綠色裝配式建筑施工安全風險影響因素研究

摘 要：【目的】為加強對綠色裝配式建筑施工安全風險的掌控，減少風險對裝配式建筑施工安全的影響，降低安全事故率，有必要對影響施工安全的因素進行研究。【方法】運用文獻分析法識別綠色裝配式建筑施工安全風險的影響因素，在此基礎上運用熵權法與灰色關聯度法對各個施工安全風險指標進行組合賦權。【結果】得到重要度前三的影響因素：人員技術熟練度、施工吊裝成本和預制構件的質量和強度。【結論】應著重加強對施工人員的技術、施工吊裝工具與吊裝方案的選定及裝配式構件質量監督和管理三方面進行風險管控，從而降低裝配式建筑的施工安全風險，促進裝配式建筑的高質量發展。

關鍵詞：裝配式建筑；綠色建筑；影響因素；熵權法；灰色關聯度法

中圖分類號：TU741" " "文獻標志碼：A" " "文章編號：1003-5168（2024）02-0068-07

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.02.013

Research on Influencing Factors of Safety Risk in Green Prefabricated Building Construction

DONG Hongling" " WANG Yueming

（School of Civil Engineering and Architecture， Southwest University of Science and Technology， Mianyang 621010， China）

Abstract： [Purposes] In order to strengthen the control of the construction safety risks of green prefabricated buildings， lower the impact of risks on the construction safety of prefabricated buildings， and reduce the safety accident rate，it is necessary to study the factors that affect the construction safety. [Methods] The literature analysis method is used to identify the construction safety risk influencing factors of green prefabricated buildings， and on this basis， the entropy weight method and the gray correlation method are used to combine and assign each construction safety risk index. [Findings] The top three factors are： personnel proficiency， construction hoisting cost， and quality and strength of prefabricated

components. [Conclusions] We should focus on strengthening the risk control of construction personnel， the selection of construction hoisting tools and lifting schemes， and the quality supervision and management of prefabricated components， so as to reduce the construction safety risk of prefabricated buildings and promote the high-quality development of prefabricated buildings.

Keywords： prefabricated building; green building; influencing factors; entropy weight method; gray correlation method

0 引言

隨著綠色建筑理念的普及和可持續發展模式的推廣，人們開始關注環境保護和可持續發展問題，更多的綠色建筑項目采用具有節能環保、化解過剩產能等功能的裝配式建筑。綠色節能理念要求建筑節能環保、工業化程度高、施工速度快等，而裝配式建筑恰好擁有這些優勢，兩者相輔相成，能夠緩解巨大的資源和環境壓力，推動可持續發展的進程，同時提高建筑品質和環保效益。

裝配式施工作為推動綠色持續發展的重要力量和建筑業新興轉型發展方向，在施工階段面臨著人員技術熟練度低、施工成本投入大、預制構件的質量低劣等問題，有必要對綠色裝配式建筑在施工階段面臨的風險進行研究。

現有對裝配式建筑的研究大多集中在質量、成本及進度等方面，極少重視綠色裝配式建筑在施工階段存在的風險。呂哲琦等［1］建立基于灰色聚類法的評價模型，分析在全壽命周期下裝配式建筑的成本影響因素。劉光忱等［2］著眼于裝配式建筑發展過程中的質量問題，揭示主要影響因素的作用機理。曹江紅等［3］針對裝配式建筑在施工時出現的質量管理信息丟失和傳遞延遲等問題，提出了基于BIM技術的三階段裝配式建筑質量管理體系。

由于施工階段存在的風險因素眾多，熵權法和灰色關聯分析法的結合可以考慮多個指標之間的相互關系和影響，能夠達到全面綜合評估的效果。本文在文獻研究的基礎上，采用將熵權與灰色關聯分析結合的方法將綠色裝配式建筑施工階段存在的人員因素、管理因素及環境因素等方面存在的風險進行了研究，為指導綠色裝配式建筑施工風險管理實踐提供一定參考。

1 風險因素識別分析

本研究通過查閱關于綠色建筑裝配式施工風險的相關文獻，參照我國《綠色施工導則》《建筑工程綠色施工評價標準》《綠色建筑設計標準》等標準規范總結出影響綠色裝配式建筑施工的相關風險，具體見表1。

1.1 施工人員專業技術熟練度

施工人員的專業性主要體現在：綠色建筑中特殊的新型材料、新型技術和新型工藝需要施工團隊具備更高的技能水平；裝配式施工中的現場構件拼裝及環保材料的特殊性需要更為專業和復雜的安裝方法［4］。施工人員技術的熟練度關系到施工工期、材料使用及建筑物的能源效益。

