旧工业建筑再生利用安全控制要素ISM-AHP分析*

李勤　郭海东　樊胜军

(1.北京建筑大学　北京 100044；　2.西安建筑科技大学　西安 710055)



旧工业建筑再生利用安全控制要素ISM-AHP分析*

李勤1郭海东2樊胜军2

(1.北京建筑大学北京 100044；2.西安建筑科技大学西安 710055)

摘要通过实地调研与问卷咨询，对旧工业建筑再生利用项目的安全管控进行分析，共提取28个安全控制要素，运用解释结构模型(ISM)综合分析要素之间的逻辑关系，构建影响因素7级递阶结构模型，并结合层次分析法(AHP)计算要素的综合权重，从而明确项目安全控制的重点，为项目的安全管理与决策提供参考依据。

关键词旧工业建筑再生利用安全控制要素解释结构模型(ISM)层次分析法(AHP)

0引言

随着我国产业结构的调整与城市规模的不断扩大，城区内涌现出大量废置的旧工业建筑。实践证明，旧工业建筑再生利用项目能够满足遗产保护、使用延续、功能置换、节能减排及环境适应等可持续发展要求[1]，已成为各大城市改造旧工业建筑的主流方式。但在实体工程改造时，由于旧工业建筑长期处于振动、腐蚀、高温等历史环境，其改造工程不同于一般的改建项目，目前尚未有明确的制度规范可进行安全指导；同时，由于各参与方过于注重改造策略和经济效益，对安全管控较为轻视，导致旧工业建筑的整个改造过程存在诸多安全隐患。因此，如何对旧工业建筑再生利用项目实现科学系统的安全管控成为亟待解决的问题。

本文以旧工业建筑改造全过程为研究对象，在充分分析改造项目安全隐患的基础上，提取安全控制要素；并结合要素众多、影响关系复杂的特点，采用解释结构模型(interpretative structural modeling，ISM)和层次分析法(analytic hierarchy process，AHP)建立旧工业建筑再生利用多层递阶结构模型，根据综合权重对各阶层要素进行排序，以期为旧工业建筑再生利用项目的安全管理与决策提供合理的依据。

1安全控制要素分析

1.1确定安全控制阶段

1.1.1决策阶段

前期决策是实现整个旧工业建筑再生利用项目的基础。安全管控决策应以后续各项安全管控工作具有良好的可行性与可持续性为目的，对实施过程中潜在的危险因素进行全面辨识与评估，尤其是对旧工业建筑结构进行充分的安全检测与鉴定。根据危险性分析，做足充分的前期准备工作。

1.1.2设计阶段

设计阶段应以旧工业建筑结构的安全性与使用性为依据，按照现行相关设计规范进行改造的方案设计。应注重改造后建筑结构的安全性，尤其是建筑结构新旧结合的部位；同时，还应考虑在实际施工时，改造设计方案的可行性与安全性。

1.1.3施工阶段

施工阶段是旧工业建筑再生利用项目的具体实施阶段。安全管控工作主要涉及旧工业建筑结构的稳定与加固，废旧设备、构件的拆除，结构改造施工3个方面,应以“人-机-环境”系统的安全与协调生产为准则。

1.1.4运营阶段

运营阶段是旧工业建筑再生利用项目的投产使用阶段。安全管控主要通过监测手段对建筑的使用状况进行动态掌控，具体涉及建筑结构的安全监测、消防安全监测等方面，对于出现的安全问题或突发情况，应保证能够及时采取有效的应对措施。

1.2提取安全控制要素

在文献阅读、归类分析、专家访问的基础上，对旧工业建筑再生利用项目在决策、设计、施工、运营4个阶段的安全控制要素进行初步设计；然后对国内12个典型城市的52个项目展开实地调研，共计发放调研问卷380份，实际回收有效问卷为353份，其中投资建设单位99份(28%)、检测单位32份(9%)、设计单位42份(12%)、施工单位78份(22%)、监理单位35份(10%)、质量监督机构28份(8%)及科研机构39份(11%)；运用SPSS软件对初选指标进行重要性与离散程度分析，最终提取出旧工业建筑再生利用安全控制要素，如表1所示。

