基于改進組合賦權法的裝配式建筑安全評價研究

李貝貝

(廣州華立科技職業學院， 城建學院， 廣東， 廣州 511325)

0 引言

在工地連接工廠預制構件組裝成的建筑為裝配式建筑，該類型建筑具有標準化作業、施工周期短、節能環保等優勢[1]。因此，近年來裝配式建筑在行業內所占的比例逐年提升。

我國裝配式建筑發展較晚，技術標準與政府支持力度均存在一定不足[2]，導致實際工程內質量把控規范性相對較差，由此造成裝配式建筑工程易產生不同程度的安全事故。在此環境下，研究一種有效的裝配式建筑安全評價方法具有重要意義。針對以往評價方法中評價指標的復雜性與模糊性問題[3]，提出改進組合賦權法的裝配式建筑安全評價方法，獲取準確評價結果，提升裝配式建筑應用安全。

1 改進組合賦權法的裝配式建筑安全評價方法

1.1 安全評價指標體系構建

裝配式建筑施工過程環境復雜，需利用高空作業等技術進行施工，考慮不同因素的交叉影響，令裝配式建筑安全的影響因素具有多樣復雜性[4]。物理-事理-人理(WSR)方法論以系統科學為基礎[5]，從多角度、多層次、多維度出發構建評價指標體系，評價裝配式建筑安全性。利用WSR方法論構建評價指標體系的詳細過程如下:

(1) 分析裝配式建筑特點，參考建筑施工相關標準，確定影響裝配式建筑安全的主要因素。

(2) 利用WSR方法論分析各主要影響因素，依照物理-事理-人理分類處理各主要影響因素，確定初始評價指標。評價指標體系內的物理因素所描述的是裝配式建筑施工過程中客觀存在的不同物質[6]，可概括為設備及材料因素與環境因素兩方面；事理因素所描述的是針對客觀存在的安全事故條件下可通過科學方式實現管控，利用最低的投入實現建筑最佳安全狀態，可概括為工藝技術因素與管理因素兩方面；人理因素所描述的是人類間的相關性與變換過程，可定義為人員因素。

(3) 利用德爾菲法確定由物理、事理、人理等因素構成的裝配式建筑安全評價指標體系，如圖1所示。

圖1 裝配式建筑安全評價指標體系

1.2 安全風險等級劃分

根據現行的國家規范[7]，結合評價要求，將安全評價指標體系內各評價指標劃分為5個等級，分別用A～E級表示。

(1) A級表示高安全等級，分值范圍在90～100，說明裝配式建筑安全風險等級極低，可忽略不計，無須進行風險管理。

(2) B級表示較高安全等級，分值范圍在80～89，說明裝配式建筑安全風險等級較低，在可允許范圍內，需引起相關人員關注，采用一定措施進行風險管理。

(3) C級表示中等安全等級，分值范圍在70～79，說明裝配式建筑安全風險等級一般，需引起相關人員重視，通過監控制定相應風險管理措施。

(4) D級表示較低安全等級，分值范圍在60～69，說明裝配式建筑安全風險較高，一旦出現安全事故將對裝配式建筑安全產生重要影響，有必要制定加強風險監控力度與預警機制，制定有針對性的風險管控措施。

(5) E級表示低安全等級，分值范圍在0～59，說明裝配式建筑安全風險極高，風險屬于不可接受范圍，必須實施風險規避與整改措施。

1.3 指標權重計算

計算裝配式建筑安全評價指標體系內各指標權重時，采用改進組合賦權法，選取灰色關聯度組合賦權法對主觀賦權與客觀賦權的權值進行重組，得到綜合權重，避免產生單一賦權法的缺陷。

1.3.1 確定主觀權重

利用相關的方法獲取專家對不同評價指標的權重進行賦權的方式即主觀賦權[8]。為了提升主觀權重的準確性，同時考慮主觀賦權法的邏輯性，結合裝配式建筑安全評價指標體系內雙層次多指標特征，選用專家經驗法和序列關系分析法進行主觀賦權，所得權重分別表示為w(1)和w(2)。

(1) 專家經驗法。選取裝配式建筑領域方面專家對指標體系內不同評價指標打分進行主觀賦權。

(1)

(2)

