基于模糊综合评价法的建筑项目施工安全评价

2020-01-08宋艳红李智莹张敬雷

土木工程与管理学报 2019年6期

关键词：安全检查向量因素

杜婷，宋艳红,2，李智莹，张敬雷

(1. 华中科技大学土木工程与力学学院，湖北武汉 430074； 2. 宜都市房地产管理局，湖北宜昌 443000； 3. 中国铁路总公司工程质量监督管理局，北京 100844)

建筑施工具有施工人员流动性大、施工环境复杂、露天高空作业多等风险因素，这些因素可能导致施工安全事故，威胁到人民生命财产安全，对国民经济发展也造成巨大损失，因此，建筑项目的施工安全一直是政府监管部门关注的重点，也是学术界研究的热点问题之一。

为了提高安全监管部门的监管效率，提高现场安全评价的公正性和可操作性，本文运用层次分析法和模糊综合评价法对建筑项目的施工安全评价展开研究，这有利于有效预防和减少安全事故的发生。

1 建筑项目施工安全评价指标体系及评分细则

1.1 建筑项目施工安全评价指标体系

基于影响项目施工安全的人、机、料、法、环因素，坚持建筑安全生产检查可操作性和公平性原则，在分析现有项目施工安全生产评价指标和调查研究的基础上，根据住房和城乡建设部批准的JGJ59-2011《建筑施工安全检查标准》[8]，把建筑项目施工安全评价指标按照层次分析法的基本原理进行分解，准则层即建筑项目施工安全评价一级指标，主要为影响项目施工安全的人、材料和机械、管理及环境因素4个指标，再在准则层基础上又细化出了方案层的16个二级评价指标，具体的项目施工安全生产评价指标体系如图1所示[9～12]。

图1 建筑项目施工安全评价指标体系

1.2 施工安全评价指标检查项及评分细则

在实际工程中，结合住建部JGJ59-2011《建筑施工安全检查标准》对图1建筑施工项目安全评价体系中的指标进行评分，项目安全二级指标具体检查项和评分细则如表1所示，各二级指标的安全检查项总分为100分，各二级指标安全检查实际总得分为表1中各检查项安全检查实际评分之和。

1.3 安全评分置信度

目前，我国政府安全监管部门主要是根据JGJ59-2011《建筑施工安全检查标准》中的抽检项进行安全评分，其评分带有一定的主观性和片面性。因此，为了促进参与的建设单位、施工单位和监理单位主动重视安全生产，项目施工安全评价也考虑参建三方按照表1的安全评分细则的打分。并且为了提高安全检查评分的客观性和公正性，本文引入安全评分的置信度参数Ei，对项目建设参建三方安全检查打分进行修正。具体做法如下。

表1 建筑项目施工安全检查项及评分细则

置信度Ei(i=1，2，3)根据项目施工参建三方对本次安全生产评分与本次安全监管部门安全检查评分的偏差来进行计算，其计算公式如下：

(1)

式中：Si0分别为建设单位、施工单位和监理单位对项目施工的初始安全评分(i=1, 2, 3)；S0为政府安全监管部门对项目施工的安全评分。

当Ei在一定范围内波动时，对项目参建三方评分进行修正，具体修正和折减系数μ取值如表2所示。当项目参建三方安全评分低于或等于政府监管部门评分，即Ei≤ 0时，项目参建三方评分不折减；当参建三方的安全检查评分高于政府安全监管部门评分，即Ei>0时，则参建三方的安全检查评分根据表2中的折减系数进行折减。Ei越大，参建三方的评分将被折减得越多。

表2 项目参建三方安全评分偏离安全监管部门评分的折减系数

考虑项目评分的折减系数后，项目参建各方对项目安全生产评分Si(i=1，2，3)为：

Si=μSi0

(2)

项目参建三方安全检查评分修正后，与安全监管部门的安全评分取平均值，作为该评价指标的综合安全评分，即：

(3)

2 建筑施工安全模糊综合评价模型

模糊综合评价法以模糊数学原理为基础，是一种对受到众多因素影响的系统做出全面评价的多因素决策方法，能够以模糊集合的方式有效量化系统描述的模糊性[13]。对于建筑项目施工，人、机械、材料、管理和环境等因素都存在一定的复杂性和不确定性，这造成了系统描述的模糊性，因此，可以将模糊综合评价法应用于建筑项目施工的安全评价，有效量化这些评价因素的不确定性和模糊性。

2.1 安全评价指标权重的确定

本研究采用1-7标度层次分析法确定建筑项目施工安全评价指标权重。根据对项目施工安全评价指标体系中同一层次的指标进行两两重要性比较和打分，本研究邀请了28名专家进行打分，其中政府安全监管部门10人，建设单位6人，监理单位6人，施工单位6人。以其中某专家的打分为例，得到一级指标和相应的人、材料、管理和环境各二级指标的两两判断矩阵如下：

