高層建筑施工安全評價模糊理論模型的研究

李逸，王保周

（蘭州資源環境職業技術大學，甘肅 蘭州 730021）

1 高層建筑施工安全因素

1.1 人員因素

也叫作人為因素，與施工人員有關的一切因素均屬于該范圍，如工作態度、思想、心理、知識、技能、經驗等，這些都會影響人員的安全行為，對其工作過程的安全性具有決定作用。

1.2 機械設施設備等因素

機械設施設備等是項目施工必不可少的硬件條件，涉及原材料運輸、存放和加工利用，人員勞保，為人員提供動力資源等各個方面，其水平、質量、穩定性、先進性、耐用性、可操作性等，都與施工安全息息相關。

1.3 技術工藝因素

既包括施工是否采用了某種技術（如機械化技術、信息化技術等）和工藝（如切割工藝、支架工藝等），也包括施工人員在使用技術和工藝過程中是否合理合規等。

1.4 環境因素

（1）規章制度環境，即施工安全技術標準；（2）自然環境，既包括大風、雨雪等此類自然環境，也包括施工過程中的通風、隔離等人為自然環境。

2 模糊綜合評價概述

2.1 模糊綜合評價法簡介

模糊綜合評價法是根據模糊數學的原理和方法來定義。在數學范疇內，將研究對象的某些邊界問題或者因素模糊化，同時將難以界定的問題或者因素清晰化、定量化后，通過建立數學模型進行綜合評價的一種方法。換句話闡述，此方法是針對多個因素影響下的目標現象或者問題，依據對應的標準進行評價，然后得出研究問題的評價結論，這種方法能夠兼顧復雜和不同因素間的差異性。那么采用模糊評價時，第一要點是進行遴選可能對評價結果產生影響的因素，然后構成一個集合體，與此同時，需要進行對涉及的因素賦值，構成評價矩陣，再通過對應的權重關系，建立一個相關性和系統性的評價矩陣，最終可以得出結果。根據結果比照安全等級，就可以定級。因為高層建筑施工過程中涉及的多因素、多層次的復雜問題比較多，要想進行評價效果較好，大都采用模糊綜合評判法。因為這個方法給定了數學模型，在實際應用中掌握難度低，具備不可替代性，解決工程施工問題較好。針對高層建筑施工方面的安全問題而言，因為有這樣一些特征，比如，工序復雜性、工程環境特殊性、施工技術高要求性等，這些存在的諸多因素可能會導致以上安全評價方法存在相應的局限性。那么，研究模糊層次分析法綜合評價模型，涉及影響高層建筑施工安全評價的各種因素都需要考慮，同時，也要考慮各子指標對隸屬指標的影響程度，為了能使安全評價過程更加合理和高效，還需減少某些主觀因素造成的影響。

2.2 模糊綜合評價方法的特點

模糊綜合評價方法具備的特點主要有以下幾個方面。

（1）模糊綜合評價能夠全方位地分析復雜對象。模糊綜合評價能夠全方位的分析復雜對象，比如，是考慮到高層建筑施工存在復雜的危險因素，一是選擇采用該方法與復雜系統的情況相吻合，它能夠最大限度地描述被評價對象；二是該方法還能比較準確地確定權數。在工程中，業內人士常規把安全評價因素的權數認定為一個整體范疇進行研究，這是考慮到安全評價因素對評價對象的影響程度大小來確定權重。換句話說，在高層建筑施工時，整個系統中涉及評價因素復雜且多量時，某個因素的占比權數相對小，包含的因素間時重要程度變化程度不大。相反，通過模糊綜合評價法針對復雜的因素系統進行分層，這種思維方式下，分層后的因素將會在一定程度上減少，從而可保證能根據最終的結果了解到評價目標的重要性及隸屬度。因此，在評價目標及結構層次本身就具有較高復雜性的情況下，可采取模糊綜合評價方法，能夠得到較好的評價效果。

（2）模糊綜合評價法的權數具有靈活性。在分析過程中能夠靈活調整，權數屬于估價權數。以安全評價為出發點，對不同因素可能造成的影響進行評價，基于此獲得評價系統的估價權數。這種模式能夠滿足不同評價者的不同需求，從不同切入點進行評價，評價因素的權數也是不同的，由此可見，這種定權方法極為靈活，在高層建筑施工中適用性較強。

（3）模糊綜合評價結果準確度和可信度高。處理評價因素的復雜性和多變性，以及評價因素之間的相關性方法比較多，如果要能夠有效地解決評價因素間的相關性所造成的評價信息重復的問題，那么，這個方法是可靠和實用的。該方法可以起到這樣的效果，比如，在高層建筑施工中，在模糊綜合評價前，已經針對安全因素的預選和篩選進行相關處理，處理的方法和準則是預先刪除與之具有較大關聯性的因素，從而得到相對準確的評價結果。在使用模糊綜合評價時對評價因素考慮的不夠充分，那么評價結果的區分度就會影響比較大，造成的評價結果準確度和可信度就低。

2.3 模糊綜合評價的可行性

（1）模糊綜合評價法本身具有特殊性。它和其他概率法、統計法存在本質不同，其屬于模糊數學領域，能夠切實指導具體工程中綜合評價工作的開展。自該方法提出至今，其所依據的始終是模糊數學相關理論，利用應用關系形成原理，通過模糊因素邊界，定量難以定量的因素以建立模型從而發揮作用。

（2）在高層建筑施工時，很難界定安全與危險之間的清晰界限，因此存在安全風險。這種不明確的中間狀態通常認為是具有模糊性。因此，從抽象的角度出發，轉變評價模式，自然就引入這個方法，這種模糊性在模糊數學上叫作“隸屬度”，它是確保定量精準的重要因素。根據評價指標體系可知，在高層建筑施工安全評價中是可以使用模糊綜合評價方法的。