1.2 施工人員安全風險意識

施工人員安全風險意識是指在施工過程中，對裝配式建筑的預制構件進行吊裝等操作的施工人員人判斷施工現場是否存在隱藏的危險源［5］，施工人員的安全風險意識越高，綠色裝配式建筑施工階段發生的風險可能性就越小。

1.3 環保預制構件運輸及堆放環境

綠色裝配式建筑中運輸的大多是環保材料構件，一方面在運輸過程中產生顛簸、擠壓和碰撞，會導致部分構件受損、疏漏或者缺失，甚至無法使用，以致對運輸成本和施工進度產生影響［6］。另一方面堆放不當會導致預制構件受到雨水的侵襲，引起倒塌損壞或龜裂。預制構件運輸及堆放環境合理性越高，綠色裝配式建筑施工階段發生的風險可能性就越低。

1.4 吊裝作業環境

綠色裝配式建筑的模塊化構件通常比傳統建筑構件要大，在進行施工吊裝時，需要有足夠的工作空間和更加堅固的地基來支撐施工吊裝設備的重量。在作業過程中，如果遇到強風或者地形起伏大時，都會增加吊裝操作的難度和風險，應盡量選擇風速比較平穩的天氣進行施工，避免大風天氣引起的施工事故［7］。吊裝作業環境越安全，綠色裝配式建筑施工階段發生的風險可能性就越低。

1.5 綠色建筑施工安全管理機制

在綠色裝配式建筑施工階段，由于施工方式的特殊性和建筑安全的重要性，需要建立完善的安全管理機制，以確保建筑施工的順利進行。一方面相關具體的制度能規范工人的施工行為，防止施工人員和其他人的意外傷害事故的發生，提高施工效率和施工人員的心理健康水平，提高綠色裝配式建筑工地的安全水平［8］。另一方面專業的施工管理人員可以協調施工過程，確保施工質量和施工進度，并控制材料和資源的使用，從而更好地實現綠色建筑的理念和目標。

1.6 裝配式施工檢查維護

裝配式建筑的維護與施工并行，可以確保預制構件在拼裝后及時得到維護和修復，避免問題擴散，以便降低檢驗難度和成本，并且可以保證間距的精度，確保裝配式建筑可以按照設計要求順利施工，從而提高工程質量和效率，實現綠色裝配式建筑的基本要求［9］ 。

1.7 信息化技術應用程度

信息化技術應用程度是指綠色建造管理主體在進行綠色建造過程中使用信息化技術的情況［10］。信息化技術可以對綠色裝配式建筑的整個生命周期進行數據采集和分析，對生產計劃和物料管理進行精細化。信息化技術的應用能夠提高建筑的質量、降低生產的成本、提高施工效率和減少資源消耗，對生態環境保護和可持續發展有著重要意義。

1.8 預制構件設計專業度

綠色建筑需要使用環保材料及先進的節能技術，因此需要對建筑的設計進行充分的前期規劃和技術儲備。預制構件設計專業度是指在裝配式施工中應盡量預先設計，包括構件尺寸、材料、加工工藝等，這些直接影響建筑的安全性、舒適性及節能性，如果設計不合理會導致增加構件制造困難、減短使用壽命、施工難度增大等風險，也會導致成本增加［11］。預制構件設計專業程度越高，綠色裝配式建筑施工階段發生的風險可能性就越小。

1.9 預制構件的質量和強度

預制構件的質量和強度是由預制構件的材料、設計和制造工藝等因素決定的。如果預制構件的質量和強度未達到規定標準，會導致建筑物的結構不穩定，出現安全隱患的風險［12］。預制構件的質量是指在制造過程中是否滿足設計要求、是否存在缺陷或質量不達標等問題。預制構件的強度是指其承受荷載時所表現的抗壓性和抗剪性能力。預制構件的質量和強度越高，綠色裝配式建筑施工階段發生的風險可能性就越低。

1.10 綠色裝配式施工成本

綠色裝配式建筑與傳統建筑的差異也體現在其需要更高的資金投入，特別是在我國這種起步較晚、產業鏈不完善、缺乏專業人才的情況下更為明顯。綠色裝配式建筑的施工體現在專門的生產設備與生產線、專業的預制構件、高素質的安裝工人和管理人員方面等方面。通過與相關部門進行溝通協調，來設置建筑綠色施工技術的應用專項資金［13］，使綠色裝配式施工階段發生的資金風險可能性降低。