一级指标相应的判断矩阵A为：

二级指标相应的判断矩阵Ai(i=1,2,3,4)为：

运用Matlab软件进行数据处理，如果该专家打分的判断矩阵一致性检验指标CR<0.1，即一致性有效，则该专家的打分是可以接受的，由该专家打分的判断矩阵计算出的指标权重在权重均值计算中予以考虑；反之如该专家打分的CR≥0.1，则该专家评分无效，该打分在指标权重均值计算中不予考虑。

Matlab软件运算结果显示专家打分一致性检验指标CR均小于0.1，表明专家打分具有较高的一致性。将各专家打分输入Matlab软件中编码程序运算得到的权重取平均，得到一级指标和二级指标的权重为：

W=(0.1978,0.1032,0.6224,0.0766)，

W1=(0.5584,0.3196,0.1220)，

W2=(0.6250,0.1365,0.2385)，

W3=(0.1377,0.3667,0.2455,0.0892,0.0644,0.0552,0.0413)，

W4=(0.0879,0.6694,0.2426)。

考虑一级指标的权重，则各二级指标相对总目标的权重分配向量为：

Ws=(0.1105,0.0632,0.0241,0.0645,0.0141,0.0246,0.0857,0.2282,0.1528,0.0555,0.0401,0.0344,0.0257,0.0067,0.0513,0.0186)。

2.2 确定安全评价因素集合

根据1.1节中建筑项目施工安全评价指标体系，确定建筑项目施工安全评价因素集如下：

一级因素集为：U={u1,u2,u3,u4}。

二级因素集为：

u1={u11,u12,u13}，

u2={u21,u22,u23}，

u3={u31,u32,u33,u34,u35,u36,u37}，

u4={u41,u42,u43,u44}。

2.3 建立安全等级评价集

将建筑项目施工安全评价分为优良、合格和不合格3个等级，则安全等级评价集V[13]为：

V={v1,v2,v3}={优良,合格,不合格}

2.4 确定隶属度函数

根据项目施工安全评分及置信度参数，确定二级指标的评分值x，采用修正的柯西分布函数确定对应于安全评价等级为优良v1、合格v2和不合格v3的隶属度函数i1(x)，i2(x)，i3(x)。

2.4.1 确定安全等级优良的隶属度函数i1(x)

选择升半柯西分布作为对应优良等级的隶属度函数i1(x)，如式(4)所示：

(4)

(5)

2.4.2 确定安全等级合格的隶属度函数i2(x)

选择对称柯西分布作为对应施工安全合格等级的隶属度函数i2(x)，如式(6)所示：

(6)

式中：c为待定系数。当安全评分在某一范围内波动，不是过高或过低时，对应的安全等级为合格，因此取x=70时，i2(70)=0.5，则c=0.04，即：

(7)

2.4.3 确定安全等级不合格的隶属度函数i3(x)

选择降半柯西分布作为对应不合格等级v3的隶属度函数i3(x)，如式(8)所示：

(8)

(9)

2.5 确定安全评价的模糊关系矩阵

将专家对表1中16个二级指标的评分值x分别代入上述隶属度函数式(5)(7)和(9)，计算各二级指标评价因素对应于v1，v2，v3的隶属度，得到各二级指标的安全评价模糊关系矩阵Ri(i=1,2,3,4)如下：

2.6 安全评价模糊关系合成

选择合成算子M(·,⨁)，将以上构建的模糊关系矩阵Ri(i=1,2,3,4)和2.1节中一级指标的权重W与各二级指标的权重Wi(i=1,2,3,4)进行合成，得到综合安全评价向量B为：

B=W°(W1°R1,W2°R2,W3°R3,W4°R4)T

={v1,v2,v3}

(10)

其中，人的因素u1的安全评价向量B1为：B1=W1°R1；建筑材料及设备因素u2的安全评价向量B2为：B2=W2°R2；管理因素u3的安全评价向量B3为：B3=W3°R3；环境因素u4的安全评价向量B4为：B4=W4°R4。

2.7 安全等级的确定

根据隶属度最大原则，将施工安全综合评价向量v1、v2、v3中的最大值对应的安全等级作为建筑项目施工安全评价等级。

3 案例分析

3.1 工程概况

某建筑项目总占地面积约12.3万m2，总建筑面积约30.4万m2，包括15栋高层住宅，以及1.9万m2格调商业街。目前该项目正在建设二期工程，二期工程主要建设内容包括：1#住宅楼、4#住宅楼、6#住宅楼、21#商业楼、幼儿园等，由某特级施工企业承建，项目于2018年11月开工，预计2020年5月底完工。

该项目工程量大，建设工期紧，高空作业多，施工工人多。项目设定了明确的安全目标，成立了由项目经理担任组长的安全文明施工管理小组，确保严格遵守施工安全相关的法律法规，一旦发现安全隐患，立即整改，安全隐患整改率达100%，保证施工现场井然有序，确保零事故发生。