的體系和制度，在施工現場，要求嚴格按照各項規程進行施工，當然，裝配式建筑也不例外，例如，2017年國家實施了《裝配式建筑評價標準》（GB/T51129-2017）以及《裝配式混凝土建筑技術標準》（GB/T51231-2016）等一系列針對裝配式建筑施工的法規條例，規范了裝配式建筑的設計標準、施工以及驗收標準等。

1 裝配式建筑施工的安全評測模型

裝配式建筑屬于預制結構，與傳統的現澆結構不同，裝配式建筑在施工環節需要考量更多的安全因素，對于構件的生產，運輸，堆放、吊裝等均應該包含在裝配式建筑安全評測中，影響裝配式建筑施工安全影響因素繁多。根據現有的規范和實際施工概況，本文對裝配式建筑施工的安全評測給予量化。建立目標層、準則層、方案層三個層次。本文構建裝配式建筑施工安全的評測體系，依據科學性，全面性，獨立性等原則進行指標的選取。方案層、準則層如表1所示。

裝配式建筑施工的安全評測體系 表1

目標層：裝配式建筑施工安全評測。

準則層（目標的影響因素）：U1為施工設備和技術因素、U2為施工管理因素、U3為環境因素、U4為人為因素。

2 裝配式建筑施工的安全評測體系

2.1 施工設備和技術因素

施工設備影響著現場操作人員的安全，在預制裝配式結構中，構件的體積和質量較大，操作難度系數高，一旦設備由于年久失修或者維護不當不僅會造成嚴重的經濟損失，影響施工進度，龐大設備和構件的掉落是造成結構和人員安全的重要隱患。

2.2 施工管理因素

裝配式建筑施工現場構件和施工機具的種類和數量較多，人員工種繁多，專業素養參差不齊，從施工管理角度，尤其是對人員安全的培訓等方面，裝配式建筑施工面對著巨大的挑戰，更需要科學的施工管理。

2.3 環境因素

預制構件的吊裝對環境的影響尤為重要，特別是在雨天和大風天氣，吊裝作業會直接影響施工安全，尤其是面對惡劣天氣，安全事故發生的概率較高。有時為了趕工期夜間施工也是不可避免的，這樣對作業人員的影響會較大，尤其是對吊裝人員。其次運輸環境除了對工期有影響外，由于構件在進入工作狀態前，盡量不要承受不必要的荷載，因此復雜的運輸環境會影響構件的質量，較大的構件在城市運輸過程中也可能會造成交通阻塞等現象。

2.4 人為因素

施工安全與人的關系是密不可分的，尤其是施工條件復雜的裝配式建筑施工中，施工人員的技術水平、施工人員的責任意識、安全意識都是保證人員安全的重要因素。

3 基于Matlab的模型建立與求解

3.1 評測模型的建立

各層之間的結構能夠表示因素之間的關系，但是每層中的各個因素對目標的影響所占比例不完全相同，確定各個因素的比例或者權值，即為比較n個因子X={x1,…,xn}對因素Z的影響程度。Saaty等人提出將因子進行兩兩對比，建成比對矩陣的方法。也就是說，每一次都選取兩個因素xi與xj，用aij來表達xi與xj對Z影響程度的比例，用矩陣P=(aij)n×n表示，即為Z?X之間的判斷矩陣。從矩陣中可以看出，若xi與xj對Z影響的比例為aij，那么xj與xi對Z影響的比例為。

如果矩陣P=(aij)n×n滿足aji>0并且，那么矩陣P為正互反矩陣。aji值的確定可以根據標度值表，矩陣P所對應的特征值的最大值Pmax的特征向量W。

3.2 準則層判斷矩陣的求解

構造準則層的判斷矩陣：

3.3 方案層判斷矩陣的建立與求解

構造施工設備和技術因素方案層u11、u12、u13的判斷矩陣：

構造施工管理因素方案層u21、u22、u23的判斷矩陣：

構造環境因素方案層u31、u32的判斷矩陣：，其最大特征值：，特征向量：A3=(0.86 0.14)。

4 模型的檢驗

通過歸一化也就是相同層次的對應元素對于上一層次某因素重要比較的排序權值，這個過程叫做層次單排序。雖然這個過程可以減少其他因素的干擾，但是在綜合對比結果時不可避免地會出現不一致。若對比結果都一致，那么矩陣P的因素還需要滿足：

滿足上式的正互反矩陣就即為一致矩陣。想要判斷矩陣P能否被接受，必須驗證矩陣P的不一致性是否超出要求。轉置矩陣PT為一致矩陣。矩陣P的任意兩行成比例，且因子大于0，于是rank(A)=1，列與此相同。P中λmax=n，n為矩陣P的階數。矩陣的其他特征根為0。

λmax對應的特征向量W=(w1,…,wn)T，則

P是n階正互反矩陣，當它為一致矩陣時，當且僅當λmax=n并且當P不一致時，則λmax>n。據此，通過λmax與n的關系檢驗P是不是一致矩陣。計算一致性目標CI：

與CI相對應的平均隨機一致性指標RI，RI值見表2。

RI值 表2

RI值是基于樣本矩陣得到的。隨機從1～9和其倒數中挑算數字構造正互反矩陣，求取最大特征根的平均值λ′max，并且定義：

求解一致性比例CR：

當CR<0.10時，判斷矩陣的一致性即為通過，反之，對其做出調整。裝配式建筑施工的安全評測體系的一致性檢驗結果，如表3所示，其一致性結果均通過。

指標層一致性檢驗結果 表3

5 結論

為了確定各因素對裝配式建筑施工的安全評測的權值影響，本文建立有關裝配式建筑施工安全評估下施工設備和技術因素、施工管理因素、環境因素、人為因素一級指標和所屬的11個二級指標。施工設備和技術因素所占權重26%，施工管理因素所占權重77%，環境因素所占權重41%，人為因素所占權重41%。其中關乎裝配式建筑施工安全的主要指標在于施工的管理。該評測模型求解合理，脈絡清晰，可以全面準確地分析影響指標。