基于粗糙集的高层建筑施工安全评价研究

裴 茜

(1.山西四建集团有限公司，山西 太原 030000； 2.运城职业技术学院，山西 运城 044000)

建筑业是整个经济建设中不可缺少的支柱产业，在国民经济发展中有着举足轻重的地位。建筑业项目多且规模大，并保持长期增长的趋势。近年来，全国建筑业受到建筑市场规律的影响，成为别人口中的“夕阳产业”，大部分建筑企业利润出现了回落，尤其是规模较小的建筑业企业，但是，我国城市化进程脚步并没有放缓，国家内需政策也并未改变，因此对建筑业旺盛需求依旧。从建筑业行业发展现状来看，成本与利润、劳作安全与强度之间的关系是建筑业争论不休的话题，尤其是生产事故屡次发生以及因生产事故造成的死亡人数居高不下的紧张局面更是给建筑业安全施工提出了更高的要求。基于此，各个国家都通过制定相应的建筑施工安全管理制度以尽可能降低施工事故发生的概率，我国也不例外，特别是高层建筑施工安全评价体系的构建，是我国建筑业为排除高层建筑施工安全隐患，实现安全生产坚持不懈努力的方向，也是保证社会经济运行的良好前提。

1 粗糙集理论简述

1.1 粗糙集理论内容

粗糙集理论是一种新兴处理不准确、不一定、不完整等各种模糊性数据的理论，在粗糙集理论中，信息表或者信息系统是数据集表达的形式，也可以用四元组来表示，由波兰科学家Z.Pawlak创立。粗糙集理论历经多年的反复论证，已成为数学界和计算机界的宠儿，特别是将其运用于知识获取、决策以及过程分析控制的人工智能领域备受瞩目，引起了越来越多科研人员的关注。

在粗糙集理论中，首先它的基本概念囊括了知识库和知识系统：对于知识系统S=(U，A，V，f)U为论域，xi为论域中的对象，U={x1，x2，x3,…,xn}，A为非空的属性集合A=C∪D，C={C1，C2，C3，…，Cn}条件属性集合，D={d}决策属性C∩D=φ，V是属性值域，f表示信息函数。其次，不可分辨关系在粗糙集理论中是属于等价关系，是将相关知识加以等价类族的定义，公式是[x]ind(p)=I[x]R,其中，p是等价关系中族相关知识，基本知识统称为p。最后，每个等价子集的关系是由近似集加以定义的，公式为RX=u{YEU/R,Y(X)}。

其中，RX为正域；U为边界域。

1.2 粗糙集理论优势

粗糙集理论可以用来表达一些不一致或者不精确的知识信息，并能从中挖掘出隐含的知识以及揭示潜在的规律。粗糙集理论与其他处理不确定性问题的理论方法最显著的区别在于不需要以所需处理数据集合之外的先验知识作为前提，且该理论与其他处理不确定数据理论具有互补性。粗糙集理论这一大优点，一方面是得益于其成熟的数学基础，另一方面是其易用性。通过粗糙集理论分析不一致信息、推理不完整知识，同时将信息进行数据简化并以模式形式进行分类，以此凭借数据的依赖关系实施识别和评估。

1.3 高层建筑中粗糙集理论的运用

在高层建筑中，粗糙集理论具有很强的实用性，通过利用数据本身信息，对知识进行有效验证和对数据进行评估分析，并将概念和操作模式加以揭示，同时将规则进行精确验证和证实。利用粗糙集理论，在表达和处理各种数据的同时将不一致、不完备数据加以变量，以此获得更多有用的数据，获取简化后更加有用的关键信息。另外，粗糙集理论能将隐藏在数据背后的信息挖掘出来并加以利用，特别是数据呈现的规律和实施进行隐藏的过程中能有效避免因人为因素而导致的偏差出现。

2 高层建筑施工安全评价

2.1 施工安全评价指标

优质高层建筑施工建设，施工安全评价指标的基本工作是核心，安全预测质量需重视。高层建筑施工安全评价指标优选，首先应当根据高层建筑建设的实际情况，结合建筑施工特点，来实施设定复杂的安全指标体系工作。其次，应当严格遵循科学评价事物安全性能的原则，同时因遵守建筑行业对规范该行业而制定的安全系统指标间的系统性原则，以此进行各安全性指标间的相关性、层次性以及整体性的合理分析。再次，严格遵循安全指标体系之间的可比性原则，即就是要将施工安全评价指标涉及到的计量范围、方法以及口径等方面进行充分考虑，避免不必要的因素干扰，影响施工安全评价指标。最后，可行性原则是进行高层建筑施工安全评价指标应当遵守的原则，也是安全评价方案得以应用或是被采纳的有效保证。

2.2 从粗糙集理论角度分析影响施工安全因素

从粗糙集理论出发，分析高层建筑施工安全影响因素，应当结合建筑企业对施工安全生产既定的评价标准，同时对高层建筑施工安全现状进行调查，总结归纳影响施工安全的复杂因素，如表1所示。

高层建筑施工安全评价指标体系分别从四口五临边、手脚架、机械设备、基坑模板以及线路触电等方面来评价高层建筑施工安全，但从粗糙集理论角度出发，影响高层建筑施工安全因素主要是管理和设备两方面的，管理不当或疏于管理以及设备是主要影响高层建筑安全的因素。

3 工程案例分析

对A高层建筑施工中，采用粗糙集理论对该高层建筑施工进行影响因素分析，通过该分析系统，深入分析了影响安全管理的因素分析结论，并将因分析各影响因素所得的离散值进行等级划分，根据离散值分为优秀(C1)、合格(C2)以及不合格(C3)的等次，同时对安全施工组织设计、安全教育与检查、安全生产责任制等情况进行等级和程度的设定，以确保获取准确的高层施工安全评价信息。其中，用U代表影响因素，C表示决策因素，D表示工程项目评价决策属性。采用粗糙集理论分析高层建筑施工安全管理影响因素，工程项目评价决策因素D取离散值1，2，3，分别用C1表示优秀、C2表示合格、C3表示不合格。安全施工组织设计按照优秀、一般、差的程度进行划分，也取离散值1，2，3。基于此，C的D约简为(C1，C3)，而C的D核为C1，C2为冗余属性，然而个属性的重要性σCD(C1)=13/15-8/15=7/15;σCD(C2)=13/15-13/15=0;σCD(C3)=13/15-4/15=9/15。由于高层建筑施工安全影响因素复杂多样，使得在粗糙集理论角度下高度层建筑施工安全评价系统表达如表2所示。

表2 高层建筑施工安全影响因素致使系统的表达

4 结语

安全评价是高层建筑施工安全管理重要的组成部分，能有效预防安全生产事故的发生，尽可能地减少人员伤亡和财产损失，也有助于政府对建筑业的宏观调控，同时也提高建筑企业管理水平和经济效益。运用粗糙集理论对高层建筑施工安全评价进行研究，能有效提高建筑工程系统安全系数，实现高层建筑施工全过程安全监控，同时建立最优施工方案。因为粗糙集理论能挖掘出不确定、不一致的信息背后隐藏的有效信息，并能从该些信息中揭示潜在的规律。关于高层建筑进行安全评价指标体系的构建，关键在于对施工安全评价、预测以及控制做到最优，同时粗糙集理论运用于作业复杂多样的高层建筑施工中，给具有复杂交叉作业管理的高层施工提供了良好的对接功能。

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