基于FAHP-FCE的超高層建筑施工項目安全管理風險評價研究

摘要：超高層建筑施工項目技術難度大、工期長、涉及專業多，存在的風險因素較多，事故后果一般比較嚴重。傳統安全管理風險評價方法無法做出較為客觀的定性定量評價，因此，首先基于FAHP-FCE的超高層建筑施工安全管理風險評價方法，利用FAHP法改進傳統AHP方法主觀賦權的缺點；其次，采用模糊綜合評價（FCE法）對安全管理風險進行定性定量評價，兩者相結合降低其他因素的影響；最后，結合上海某超高層項目案例，客觀評價項目階段性安全管理風險情況，明確風險分級管控清單，最終使得項目平穩交付，證明該方法的有效性。

關鍵詞：超高層建筑；施工項目；模糊評價法；模糊層次分析法；安全管理評價

0 引言

超高層建筑施工項目設計復雜，施工技術難度大，建設周期長，需要協調的專業隊伍數量較多，存在的風險因素種類多，一旦發生事故，造成的后果通常比較嚴重，安全管理難度極大。

在安全管理評價理論研究方面，國內外眾多學者提出了多種評價方法，如Entropy熵權法、AHP層次分析法、FCE模糊評價法、基于ANP的物元計算法等，這些方法各具優點。本研究結合已有的研究成果，按照雙重預防機制中將風險分級管控項目排在排查治理之前的要求，基于事故綜合致因“4M理論”建立評價模型，對超高層建筑施工項目安全管理風險進行評價，并結合項目實際，提出相應的管控措施，明確風險分級管控清單，促使項目管理重點明確，能按照相應清單明確監督重點，最終使得項目平穩交付。

1 研究方法

1.1 模糊層次分析法

模糊層次分析法（FAHP）是一種定性與定量相結合的方法（主觀定性、客觀定量），將一個復雜問題看成一個由下而上的層次遞推系統，并賦予其模糊數學特征，使得分析結果更加科學合理。

1.1.1 建立模糊互補判斷矩陣

基于評價指標體系中各指標的重要程度構造模糊互補判斷矩陣A，將元素設為a_ij，則矩陣公式如下

A=a_ij（i，j=1，2，…，n）（1）

為了使任意兩個元素的相對重要程度得到定量描述，規定相對重要性標度取值范圍為0.1～0.9，且均為1位小數，相對重要性標度取值表見表1。

元素i對元素j的重要性是f_ij，則元素j對元素i的重要性為f_ji=1－f_ij

對同層次因素進行兩兩比較，得到模糊互補判斷矩陣，即

模糊判斷矩陣的一致性反映了人們思維的一致性，這里的“兩兩比較”即是專家賦值的過程。

1.1.2 計算因素相對重要性

對模糊互補判斷矩陣的行求和，得到其行和a_i，即

從而計算得到模糊一致矩陣B，即

1.1.3 計算權向量

為統一計算標準，按照不同層級對指標進行權重歸一化計算，得到各層次排序向量W_i，即

式中，WZ_ij表示指標差對目標層的各個權重；W_i表示第i個指標對目標層的相對權重；wⁱ_j表示第j個指標對第i個指標的相對權重。

1.1.4 一致性檢驗

為判斷權重值計算是否合理，還應當進行一致性檢驗。應當計算矩陣A和B的相容性指標，即

當相容性指標小于0.1時，認為一致性檢驗通過。

1.1.5 組合權重計算

令組合權重為Q，則Q=X_i×X_ij，代表二級指標在全局的權重值。

1.2 模糊綜合評價法

模糊綜合評價法是在模糊環境下考慮多因素的影響，對事物做出綜合決策的方法。通過此方法的評價結果清晰、系統性強，適合解決各種非確定性問題。

1.2.1 構建評價指標與評語集

模糊綜合評價法的首要任務是構建評價指標與評語集。假設有m個評價指標，則評價指標論域設為U={u₁，u₂，…，u_m}。假設有n個評語，則評語集論域為V={v₁，v₂，…，v_m}。本研究依據安全管理風險等級為基本評語集，由此得到超高層建筑施工項目安全管理風險評價評語集，見表2。采用區間中位數作為反應評語等級的系數，即本評價方法評語集向量為V=（95，85，75，65，30）^T。

