基于層次分析法的高層建筑施工安全風險評估

陳彤瑞

(咸陽職業技術學院,咸陽 712000)

高層建筑形式多樣、施工周期長、交叉作業多、施工程序復雜、涉及單位多,在施工過程中存在著一定的安全風險,有必要對其進行安全風險評估,以降低風險發生率。查閱相關文獻發現,高層建筑施工的安全風險評估主要從安全投資、動態預警、財務風險及工期成本等角度進行[1],研究方法包括定性評估、數學算法等,對風險規避具有一定的參考價值。高層建筑的施工安全風險呈動態變化趨勢,需要不斷識別出新的風險并消除。本研究結合高層建筑的發展現狀,基于層次分析法,從人、材、環、管、技五方面對高層建筑施工中的安全風險進行評估,并提出安全風險防范重點,以更好地保障高層建筑的施工安全性[2]。

1 高層建筑施工安全風險評估指標體系的構建

層次分析法是一種決策支持技術方法,可以將復雜的決策問題分解為基本的組成元素并分層,將多種決策方案進行對比,并在定量或定性多個標準的基礎上選擇出最佳方案。由于采用的評估標準間可能相互沖突,最佳替代方案通常不是對每個標準方案都進行優化,而是在所有標準中選擇最佳折中的方案[3],且最優解可能隨著決策者的變化而變化,如根據不同的要求,標準的相對重要性可能也會不同。如表1所示,通過深入研究高層建筑施工安全風險的影響因素,結合高層建筑的特點建立高層建筑施工安全風險評估指標體系。

表1 高層建筑施工安全風險評估指標體系Tab.1 Construction safety risk assessment index system of high-rise buildings

通過構造成對比較的矩陣來分配相對權重,其中將屬于同一層級的所有元素(標準和子標準)相對于上級元素成對進行比較。層次分析法判斷矩陣的標度含義分析如表2所示[4],其中單個比較的結果是aij優勢系數,它表示元素i相對元素j而言的重要性。

表2 層次分析法判斷矩陣的標度含義Tab.2 Scale meaning of AHP judgment matrix

為了確定aij系數的值,可以使用九標度法,將前9個整數與盡可能多的能夠表達比較可能結果的判斷相關聯。考慮到n個元素,對比的一般矩陣W是平方矩陣(n×n),如果矩陣W是一致的(滿足互易性及傳遞性的性質),其已知元素aij等于權重ωi/ωj的比率,則

Wω=λmaxω

(1)

其中λmax是最大特征值,是唯一的非零特征值,等于矩陣的n階。W是相關的特征向量,對應權重的向量,即搜索變量的向量。通常,aij存在不一致性的定性判斷,可以根據式(1)獲得權重的近似估計。專家分配給ωi/ωj比率的值的一致性取決于λmax和n之間的偏差,當判斷一致時,該偏差趨于零。一致性指數CI由式(2)給出。

CI=[1/(n-1)](λmax-n)

(2)

隨著不一致性的增加,CI值也會增加。將CI與隨機一致性指數進行比較,5階判斷矩陣為1.12。一致性比例CR可以根據式(3)獲得。

CR=CI/RI

(3)

如表3所示,組裝決策矩陣的階數為5×5(具有5個備選方案和5個判斷標準),在層次分析法的邏輯下,其元素是通過每個標準C5(j=1,2,…,5)的備選方案A5(i=1,2,…,5)中的比較矩陣獲得的。

表3 一級指標判斷矩陣Tab.3 First-level index judgment matrix

計算指標綜合權重并對其進行一致性檢驗。可通過分層組合原理計算備選方案的總權重,即每個元素的局部權重乘以相應的上層元素的局部權值,再將乘積相加。二級指標對一級指標的權重向量為:

已知一級指標對目標層的權重W(1)及二級指標對一級指標的權重W(2),則二級指標對目標層的綜合權重向量的計算公式為:

W=W(2)W(1)

(4)

由此可得綜合權重向量W=[0.01,0.05,0.02,0.02,0.01,0.01,0.02,0.06,0.17,0.10,0.01,0.02,0.04,0.23,0.03,0.12,0.08]T。同樣取CR=CI/RI,計算得出CR=0.028<0.1,說明二級指標同樣具有滿意的一致性。

2 高層建筑施工安全風險評估

通過專家評分法對高層建筑施工安全風險進行評估。為了便于專家判斷和評分,制定了合理的評估準則,使用了統一的判斷標準。根據調查階段15位專家的評分結果,最終的權重計算結果如表4所示。

表4 高層建筑施工安全風險因素綜合權重Tab.4 Comprehensive weight of construction safety risk factors of high-rise buildings

3 結論

運用層次分析法對高層建筑施工安全風險因素進行分析,評估結果表明,一級指標權重從大到小的排序依次為人為風險因素>環境風險因素>材料及設備風險因素>管理風險因素>技術風險因素。盡管基于層次分析法的高層建筑施工安全風險評估可以提高安全管理的效率,但對危險源進行識別和管理仍存在一定困難,有待進一步研究討論。