1.3.2 確定客觀權重

依照初始數據間的相關性，利用數學方法確定權重，即客觀賦權法[9]，該類賦權法不依賴于人類主觀判斷，數學理論依據較強。考慮裝配式建筑安全評價的目的是以綜合最佳為決策目標[10]，因此客觀賦權法選用熵值法與標準離差法，兩者的權重分別表示為w3和w4。

(1) 標準離差法。利用式(3)計算指標體系內第j項指標的權重wj：

(3)

式中，σj表示第j項指標的標準差，計算公式如下：

(4)

式中，E(yj)表示第j項指標的數學期望。

(2) 熵值法。構建決策矩陣：

(5)

式中，yij表示第j個指標下第i位專家的計分值，由此得到第j個指標的權重為

(6)

1.3.3 一致性檢驗

針對以上2種主觀賦權方法和2種客觀賦權方法的權重構建判斷矩陣，計算判斷矩陣的特征值與特征向量，在此基礎上計算判斷矩陣的一致性比例。通過一致性檢驗選擇組合賦權方法，防止因一致性問題導致的評價誤差[11]。

1.3.4 組合賦權

在各賦權方法滿意度一致的條件下，可通過算數均值法實現組合賦權。但在實際應用過程中，受人為因素影響，各賦權方法滿意度無法達到一致[12]，在此條件下通過算術均值法實現組合賦權將導致顯著錯誤，影響最終評價精度。因此，采用灰關聯度組合賦權方法獲取綜合權重。利用灰關聯度改進組合賦權法，獲取綜合權重的具體步驟如下：

步驟1 利用式(7)確定不同賦權方法之間的灰關聯度：

(7)

利用式(8)可以得到第i個方法與第k個方法間的關聯度：

(8)

步驟2σuv表示4種賦權方法的6個關聯度計算結果中的最大值，對比u、v兩個賦權方法同其他賦權方法關聯度，依照關聯度高低排序，確定兩者內關聯度較高的賦權方法[13]。若確定的方法為v，表示v方法是4種賦權方法內一致性最高的方法，v方法與剩余3種方法的灰關聯度可構成向量σv=(σ1v,σ2v,…,σiv)。

步驟3 均一化處理σv：

(9)

步驟4θ表示組合權重向量，利用式(10)確定θ：

(10)

1.4 綜合評價

采用式(11)確定專家對某一級別指標的評分：

(11)

利用上述過程確定全部一致指標的得分，由此獲取裝配式建筑安全的評價結果。

2 具體實例結果與分析

選取某著名建筑項目中的7～15號高層住宅為研究對象。研究對象由預制構件在工地裝配而成，為標準裝配式建筑。針對7號研究對象，采用本文方法對評價指標體系內各一級指標的二級指標進行打分，結果如圖2所示。

(a) 設備及材料因素

根據圖2構建各一級指標的決策矩陣，對指標進行無量綱化處理后，分別采用4種不同賦權方法獲取4個權重結果。對4個權重結果實施一致性檢驗，結果顯示一致性比例大于0.1，說明4種賦權方法的滿意度不一致。采用本文方法中的灰關聯度組合賦權法，利用式(7)和式(8)得到，客觀賦權法中的熵值法對于關聯影響程度最顯著。利用式(9)和式(10)得到組合權重向量，利用式(11)獲取組合權重同決策矩陣的乘積，得到各一級指標的評價得分，結果如圖3所示。

圖3 一級指標評價得分

依照圖3中的數據實施組合賦權后得到7號研究對象的最終評價得分，結合本文方法中安全風險等級劃分，得到7號研究對象的最終評價結果，如圖4所示。分析圖4得到，7號研究對象的最終評價結果為安全等級C級。

圖4 7號研究對象最終評價結果

對比本文方法對7～15號研究對象的評價結果與實際安全等級(參考大量方法評價結果得到)，結果如圖5所示。圖5中的實驗結果顯示，本文方法評價結果與研究對象實際安全等級完全一致，由此說明本文方法評價結果具有較高的準確性。

圖5 研究對象評價結果

3 總結

本文研究改進組合賦權法的裝配式建筑安全評價，利用灰關聯度改進組合賦權法獲取裝配式建筑安全評價指標主觀賦權與客觀賦權的綜合權重，以此為基礎得到安全評價結果。實驗結果驗證了本文方法的應用效果。