基于因子分析和突变级数法的建筑施工风险评价研究

张龙申　陈伟珂　高双

摘要：利用因子分析法建立建筑施工系统风险评价指标体系，结合改进的突变级数法定量地对建筑施工系统进行风险评价和实证分析，最后提出建筑施工系统安全风险的管控重点和干预措施。

Abstract： This paper uses factor analysis method to establish the risk evaluation index system of construction system. Combined with the improved catastrophe progression method， the risk evaluation and empirical analysis of building construction system are carried out quantitatively. Finally， the key points and intervention measures for the control of the safety risk of building construction system are proposed.

关键词：建筑施工系统;因子分析;突变级数法;风险评价

Key words： the construction system;factor analysis;catastrophe progression method;risk assessment

中图分类号：TU714                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）05-0098-03

0  引言

建筑业是国民经济发展的支柱产业之一，同时也是继煤矿业之后的第二大高危行业，分析建筑安全事故的发生原因、识别建筑施工系统中的风险因素并进行风险评价对于建筑安全事故的预防、应对以及风险管控具有重要的意义。

目前对建筑施工系统的风险评价多采用主观评价的方法，例如郑文梅[1]、张程城[2]等利用问卷调查、专家打分等方法对建筑施工系统的风险因素进行识别和评价，而评价过程中的主观性难以避免，本文通过因子分析法建立建筑施工系统安全风险评价指标体系，可以避免指标之间存在相关性、重叠性和主观性，使得指标体系的建立更为科学准确。

突变理论作为研究非线性、不连续现象的有力工具，为内部作用机理尚不明确的系统提供了可靠的研究路径，但现有研究多为定性研究，缺少对风险因素的量化，在风险耦合度对系统安全状态的影响以及系统安全状态的量化评价方面的研究比较缺乏。本文以突变级数法为工具，考虑各评价指标的相对重要性，从而克服了人为制定权重的主观性，计算各种因素的风险耦合度及其对系统安全状态的影响，并对建筑施工系统进行风险评价，以期为建筑施工企业制定安全施工措施提供准参考。

1  建筑施工系统风险评价

本文采用因子分析法来建立风险评价的指标体系，具体步骤如下：

①由于原始数据取值范围和度量单位各不相同，要进行规范化处理，公式如下：

正向指标：

逆向指标：

式（1）、式（2）中aij为风险因子的原始数据，amax（j）为风险因子的最大值，amin（j）为风险因子的最小值，bij为经过规范化处理之后的数据。

影响因素因子关系表达式可以描述为：

式（3）中b1，b2…bm为规范化后的风险因子数据;F1、F2…Fp为p个因子变化量;cij（i=1，2，…m，j=1，2，…p，p<=m）为因子荷载。

②计算风险因子的相关系数矩阵并进行相关性检验。本文采用SPSS的KMO检验对相关系数矩阵做统计检验，KMO值越接近1，越适合做因子分析。

③提取因子变量。根据得到的相关性矩阵计算累计方差贡献率，用SPSS软件进行主成分分析并计算因子荷载矩阵，删去所有因子荷载都小于0.5的風险因子，根据因子荷载矩阵确立指标之间的关系和重要程度，最终建立风险评价指标体系。

④归一化计算。将风险评价指标体系中的下一层风险因子作为控制变量，上一层作为状态变量，根据初等突变模型的种类选择相应的归一公式，层层计算，最终得到建筑施工系统风险因素的耦合度。不同突变模型的归一公式分别如下：

⑤参考陈伟珂研究，采用改进的突变评价法划定建筑施工系统风险评价等级，根据模型计算的结果对建筑施工系统进行风险评价和分析。

2  建筑施工系统安全风险实证分析

2.1 风险评价指标的选取

西岛茂一指出导致安全事故发生的原因可以分为Men（作业人员）、Machine（机械设备）、Media（作业任务）、Management（管理因素）四大类，具体到施工作业现场，风险因素有施工人员的健康状况、专业技能、机械设备的维护与保养等。本文设计调查问卷，归纳总结得到建筑施工系统风险评价指标如表1所示。

2.2 风险评价指标体系的构建

本文选取国内五家建筑公司，查阅建设施工的原始资料，对负责此项目的项目经理、分管安全的领导、安全工程师等人员进行访谈，得到以下风险评价指标的原始数据，并对原始数据进行规范化处理，利用SPSS软件计算得到的KMO值为0.86，适合进行因子分析。通过SPSS的主成分分析法提取了四个因子，其因子荷载矩阵如表2所示。