按照綜合事故致因理論，從人、環境、物、管理4個方面進行分析，構建一級指標層，并在此基礎上根據項目實際構建二級指標層。

1.2.2 構建模糊綜合評價矩陣

采用專家打分法，計算各層級權重值，得到指標層與目標層的模糊指標集W={w₁，w₂，…，w_n}。其中，w_i為對應層級的權重值，以此得到模糊一致關系矩陣R，即

式中，R=（r_i1，r_i2，…，r_in）表示第i個準則的單因素評價；r_ij表示第j個因素的評價。

利用權向量矩陣W與模糊一致關系矩陣R相乘構建模糊綜合評判矩陣Q；由模糊綜合評判矩陣Q和評語集向量V相乘得到超高層建筑施工安全管理風險評價的FAHP-FCE模型定量綜合評價結果，公式如下

Q=WR（8）

Z=QV（9）

2 實例分析

2.1 項目概況及應用情況

上海某超高層項目位于上海市楊浦區，工期999d，總占地面積2.70萬m²，總建筑面積18.86萬m²。項目含1棟超高層辦公塔樓建筑，地上32層，地下3層，建筑高度149m，標準層層高4.50m；1棟高層辦公塔樓建筑，地上19層，地下3層，建筑高度90.50m（至建筑大屋面），標準層層高4.50m。塔樓裙房部分首層層高7m，主要功能為辦公大堂，西側為會議入口大堂；二層層高5.60m，為大堂空間上空，西側為部分展示空間；三層層高5.20m，主要為辦公配套會議部分；四層層高5.20m，主要為辦公配套員工食堂及食堂后勤備餐。商業部分沿楊樹浦路展開，由4棟單體組成，3棟為新建建筑結合歷史元素設計，1棟為1#樓保留建筑，由業主委托另行修繕設計，新建商業共4層，標準層層高4.50m。

由于項目占地面積大，工期較長，且施工難度高，其屬于公司重點項目。自項目伊始，公司相關部門都給予了重點關注。為切實做好項目雙控機制建設工作，公司抽調專業技術人員研究并制定方法，進行項目的超高層安全管理風險評價研究。一方面能夠較為客觀地對項目安全管理工作現狀進行評定，敦促項目查漏補缺；另一方面，能夠明確項目安全管理重點，激發項目安全生產的主觀能動性。

