基于熵权法的装配式建筑风险因素识别

孙伟 李卉

摘要：为了丰富装配式建筑風险的理论研究，规避和降低装配式建筑各个阶段的风险，本文结合装配式建筑的发展现状和自身特点，提出适用于装配式建筑的全寿命周期划分方式，并通过实际案例分析，对装配式建筑的风险进行识别，并通过熵权法进行因素的评价，从而得到装配式建筑各个阶段的关键因素，为装配式建筑风险评价指标体系的构建奠定基石，同时也为预防装配式建筑质量、技术风险提供参考。

Abstract： In order to enrich the theoretical research of prefabricated building risk and avoid and reduce the risk of each stage of prefabricated building， this paper proposes the division of life-cycle for prefabricated building according to the development status and characteristics of the prefabricated building， analyzes and identifies the risks of prefabricated buildings and evaluates the factors through entropy method to get the key factors in each stage of prefabricated buildings， which provides the foundation for the construction of the prefabricated building risk assessment index system and also also provides reference for preventing prefabricated construction quality and technical risks.

关键词：装配式建筑；风险因素；指标体系

Key words： prefabricated building；risk factors；index system

中图分类号：TU201.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）12-0063-03

0 引言

随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，作为国民经济支柱产业的建筑业正在全面展开转型升级。而装配式建筑作为转型升级的核心手段，其能够高度适应城乡一体化发展的节奏。装配式建筑是指用在加工厂预制好的构件在施工现场装配而成的建筑。与我国传统建筑相比，装配式建筑的优势主要体现在现场作业环节少、节省材料；现场湿作业少，环保；机械吊装，施工效率高，节省人工等方面[1]。近年来，装配式建筑在我国快速发展，国家的政策也提倡和引导使用装配式建筑。装配式建筑在非抗震区的使用会大大增加，随着技术和理论的进步，未来建筑的大方向也和装配式有关。

作为一种新型建筑形式，装配式建筑在各个方面的要求都和传统建筑不尽相同，例如技术方面、质量方面还有功能方面。而装配式建筑具有大构件、快节奏的施工特点，一旦造成事故，后果将是比较严重的。因此要高度重视装配式建筑的风险研究[2]。

由于装配式建筑的各个方面要求的特殊性，传统的全寿命周期划分以及各阶段的风险因素不适用于装配式建筑。因此结合装配式建筑的发展现状和自身特点，提出适用于装配式建筑的全寿命周期划分方式，通过对装配式建筑的风险进行识别，为装配式建筑风险评价指标体系的构建奠定基石，同时也为预防装配式建筑质量、技术风险提供参考。

1 装配式建筑风险因素识别方法

研究方法：

本文在研究过程中，以文献阅读和案例分析为基础，以熵权法为主要分析工具，综合运用施工技术、管理学等多学科的理论知识，采用定量与定性分析相结合的研究方法。

1.1 文献研究法

文献研究法是一种阅读和研究相关参考文献资料，然后进行归纳、分析和总结的一种研究方法。本文基于阅读安全管理、风险管理等多方面的书籍，査阅相关论文，并浏览相关网站搜集了大量的资料的基础下，结合学习经验以及同学间的相互讨论，构建装配式建筑的风险清单并对装配式建筑全寿命周期中的风险因素进行识别[3]。

1.2 案例分析法

通过针对深圳万科云城一期房地产开发项目的基本情况进行调査，了解其目前建造状况，装配式设计及施工技术，并分析这个项目在全寿命周期各个阶段的风险因素。

1.3 熵权法

熵权法是一种在全面考察各种因素提供的信息量的基础上，分析一个综合指标的数学方法。作为一种客观综合定权法，其主要根据各指标提供给决策者的信息量大小来确定权重[4]。本文使用熵权法识别各个阶段的关键风险因素。

2 装配式建筑风险分析实例

2.1 案例情况

本次所选的案例为深圳市留仙洞的万科云城一期。它是深圳市第一个具有超大规模的装配式高层办公建筑群，该工程将公寓、商业用房等集为一体。该项目的南北两侧分别是留光路和留新南路。该项目的主要是采用内浇外挂体系，所有的外墙、楼梯均采用预制构件，而主体则是采用铝膜现浇形式。整体的预制率达到了17%，装配率达到60%。

2.2 案例选择原因

近年来，深圳市作为中国首批改革开放的经济特区之一，其发展速度和成效最能体现出如今中国的经济进步。在其快速发展的同时，也一直在积极地响应国家政策。深圳市一直在努力的推进装配式建筑的发展。