由表2可以看出，因子一在施工人员的健康状况、心理状况、安全意识、执业水平的荷载达到90%以上，因此可以看把因子一归类为个体因素，依次类推可以得到如图1所示的建筑施工系统安全风险评价指标体系。

2.3 风险耦合度的计算

根据所得到的建筑施工系统安全风险评价指标体系，可以构建如图2所示的建筑施工系统风险耦合度递级计算模型。

在归一计算过程中需要考虑各风险因子之间的关系，如果存在明显的關联作用则采用互补原则，即选取各突变级数值的均值作为总突变级数值，反之则采用非互补原则，选取各突变级数值的最小值作为总突变级数值，即式（7）。

式（7）中G1为人的因素的突变隶属函数值;G2为物的因素的突变隶属函数值，E为建筑施工系统总的突变隶属函数值。根据所建立的风险评价指标体系，H4采用非互补原则，其余采用互补原则，逐一进行归一计算从而求得最终系统的风险耦合度。

突变级数法得到的值通常具有聚集性，为了使计算结果更加直观地反映系统实际的风险状况，本文依据参考文献[6]对传统的突变级数法计算得到的结果进行改进：

①跟据所建立的突变模型，计算最底层的评价指标均为（0，0.2，0.4，0.6，0.8，1）的综合突变值ei，并将这6个值作为刻画初始综合值的等级刻度，不同等级水平的区间相应为（ei，ei+1），i=1，2，…5。

②将计算得到的总的突变级数值Ej根据其落入的等级刻度区间（ei，ei+1），i=1，2，…5，映射到对应的区间中，得到总的突变级数调整值E*，如式（8）所示。

③根据改进的突变级数法将建筑施工系统的风险状况划分为五个等级，计算得到的等级刻度表如表3所示。在突变级数法中风险耦合度越大表示系统的风险越低，故一级表示系统风险最大，五级表示系统风险最低。

将计算得到的突变级数值进行调整，再根据建筑施工系统风险等级刻度表评定其风险等级，最终得到表4。

2.4 风险耦合度结果分析

首先从计算结果来看，系统1和系统5风险等级为四级，安全状况较好，系统3和系统4风险等级为三级，安全状态中等，系统2风险等级为二级，系统存在较大风险，安全状态较差。因此对系统2进行重点分析，归一计算是从底层指标向上计算，在探究致险因子时则根据风险耦合度一级一级地往下查找，在系统2的计算中G1=0.36，G2=0.105，因此人的因素对于系统风险的影响较小，从物的因素找下一级的指标，H3=0.0086，H`=0.0016，则得到环境因素为系统2的致险因子，为降低系统风险应合理地布置施工现场、降低施工现场的粉尘和噪音，在施工现场的环境这方面进行改善。

3  结语

通过因子分析法定量地建立建筑施工系统安全风险评价指标体系，可以看出人的因素是建筑安全事故发生的决定性因素，在建筑施工风险管理过程中应以人为本，重视施工人员的健康状况、心理状况及执业水平，积极推进安全教育，建设安全文化，提高施工人员的安全意识。在建立风险评价指标体系之后，利用突变级数法对建筑施工系统风险进行评价，并通过实例分析应用，验证此模型的合理性及评价方法的可行性。

参考文献：

[1]郑文梅，李洁，周晨.谈建筑施工现场安全风险识别与评价——以江苏地区为例[J].建筑经济，2008（S2）：258-261.

[2]张程城，郭海滨，孟霄，王雨，刘玉梅.装配式建筑施工风险评价[J].工程经济，2018，28（10）：31-34.

[3]严小丽，胡兴俊，王银志.建设项目施工安全风险耦合及其应对-基于人因视角[J].安全与环境工程，2016，23（06）：106-113.

[4]刘贝贝，张丹丹.事故致因理论在建筑施工安全管理中的应用[J].建筑安全，2017，32（07）：13-16.

[5]陈伟珂，武晓燕.基于突变理论的建筑工人不安全行为研究[J].安全与环境学报，2017，17（05）：1838-1843.

[6]贾进章，董铭鑫.基于突变级数法的大型商场火灾危险性评价[J].安全与环境学报，2018，18（01）：61-65.

[7]西岛茂一.安全管理[M].东京：中央劳动灾害防止协会，1996：98-101.