2安全控制要素结构分析

解释结构模型(ISM)可针对变量众多、关系复杂的系统，通过矩阵模型将其组成要素或影响因素之间的影响关系区域化、级位化，最终形成直观的多级递阶结构模型，从而提高对问题的认识和理解程度。因此，可通过ISM对表1中28个安全控制要素逻辑关系进行分析，建立要素解释结构模型，以明确安全控制要素的影响层级与网络关系。

表1　安全控制要素

2.1邻接矩阵

A=(aij)m×m

(1)

2.2可达矩阵

R=(rij)m×m=(A+I)m

(2)

式中，I为与A同阶次的单位矩阵；

2.3结构模型

通过可达矩阵R建立可达集R(Si)，先行集A(Si)，共同集C(Si)，如表2所示，由于篇幅有限，故仅列出部分。可达集R(Si)是指受要素Si影响的其他相关诸要素构成的集合，即R中Si所在行为1的列对应元素构成的集合；先行集A(Si)是指其他要素中影响Si的要素构成的集合，即R中Si所在列为1的行对应元素构成的集合；共同集C(Si)是R(Si)与A(Si)的交集。

表2　第一级可达矩阵要素分析

安全控制要素结构模型建立步骤如下：

(1)当C(Si)=A(Si)时，则Si为当前可达矩阵的最高级要素，由Si构成的集合记为H1，将R中Si对应的行与列划除。

(2)找出保留的元素的最高级要素，将其在R中对应的行与列删除。

(3)重复步骤(2)，直到找出各梯级最高级要素，建立旧工业建筑再生利用安全控制要素解释结构模型，如图1所示。

由安全控制要素解释结构模型可看出，第一级要素包括人员劳动防护、应急管理、邻近建筑物结构影响、结构安全监测、消防安全监测、建筑结构检查维修、设备围护，说明这些要素的管控不力将直接导致安全事故的发生，是影响安全控制的最表层因素；第七级安全控制要素为建设企业协调管控，是旧工业建筑再生利用安全控制的根本影响因素。

图1　安全控制要素解释结构模型

3安全控制要素排序分析

3.1要素权重确定

通过确定综合权重，能够明确各级要素对安全管控影响的大小，从而可针对项目实施过程中存在的安全隐患与管理不足采取有效的整改措施。层次分析法(AHP)将复杂问题分解为若干层次和若干因素，对两两因素之间的重要程度作出比较判断，建立判断矩阵，通过计算判断矩阵的最大特征值以及对应特征向量得出不同因素的权重，是定性与定量相结合的综合评价方法。因此，采用层次分析法确定各安全控制要素的综合权重，具体步骤如下：

(1)建立判断矩阵。在解释结构模型中，第一层要素以旧工业建筑再生利用安全控制为评价准则，通过两两比较相对重要性，采用“1～9”标度法建立判断矩阵；其他层次要素以上层要素为评价准则，对本层中影响评价准则的要素进行两两比较，建立判断矩阵，由于篇幅有限故不赘列。

(2)一致性检验及组合权重。计算各判断矩阵的最大特征值与对应的特征向量，并根据各判断矩阵的阶数，在随机一致性指标表中选择相应的指标值进行一致性检验，若一致性比率CR<0.1，则接受该判断矩阵，并计算组合权重，如表3所示。

(3)综合权重计算。在组合权重的基础上，根据层级间要素的影响关系，计算各级要素的综合权重，如表3所示。

表3　安全控制要素综合权重

3.2要素排序

根据表3中各安全控制要素的综合权重值进行级内排序，结果分析如下：

(1)第一级要素排序依次为：人员劳动防护(S14)、消防安全监测(S26)、结构安全监测(S25)、邻近建筑物结构影响(S23)、设备围护(S28)、建筑结构检查维修(S27)、应急管理(S19)。说明人员安全、消防安全、结构安全是旧工业建筑再生利用安全控制的重点，同时，可看出事前安全防控相较事后应急管理更加重要。