2006年，深圳成为国家住宅产业化综合试点城市。2017年深圳全市新开工装配式建筑项目8个，总建筑面积61万平方米，在建项目逾110万平方米，已落实47个，总建筑面积约450万平方米；2017年计划开工项目近16个，总建筑面积已经达到135万平米。位于留仙洞新兴产业总部基地的万科云城项目，是深圳装配式建筑的标志性工程。因此选择这个项目作为本文的分析案例，具有极大的代表性且有一定的实践意义。

2.3 数据收集方法

通過咨询该方向的6位专家，就影响装配式建筑5个阶段的各个影响因素进行打分。从而得到评价值矩阵。用A1、A2、A3、A4、A5来表示各个阶段的评价值矩阵。其中A1代表装配式建筑决策阶段、A2代表装配式建筑设计阶段、A3代表装配式建筑构件生产和运输阶段、A4代表装配式建筑施工阶段、A5代表装配式建筑的运营阶段。

2.4 数据分析方法

为了消除因素之间的量纲的不同，对各个矩阵进行处理。接着，求各阶段因素的评价值权重以及各个指标的熵值和熵权。本文确定装配式建筑装配式建筑决策、设计、构件生产和运输、施工、运营这5个阶段的关键风险因素的原则为熵权越小权重越大。

3 装配式建筑风险分析过程

3.1 分析及分析结果

3.1.1 装配式建筑风险清单的构建

本文通过对装配式建筑的全寿命周期进行归纳总结，建立每个阶段的风险因素清单。根据装配式建筑的特点和研究需要，将装配式建筑的全寿命周期划分为5个阶段：决策、设计、构件生产和运输、施工、运营阶段[2]。具体的风险因素分类见表1。

3.1.2 熵权法识别装配式建筑各阶段关键风险因素

①原始数据获取。

将3.1.1节构建的装配式建筑风险因素清单，按照1-5的取值对各个因素的风险大小进行打分。

具体原则见表2。

通过咨询该方向的6位专家，就影响装配式建筑5个阶段的各个影响因素进行打分。从而得到评价值矩阵。用A1、A2、A3、A4、A5来表示各个阶段的评价值矩阵。其中A1代表装配式建筑决策阶段、A2代表装配式建筑设计阶段、A3代表装配式建筑构件生产和运输阶段、A4代表装配式建筑施工阶段、A5代表装配式建筑的运营阶段。以下为决策阶段的评价值矩阵。

A1=2.0 4.5 3.0 2.5 3.0 3.02.5 4.5 3.0 2.0 3.0 4.02.5 4.0 3.0 2.0 2.5 3.52.0 4.5 3.5 2.5 2.5 3.52.5 4.0 3.0 2.5 2.0 4.03.0 4.0 3.5 2.5 3.0 4.0

②标准化处理。

对评价值矩阵进行数学处理，以消除各个因素相互之间的量纲的不同。其中rij为第i个评价对象第 j 个指标的评价值，aij为A中的对应元素。

故采用式（1）对评价值矩阵进行数学处理。其中，决策阶段的评价值矩阵标准化处理最后结果为：

R1= 1 0 1 0 0 10.5 0 1 1 0 00.5 1 1 1 0.5 0.5 1 0 0 0 0.5 0.50.5 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0

③指标熵权确定。

指标的评价值权重pij为：

熵值ej为：

其中，k=1/lnm，当评价值比重p=0时，p×lnp=0。

指标熵权wj为：

wj=（1-ej）∑r（1-ej） （4）

根据公式，决策阶段指标的评价值权重矩阵 P1 为：

P1=2/7 0 1/4 0 0 1/21/7 0 1/4 1/2 0 01/7 1/3 1/4 1/2 1/4 1/42/7 0 0 0 1/4 1/41/7 1/3 1/4 0 1/2 0 0 1/3 0 0 0 0

根据熵值、熵权公式，计算结果如表3所示。

根据熵权越小权重越大的特点，参照以上计算结果，可以确定装配式建筑各个阶段的关键风险因素。如表3中熵权小的3个风险因素为决策阶段的关键风险因素，分别为：A1、A2、A3。同理，可确定其他阶段的关键风险因素，如表4。