2 綠色裝配式建筑的風險評價

2.1 熵權法

“熵”是物理量，熵權法是一種將信息熵應用到指標體系中，用于確定各指標權重的一種數學方法。基于信息熵的思想，認為熵值指標、所提供的信息量以及在指標體系中的重要性成正比［14］，反之亦然。熵權法的主要計算步驟如下。

①構建原始矩陣。具體見表1。假設n個專家對m個指標進行評價，將收集的數據進行整理，形成原始數據矩陣U，[U=（uij）m×n]，具體見式（1）。

②數據標準化處理，見式（2）。

式中：[maxuij]、[minuij]為不同評價對象i在j指標下的最大值和最小值。當標準化后[uij]為0時，由于計算風險熵值需計算lnpij（pij[ gt; ]0），應當將標準化后的矩陣進行平移加上0.000 1。

③數據歸一化處理，見式（3）。

④計算風險熵值，見式（4）。

⑤計算風險權重，見式（5）。

2.2 灰色關聯度法

灰色關聯分析是一種多指標決策分析方法，將不同指標的序列曲線形狀和趨勢進行比較，曲線越接近，說明指標之間的關聯程度越強，反之則越弱。灰色關聯分析法的主要計算步驟如下。

①確定子因素序列。子因素序列是由影響該系統的因素組成的數據，設該序列xi見式（6）。

②確定母序列。母序列又稱為參考數據列，與子序列做比較，設母序列x0見式（7）。

③數據無量綱化處理，見式（8）。

④計算灰色關聯系數，見式（9）。

式中：[ν]為分辨系數，本研究取0.5。[minimaxkx0k-xik=Δmin]稱為兩級最小差，[maximaxkx0k-xik=Δmax]稱為兩級最大差。[x0k-xik=Δik]為影響因素的母序列與子因素序列的差的絕對值。

⑤計算灰色關聯度，見式（10）。

⑥計算權重，見式（11）。

3 綠色裝配式建筑施工安全風險評價分析

3.1 綠色裝配式建筑施工安全風險的熵權法分析

①構建原始矩陣。邀請10位專家對本研究識別的10個風險進行打分，風險影響因素共分為五個重要程度等級，打分范圍為1～5分，其中1分為該風險重要程度最低，3分表示該風險重要程度中等，5分表示該風險重要程度最高，2分介于1分與3分之間，4分介于3分與5分之間，得到原始矩陣見表2。

②根據式（2）將標準化平移后的矩陣歸一化得到矩陣U，見式（12）。

③計算風險熵值Ki，得到綠色裝配式建筑施工階段的風險熵值見表3。

④計算風險熵權[ωi]，得到綠色裝配式建筑施工階段的風險熵權見表3。

3.2 綠色裝配式建筑施工階段風險的灰色關聯度分析

灰色關聯度分析的原始矩陣與熵權法矩陣一致，見表2。計算灰色關聯度與關聯系數，得到綠色裝配式建筑施工階段風險的關聯系數，見表4。計算權重，得到綠色裝配式建筑施工階段風險的權重，見表5。

3.3 綜合權重分析

綠色裝配式建筑施工階段風險的綜合權重計算公式為[Qi=（ωi+Wi）/2]，計算得到最終的綜合權重見表6。由綜合權重得知，對綠色裝配式建筑影響最大的前三個關鍵風險分別是x1人員技術熟練度、x9預制構件的質量和強度、x10施工吊裝成本。

在綠色裝配式建筑施工的過程中，施工人員技術熟練度是保證裝配式建筑施工質量的關鍵因素之一。專業技術人才需求不足給裝配式建筑的施工增加了一定的難度。如果施工人員的技術熟練度不高，會增加預制構件的安裝不牢固的風險，從而影響建筑的穩定性和耐久性，增加建筑安全風險。另外，在施工人員上崗之前應該進行技術培訓和指導，并對工人實施相關資格的考核和認證。

綠色裝配式建筑的預制構件需要進行吊裝和安裝，而吊裝成本的增加會直接導致建筑總成本的增加，從而影響建筑在市場上的競爭力。可以通過技術手段和管理控制降低吊裝成本。例如，選擇合適的吊裝工具，優化吊裝方案，提升吊裝的效率等。

預制構件的質量和強度對綠色裝配式建筑施工階段風險的影響也不容忽視。高質量、高強度的預制構件可以保證建筑的穩定性、安全性和耐久性，從而提升建筑的市場競爭力，對綠色裝配式建筑行業的發展亦有重要作用。相關廠家應該嚴格把控預制構件的質量，建立質量監控體系，對物料的生產過程進行管控，規范施工過程，以保證預制構件的質量和強度符合技術標準。