（3）高層建筑施工安全評價需要大量、復雜的因素支持，如人員安全因素、環境安全因素、機械設施設備等。很多因素量化起來難度較大，所以不得不借助“較安全”“有一定危險性”等模糊說法來表達等級概念并進行安全評價。還有些因素受外界環境的影響具有偶然性，無規律性可循。所以，最重要的是對模糊信息資料進行量化處理和綜合評價。因為在施工過程中工程人員對某些影響因素的理解和觀點不一致，不能單一地用統計學的方法確定這些因素的數量值。所以，需要利用模糊綜合評價原理對高層建筑施工安全進行評價，這就說明模糊綜合評價法是適用的、可行的。

3 模糊綜合評價法的基本程序

模糊綜合評價主要是在建立等級模糊子集的基礎上，先量化目標評價物，而后結合模糊變換原理，以綜合評價不同指標的一種方法，其常規流程如下：（1）結合工程實情構建評價體系，即明確要評價的各個因素。（2）構建評價等級論域。也就是構建等級集合，每個等級都有對應的模糊子集，論域的構建有利于模糊綜合評價得到模糊評判向量的結果，根據該結果能夠了解到目標評價物對評語等級的隸屬度情況，這些信息都包含在模糊向量結果中。（3）構建模糊關系矩陣。這需要先評價選擇的因素。也就是形成等級模糊子集后，著手量化目標評價物的各個因素，通過每個因素來判斷目標評價物對不同等級模糊子集的隸屬度。（4）確定評價因素的模糊權向量。這一步可用的方法并不少，通常目標評價物受各個評價因素的影響程度是不同的，所以應先確定模糊權向量再合成。模糊綜合評價中，一般用模糊方法來確定，并且在合成前統一化。（5）需要得出模糊綜合評價結果向量，這是很關鍵和重要的一步。一般是通過模糊向量實現各個因素的綜合，以此呈現出目標評價物對各等級模糊子集的整體隸屬度。（6）分析模糊綜合評價結果向量。單個目標評價物的模糊綜合評價結果都通過對應的模糊向量表現出來，而其他方法則是通過綜合評價值表現出來的，由此可見，模糊綜合評價法是非常有應用優勢的。

綜上所述可以得知，6 個基本程序在模糊綜合評價法中的重要程度是不同的，占據核心作用是（3）和（5），原因是第三步主要是得到隸屬度，基于高層建筑應用背景，在主觀層面確定要采用的科學方法，同時工作量也比較大。而第五步主要是綜合評價每個模糊因素的評價結果，能夠凸顯模糊綜合評價的優勢。

4 建立多級模糊綜合評價數學模型

模糊綜合評價理論上包括一級模型和多級模型兩個分級。在高層建筑施工安全評價中，因素之間存在復雜的關系，比如，是相互之間是并列的因素，或者是因果的因素，根據數學模型對評價指標的分析，這些因素間存在著不同的層次級別關系。如果針對這種情況，若采用一級模型，評價結果會出現偏差，會無法解決有關的問題。另外，若將各個層次的因素集中在同一層次，那么，評價結果就會出現嚴重誤差。由于施工過程中可能出現各種各樣的問題，所以采用多級模糊綜合評價比較合適，其數學模型能夠將目標評價物各個因素的層次性體現出來，且能夠避免因素過多而無法分配權重的問題，相比單層次模型評價的結果準確程度要高。

4.1 模糊合成算子的選擇

高層建筑施工安全性不但要考慮整體性，還需兼顧各個相關因素的交叉性，對其安全進行評價，需要有序地、系統地進行，不僅要考慮每個環節的安全，也要考慮整體的安全。因此，確定科學的算子是開展模糊評價工作必不可少的環節。

4.2 安全評價指標的權重確定

權重是一個“風向標”，在高層建筑施工安全評價中，能夠衡量考慮的相關因素之間的重要程度，也可以理解為一種效益相對另一種效益的占比情況。它所承載的是與安全綜合評價有關的關鍵信息，其確定，主要以因素的相對重要性，也就是每個因素影響綜合評價的程度為依據。構建安全評價因素體系時，每個因素都會產生相應的結果，其各自的重要程度不同，給最終的評價目標及系統功能造成的影響也存在區別。在最終評價環節，對因素模糊的子集權重進行分析，凸顯出對綜合評判有直接影響的結果。確定權重常用的方法包括Delphi 法、專家調查法、層次分析法、主成分分析法等。結合確定的權重，能夠清晰地看到多個評價因素的層次性，這說明可以通過層次分析法確定各指標的權重值。

5 安全評價模型建立

由上述分析可知，高層建筑現場施工安全評價涉及多個因素，有不同層次，進行模糊綜合評價時，應依據加權平均原則來建立評價模型，有利于體現出高層建筑施工安全評價的級別。通常包括五級，即很安全、較安全、一般安全、不安全、很危險。用評價集表示就是：評價集={V1,V2,V3,V4,V5}。V1：很安全。表示高層建筑施工現狀整體很安全。V2：較安全。表示高層建筑施工現狀相對來說較安全。V3：一般安全。表示高層建筑施工現狀安全性比較正常，沒有太大的危險。

V4：不安全。表示高層建筑施工現狀存在安全隱患，或出現了一些安全問題。

V5：很危險。表示高層建筑施工現狀處于較高的危險狀態。

6 結語

在理順高層建筑施工安全評價指標體系構建思路的基礎上，分析模糊綜合評價的優勢，接著研究其在高層建筑施工安全評價中的應用，以安全評價指標體系為依據構建計算模型，對模糊變換算子及其使用范圍進行分析，確定相適應的運算模型，對建立高層建筑施工安全評價模型具有一定的指導意義。