4 应对措施

4.1 决策阶段

决策阶段作为风险来源的源头，如何控制这个阶段的风险显得尤为重要。根据之前分析的结果，决策阶段的关键风险因素为A1：通货膨胀幅度过大、A2：决策水平低下、A3：相关政策的变动。对于A1这类经济风险，是较难避免的，应该进行定性与定量相结合的风险研究。对于相关政策变动带来的风险，只能作相关的预测研究，为决策提供一个参考[7]。而决策水平低下则需要相关决策人员深入了解相关装配式建筑的具体情况，掌握充分可信的信息，进行可行性论证，不能仅仅凭着经验做事[8]。同时，正确的决策还应该讲究民主化和科学化。

4.2 设计阶段

建筑设计是建筑工程的重要组成部分，这会关系到工程的建设是否经济最优和质量能否达标。根据3.1节分析的结果，设计阶段的关键风险因素为B2：对地质条件考虑不周，导致无法投入使用、B4：缺乏装配式建筑集成设计经验。为了规避这些风险因素，我们需要在设计阶段就要对地质条件进行仔细勘探分析。在工程地质的勘过程中，一定要弄清楚在其中可能出现的风险，及时地对风险进行预防，并且在划分工作阶段时，也应该有相应的计划，并且遵循一定的划分原则，要求各个阶段的要求相适应[9]。除此之外传统的房屋建造，分为建筑师牵头的专业拆分式的建筑设计，和施工单位主导的现场施工，两个阶段明显分离[10]。装配式建筑的建造，是基于部品部件进行系统集成实现建筑功能并满足用户需求的过程，建筑是最终产品。所以，必须用产品化、工厂化思维，站在建筑系统集成的层面上，去研究和分析问题。

4.3 构件生产和运输阶段

构件生产和运输阶段的关键风险因素为C2：构件混凝土强度不足、C3：构件脱模起吊时强度不足。为了避免这些风险，在构件生产时应该加强混凝土的养护同时提高设计强度的保证系数，以防止其他不利因素对混凝土强度造成影响。

4.4 施工阶段

施工阶段的关键风险因素为D3：吊装操作失误、D4：高空临边坠落风险、D5：重物坠落风险、D8：起重机作业半径不足。为了避免这些风险，应该注重施工人员的岗前施工技能培训。装配式建筑的所有构件都需要进行吊装，若是指挥员或者是操作员配合不当则易发生安全事故。同时还要加强施工人员的安全防范意识。多开展安全讲座，进行日常的安全教育。

4.5 运营阶段

运营阶段的关键风险因素为E3：各参与方未能通力合作。这就要求在装配式建筑全寿命周期各阶段，各参与方人员保持合作，保证信息的互通性与时效性。

5 结论

目前，随着我国对装配式建筑的大力推广，对预制装配式建筑工程的风险评价与管理也提出了更高的要求。在裝配式建筑全寿命周期中，存在许多的风险，例如施工过程中的预制结构或构件装载、吊运、拼装的风险[5]。这不仅威胁着施工作业人员的自身人身安全，同时也使得相关的公司单位承受较大的经济损失。因此，本文基于深圳市万科云城一期装配式建筑的特点与研究需要，通过采用文献阅读，群体讨论识别装配式建筑全寿命周期的5个阶段的风险因素，提出适用于装配式建筑的全寿命周期划分方式，通过对装配式建筑的风险进行识别，为装配式建筑风险评价指标体系的构建奠定基石，同时也为预防装配式建筑质量、技术风险提供参考。

参考文献：

[1]刘巽全，李琰，邱迪.上海地区装配式建筑施工安全管理风险浅析[J].建筑施工，2017（03）：422-423.

[2]齐宝库，朱娅，范伟阳.装配式建筑全寿命周期风险因素识别方法[J].沈阳建筑大学学报（社会科学版），2016（03）：257-261.

[3]李雅彬.绿色建筑项目全寿命周期成本风险研究[D].重庆大学，2015.

[4]喻阳.基于LEC-熵权法的工程项目施工阶段安全综合评价[J].建筑安全，2014（12）：60-65.

[5]吴伟，王承，梁铭，等.装配式建筑中的BIM技术研究及应用——以中建彩虹湾项目为例[J].土木建筑工程信息技术，2016（04）：33-39.

[6]文敏，王辉，吴凤平.预制装配式住宅楼施工安全风险管理探讨[J].四川建材，2015（05）：262-264.

[7]丁小英.建设工程决策阶段风险研究[D].南昌大学，2007.

[8]万欣，秦旋，李启明.我国绿色建筑项目的风险影响分析[J]. 施工技术，2013（03）：4-10.

[9]张入方.基于案例分析的工程总承包企业风险管理体系研究[J].项目管理技术，2010（05）：52-58.