裝配式建筑施工質量風險評價研究

吳貴弟

(廈門大學嘉庚學院土木工程學院 福建 漳州 363105)

由于我國裝配式建筑起步較晚,在項目實施過程中普遍存在著項目管理不完善、施工現場控制力度不夠、缺乏技術熟練的施工人員等諸多問題,極易引發施工安全及質量事故。在此背景下,相關學者們對裝配式建筑施工質量問題展開相關研究。在裝配式建筑施工過程中,施工質量的好壞直接影響了建筑結構的安全性、耐久性,也成為了影響裝配式建筑在我國建筑業中推進進程快慢的關鍵因素。

本文主要是對裝配式建筑施工質量風險因素進行識別,并量化評估研究,再結合實例驗證了評估方法的可靠性。

1 構建裝配式建筑施工質量風險評估指標體系

本文在已有研究的基礎上,通過閱讀裝配式質量管理的技術規范,結合“裝配式建筑項目”的文獻和“裝配式建筑項目施工質量控制”的文章約50 篇。經檢索并對照,對相關文獻中研究的指標進行總結分析,結合相關裝配式建筑專家的意見之后,總結影響施工質量風險的主要因素,以此構建裝配式建筑施工質量風險評價體系,具體如表1所示。

表1 裝配式建筑施工質量風險評價指標體系

2 基于灰色層次分析法與模糊綜合評價理論的裝配式建筑施工質量風險評估模型

本文基于灰色層次分析法并引入模糊理論,能更有效的實現對裝配式建筑施工質量風險的評價。

2.1 灰色層次分析法(GAHP)

主要是結合以下三個步驟進行:

2.1.1 構建成對灰數判斷矩陣

本文采用專家咨詢法,邀請n位比較權威的專家和現場經驗豐富的工程師,根據通過調查問卷,通過發放專家問卷、回收、整理資料,對文章中所構建的評價指標進行評判。灰色層次分析法同樣采用1～9標度進行量化[1],將評估指標兩兩對比,構建成對灰數判斷矩陣。

2.1.2 一致性檢驗

想要使評價人員的主觀認識約束有效消除,結合如下表達式,對其實施一致性檢驗,一致性檢驗具體方法如下:

式(1)(2)中:一致性判定當k≤1,β≥1時,一致性檢驗合格,即矩陣一致性較好;反過來當k＞1,β＜1時,一致性檢驗不合格,還需要修正判斷矩陣直至k≤1,β≥1。

2.1.3 確定評價指標權重

如果當前層指標為A1,A1,…,An,上一層指標為A,則可對A1,A1,…,An進行兩兩比較,得到aij,記A=(a ij)n×n。則A 為指標A1,A1,…,An相應于上一層指標A 的灰數判斷矩陣。各層次指標的權重向量為ω=(ω1,ω2,…ωn)T,對每個A 均可求得權向量ωi=(ωi1,ωi2,…ωin),如果上一層m 個指標的權重分別為a1,a2,…am,那么該層每個指標的組合權重為:∑mi=1a1ωi1,∑mi=1a1ωi2,…,∑mi=1a1ωi2。照此方法逐層計算,即可得到各評價指標的權重向量W=(wj,j=1,2,…n),其中為第wj個指標的權重。

2.2 基于灰色層次分析法的模糊綜合評價模型

2.2.1 建立模糊評價集

本文根據采用Likert5分量表法對工程的需要評價等級分為五級,評價集為V={V1,V2,V3,V4,V5},即重大風險的分數是5,較高風險的分數是4,中等風險的賦值是3,一般風險賦值是2,可控風險的分數是1。并邀請專家參與調查問卷,對風險等級進行量化[2]。

2.2.2 確定隸屬度矩陣

本研究采用更為客觀的定量分析方法確定評價指標隸屬度,經過各指標對風險等級的隸屬情況,形成隸屬度矩陣G[1]:

2.2.3 模糊綜合評價結果

本文提出的裝配式建筑施工質量風險評價的基于灰色層次分析法的模糊綜合評價模型就是將評價指標的權重向量W 與隸屬度矩陣G 相乘,獲得一級評價指標的評價結果向量:

式中:B為裝配式建筑施工質量風險評價結果矩陣,B=(bi,i=1,2,…,m),b1為方案i中線路的風險評價等級。

這一環節就是一級綜合評價,本文需要完成二級評價。其原理是相同的,僅自不同子指標層入手,一直到指標層,之后再進行目標層,分層實施,也就是將下一級評價結果當成是上級評價的源頭,一直至獲取最后的評價結果時結束。

3 實例分析

本文選取某市經濟產業園項目,總用地約4.2萬m2,地上建筑約12.5萬m2,結構體系分別為1#、2#樓為裝配式混凝土結構,3#樓為裝配式鋼結構。預制構件為1#、2#樓采用疊合樓板、預制梯段板、ALC預制內隔墻板、玻璃幕墻和ALC 板外圍護墻,3#樓采用鋼筋桁架樓承板,鋼樓梯,玻璃幕墻。設計施工一體化,并均應用BIM 技術,方案設計初期統籌策劃場地布局、構件拆分、塔吊選型、外架模板等實施要求,提質增效,強化一體化組織管理。

3.1 風險評估指標統計及權重計算結果

如前所述,本實例采用灰色層次分析法確定裝配式建筑施工質量風險評價指標體系中各級評價指標的權重。

首先,根據施工質量風險大小,將風險劃分為Ⅰ～Ⅴ,共5個等級。

其次,通過選取在建設單位、施工單位、監理及質量檢測單位等相關單位的20名安全管理人員對該項目設計方案、施工方案、施工資料及評價指標的實際調查數據,最終形成判斷矩陣,如表2所示。

表2 Xi的成對灰數判斷矩陣

再次,進行一致性檢驗,根據表2 可得矩陣A,如下

根據式(1)得到k的解為0.975,根據式(2)得到β的解為1.042。滿足k≤1,β≥1的條件,則矩陣具有較好的一致性,通過檢驗。

最后,進行歸一化處理,得到一級指標和各二級指標的權重,各風險評估指標權重系數計算結果見表3。

表3 一、二級風險指標權重

3.2 模糊綜合評價模型

結合各指標的特點,建立評價集為V={重大風險,較高風險,中等風險,一般風險,可控風險}。邀請5位專家參與調查問卷,根據專家對該項目各指標的評價結果,構建模糊關系評價矩陣[3]。以表1中的一級評價指標E1為例,計算其二級評價指標的隸屬度矩陣。

根據公式(4),得出

同理,可得出其他二級指標綜合評價:

一級評價指標的模糊綜合評價結果為:

通過評價結果能夠得出,評定為低風險等級的比重為4.8%,較低風險等級的比重為12.5%,中等風險等級的比重為19.2%,較高風險等級的比重為27.9%,高風險等級的比重為40.2%。結合評價集,該裝配式建筑項目施工質量風險屬于較高風險[4]。針對該項目可以從預制構件的質量是否合格、預制構件吊裝情況、預制構件連接情況、施工人員的操作熟練程度、質量驗收工作情況等對該項目施工質量影響較大的幾個方面進行重點管控。

4 結語

本文通過對裝配式建筑施工的特點及施工管理角度分析,從三個方面構件了裝配式建筑施工質量風險指標體系,利用灰色層次分析法確定了各風險指標的權重,最后采用模糊綜合評價模型對項目進行了評價,確定其風險等級。