綠色裝配式建筑施工階段需要重視以上因素，保證施工質量和成本控制，同時提高預制構件的質量和強度，以優化建筑的整體性能和市場競爭力。

4 綠色裝配式建筑施工階安全風險控制建議

根據前文對綠色裝配式建筑影響的理論計算分析，對綠色裝配式建筑施工階段提出以下幾方面的風險控制建議。

4.1 專業技術人才方面

建立健全產業鏈人才培養機制，深化校企合作，加速推進高校、科研機構和建筑企業產學研融合，培養管理和技術復合型人才，提升裝配式建筑產業技術創新能力［15］。重視安裝施工人員的技能培訓，提高施工技術水平。利用BIM技術，進行構件平面布置和吊裝過程的模擬，以便在后續檢查和維護過程中利用相關技術對質量進行控制，從而防止出現質量問題，以減少后期施工過程中的成本投入［16］。

4.2 預制構件材料管理方面

在對預制構件進行設計時，設計單位設立裝配式建筑設計部門，在建筑、結構、水電、暖通、裝修等專業領域協調溝通，形成全過程的專業化、一體化設計。在采購材料和預制構件時，應選擇具有良好信譽和高品質的生產商和供應商。在運輸階段，從構件尺寸、數量、種類及運輸路況等幾方面綜合考慮，結合計算機算法進行運輸調度［17］，選擇適合的運輸車輛，提高運輸效率，并且加強構件的防護和固定措施，減少損耗率，從而降低運輸成本。

在對預制構件和材料進行存放時，應保證場地的空間足夠，注意堆放場地的平整度及堆放高度，避免構件受到擠壓碰撞或傾斜塌方。對預制構件及材料進行分區分類存放，保證不同種類的構件與材料互不影響。

4.3 政策法規及行業標準方面

國家鼓勵綠色建筑的發展，財政部國家稅務總局《關于印發進一步加強和改進營改增政策的通知》對綠色裝配式建筑給予政策扶持，該通知于2019年發布，明確規定綠色建筑的設計、施工等環節，在稅收方面，可以獲得印花稅減免等稅收優惠政策。

國家頒布了一系列利于綠色裝配式建筑發展的政策法規，目前也已經有一些地方性的政策出臺，助力綠色裝配式建筑的發展。北京市在2020年發布了《北京市綠色裝配式建筑推廣實施方案（2020—2025年）》，計劃在城市范圍內進行綠色裝配式建筑項目試點，探索建立綠色裝配式標準體系，并積極宣傳和推廣使用綠色裝配式產品和技術，同時對符合標準的項目給予政策上的支持。

各地對綠色裝配式建筑的重視程度不一，政府層面應從制定配套政策措施、增加政府投資、完善綠色裝配式建筑標準體系、擴大市場需求及完善產業鏈協同等五方面助力發展綠色裝配式。

4.4 安全管理與質量監督方面

考慮到綠色裝配式建筑的質量和安全對于建設項目的重要性，裝配式建筑管理部門需要完善相關的管理制度，并重視組織管理工作，同時提高施工人員的安全風險意識。同時，以質量為核心，裝配式建筑管理部門要完善質量管理體系，并制定相關技術規范，加強施工現場的監督和管理。現場質量管理人員需要隨時記錄出現的問題，并加強工程質量的監督，以確保綠色裝配式建筑的施工質量。

BIM技術可以規避傳統建筑項目紙質信息表達方式，能夠解決圖紙多、查找難的問題。數字化模型的構建能夠將綠色裝配式建筑的關鍵信息以三維模型的形式呈現。RFID傳感器或二維碼能夠對現場施工作業起到追蹤、記錄和分析的作用［3］。這種做法有效地避免了人為干預的風險，增強了質量信息的可追溯性，從而確保質量監督更加到位。

5 結語

根據“十四五”規劃綱要，在未來五年的時間里，將全面推廣綠色建筑的發展，同時鼓勵開發裝配式建筑，提高建筑節能水平和綠色建筑覆蓋率。本文旨在研究綠色裝配式建筑在施工階段可能出現的風險影響因素及相應的對策，采用熵權法和灰色關聯度法相結合的方法，從定性與定量相結合的角度考慮了綠色裝配式建筑在施工階段的風險影響因素。研究結果表明，應著重加強對施工人員的技術培訓，通過選擇合適的吊裝工具、優化吊裝方案等技術手段來降低吊裝成本，控制預制構件材料的設計、選擇運輸及儲存等的風險因素，以降低其在綠色裝配式建筑建造過程中的影響。

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