2.2 項目安全評價指標層次結構建立

本次研究邀請了5名專家成立專家組，進行指標賦值。由公司技術部門、安全管理部門各抽調8人，與專家組共同成立21人的研討組，進行模糊評價階段的打分。

按照綜合事故致因理論，令目標層為X，構建超高層建筑施工項目安全管理風險評價模型，如圖1所示。

2.3 計算指標權重

由專家組成員采用頭腦風暴法進行賦值，隨后采用算數平均法分別求出一級指標層、二級指標層權重得分。

2.3.1 一級指標權重計算

經算數平均后，專家組一級指標賦值情況，見表3。

經計算，其相容性指標I=0.062 8<0.1，其矩陣賦值一致性檢驗通過，則

X=0.50.70.60.60.30.50.60.40.40.40.50.40.40.60.60.5=（X₁，X₂，X₃，X₄）

=（0.283 3，0.233 3，0.225 0，0.258 3）。

2.3.2 二級指標權重計算

按照此方法計YpJpVw8WwQLZ70h6C6m3VvreOYuFCFHDGdU73Qto+6k=算得出二級指標權重。分別如下：

（1）人的因素。權重矩陣如下

X₁=0.50.60.30.40.40.50.40.60.70.60.50.60.60.40.40.5=（X₁₁，X₁₂，X₁₃，X₁₄）

=（0.233 3，0.241 7，0.283 3，0.241 7）

經計算，權重矩陣如下其相容性指標I=0.071 5<0.1，一致性檢驗通過。

（2）物的因素。權重矩陣如下

X₂=0.50.30.40.40.70.50.40.50.60.60.50.40.60.50.60.5=（X₂₁，X₂₂，X₂₃，X₂₄）

=（0.216 7，0.258 3，0.258 3，0.266 7）

經計算，其相容性指標I=0.057 6<0.1，一致性檢驗通過。

（3）環境因素。權重矩陣如下

X₃=0.50.60.60.30.40.50.30.20.40.70.50.40.70.80.60.5=（X₃₁，X₃₂，X₃₃，X₃₄）

=（0.250 0，0.200 0，0.250 0，0.300 0）

經計算，其相容性指標I=0.087 2<0.1，一致性檢驗通過。

（4）管理因素。權重矩陣如下

X₄=0.50.60.80.70.40.50.70.60.20.30.50.40.30.40.60.5=（X₄₁，X₄₂，X₄₃，X₄₄）

=（0.300 0，0.266 7，0.200 0，0.233 3）

經計算，其相容性指標I=0.083 1<0.1，一致性檢驗通過。

2.3.3 組合權重計算

局部權重計算后，與對應上一層級的指標權重相乘，得到全局權重，又稱組合權重，組合權重計算表見表4。

2.4 模糊綜合評價

2.4.1 小組打分

由研討組成員對項目在某個特定施工階段的安全管理情況進行打分，統計其打分情況，累加在對應指標因素的相應風險等級下，按照評語集向量V=（95，85，75，65，30）^T得出小組打分情況，見表5。

2.4.2 隸屬度轉化

按照模糊評價法定義進行數據隸屬度轉化，隸屬度轉化見表6。

以一級指標人的因素X₁為例。

從隸屬度轉化表得知，人的因素X₁模糊一致關系矩陣為

R₁=（X₁₁，X₁₂，X₁₃，X₁₄）

=0.190 50.476 20.238 10.095 20.285 70.428 60.238 10.047 60.285 70.476 20.190 50.047 60.095 20.714 30.142 90.047 6 0000

已知二級指標權重向量X₁=（0.233 3，0.241 7，0.283 3，0.241 7），由式（8）得出Q₁=R₁×X₁=（0.217 5，0.522 2，0.201 6，0.058 7，0），同理得出其他因素模糊綜合評判矩陣值為：Q₂=（0.301 2，0.546 0，0.092 9，0.059 9，0）；Q₃=（0.307 1，0.516 7，0.095 2，0.081 0，0）；

Q₄=（0.204 8，0.444 4，0.255 6，0.095 2，0）；

則模糊一致關系矩陣

R=0.217 50.522 20.201 60.058 70.301 20.546 00.092 90.059 90.307 10.516 70.095 20.081 00.204 80.444 40.255 60.095 2 0000

由式（8）得出總的模糊綜合評價矩陣值Q=X×R=（0.253 9，0.506 4，0.166 1，0.07E/2jQMLk0seEH3fh3kandw==3 4，0），再由式（9）得出該項目當前階段的安全管理風險評價最終結果Z=QV=（0.253 9，0.506 4，0.166 1，0.073 4，0）×（95，85，75，65，30）^T=84.39。

該分數處于［80，90）區間內，可見項目當前階段處于低風險狀態，安全措施基本可控，發生事故的概率較低。

3 結語

（1）該項目安全管理評價結果為低風險，該項目在人員、材料及設備設施、環境、管理體系上充分進行了安全策劃，在建設過程中嚴格落實了

各項安全技術措施，安全文明施工標準化建設程度高，確保了項目平穩有序推進，驗證了本文研究方法的評定結果與項目實際相符。

（2）通過構建FAHP與FCE相結合的超高層建筑施工項目安全管理風險評價模型，本文提供了一種定性定量的評價方法，為類似超高層項目安全管理評價提供了依據。在建立評價模型時，本文與事故綜合致因理論相結合；在進行權重確定時，充分考慮了超高層建筑施工項目的特點，促使評價模型更貼近實際，結果更合理可靠。

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收稿日期：2024-05-28

作者簡介：

荊澤濤（1993—），男，注冊安全工程師，業務經理，研究方向：建筑施工安全管理理論研究。