(2)第二级要素排序依次为：结构改造施工(S22)、原建筑结构加固稳定(S20)、构件设备拆除(S21)、设备设施管理(S15)、施工用电(S17)、厂房内部作业环境(S24)、文明施工(S13)、交叉作业管理(S18)。说明在旧工业建筑的改造过程中，新增结构施工、原有结构拆除与加固、施工时必要的设备设施与用电管理是安全控制的主要对象；同时，厂房内部作业环境的权重仅次于施工用电，所以还应注重厂房内原有污染物的处理，建筑垃圾的及时清理，屋面防水修复等。

(3)第三级要素排序依次为：安全监督检查(S11)、安全技术交底(S16)、安全投入(S10)、安全教育培训(S12)。其中，前3项权重值较为接近，说明监督检查、技术交底是安全控制的主要管理措施，安全投入则是安全控制的经济保障措施；但安全教育培训权重值较低，究其原因主要在于目前安全教育培训落实不到位，且作业人员可接受教育程度较低。

(4)第四级要素排序依次为：改造方案安全性(S7)、安全管理组织机构(S9)、安全管理制度(S8)、危险性分析(S5)。其中，改造方案安全性权重最高，说明设计阶段改造方案的安全性对施工阶段、运营阶段的安全管控具有重大影响；安全管理组织机构与安全管理制度的权重次之，作为安全管理的主要实施者与行为准则，二者对第三级的安全管理措施具有决定性作用。

(5)第五级要素中旧工业建筑检测与鉴定(S4)优先于设计人员安全意识(S6)，说明原厂房结构的安全检测与鉴定是改造方案的设计依据和再生利用的实施基础；第六级要素中承包单位选择(S3)的权重为0.892，远高于项目资金保障(S2)，说明前期承包单位选择的慎重程度将直接决定全过程安全控制的能力；第七级要素仅有建设企业协调管控(S1)，是整个再生利用安全控制的根源。

4结语

(1)通过解释结构模型(ISM)对旧工业建筑再生利用安全控制要素的逻辑关系进行定性分析，使控制要素的层级关系得到直观地表现。

(2)运用层次分析法(AHP)对每级安全控制要素进行定量分析，明确了各级安全控制要素的主次关系，为旧工业建筑再生利用的安全管控提供决策依据。

(3)ISM与AHP的结合，能够对复杂系统问题进行较好的梳理与分析，弥补了仅用ISM定性分析问题的不足，但此结合方法得分存在一定的主观因素。因此，使用时须注重受访者的工作经验、知识结构与认知水平。

参考文献

[1]李慧民．旧工业建筑的保护与利用[M].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[2]肖艳玲.系统工程理论与方法[M].北京：石油工业出版社，2012.

*基金项目：国家自然科学基金(51408024、51178386)，住房与城乡建设部科学技术项目(2014-R1-009)，住房与城乡建设部科学研究项目(2012-R4-1)。

作者简介李勤，女，博士，北京建筑大学讲师，主要从事城市规划与建筑设计理论的研究。

(收稿日期：2015-09-20)

ISM-AHP Study on Old Industrial Buildings Recycling Safety Control Factors

LI Qin1GUO Haidong2FAN Shengjun2

(1.BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitectureBeijing100044)

AbstractBased on analysis of security control for the old industrial buildings recycling projects, 28 influence factors of safety control are extracted combined with field research and questionnaire. The logical relationships among the influence factors are analyzed by interpretative structural modeling to establish a 7 steps hierarchical structure model and the general weight is calculated by AHP to clarify the key factors of the project safety control, providing references for safety control and decision-making of old industrial buildings recycling project.

Key Wordsold industrial buildingsrecyclingsafety control factorsinterpretative structural modeling(ISM)analytic hierarchy process (AHP)