基于模糊理论的装配式建筑综合效益评价模型研究

姜安民，董彦辰，熊奇伟

（1湖南城建职业技术学院，湖南湘潭 411100；2中南林业科技大学 土木工程学院，湖南长沙 410004；3湖南大学 土木工程学院，湖南长沙 410082）

0 引言

装配式建筑有着节能、环保等诸多优点，符合我国可持续发展理念，它的出现对传统建筑业产生了巨大冲击，促进了建筑业的转型升级[1]。与一些发达国家相比，我国装配式建筑起步较晚，缺乏相关基础性研究。基于此，本文通过构建模型对装配式建筑综合效益进行研究，并结合工程实例进行评价，给出相关结论。

装配式建筑综合效益不局限于经济效益或社会效益某一方面，而是多方面效益的一个集合体，各种效益呈现出了既对立又统一的关系。针对装配式建筑综合效益评价问题，学者们做出了一些相关研究，如金国辉等[2]运用层次分析法构建装配式住宅综合效益评价体系，结合希尔伯特空间评价模型对某工程综合效益进行评价，并得出装配式住宅的综合效益高于普通现浇式住宅的结论。崔璐[3]基于全寿命周期视角，对项目实施的全过程，从经济、环境、社会及安全效益等方面，对装配式混凝土建筑的综合效益进行分析研究，并指出装配式建筑具备质量优良、生产效率高等优势。管天野[4]对沈阳惠生新城装配式建设项目综合效益进行分析与评价，并得出该项目综合效益水平表现良好的结论。基于已有研究的宝贵成果，对存在的不足进行改进，引入0—6评分法确定评价指标权重，基于该权重构建综合效益评价模型并展开研究。

1 装配式建筑综合效益评价指标体系

装配式建筑综合效益评价指标体系的划分方式较多，如杨婧媛[5]将装配式建筑综合效益评价指标体系划分为经济效益、社会效益、生态效益、技术效益等四大方面，在此基础上再进行详细划分。王灵玉等[6]从经济效益、环境效益、社会效益三方面进行划分，同样在此基础上对二级评价指标进行归类。此外，还存在一些其他分类方式，总体可归为经济、环境、社会三大类[7]。本文结合评价对象的实际情况，并借鉴已有文献[6-8]的研究成果，建立装配式建筑综合效益评价指标体系，如表1所示。

表1 装配式建筑综合效益评价指标体系

2 基于模糊理论的装配式建筑综合效益评价模型

装配式建筑综合效益评价问题存在一定的模糊性与不确定性，如降低费用的多少、降低排放量的大小、满意度的高低等类似问题，均具有一定的模糊性[9]。基于上述评价指标体系引入模糊理论[10]，构建装配式建筑综合效益评价模型，如图1所示。

图1 装配式建筑综合效益评价模型

2.1 装配式建筑综合效益评价指标体系

该评价指标体系包括3个一级评价指标、13个二级评价指标，详见表1。

2.2 确定装配式建筑综合效益评语集

本文将装配式建筑综合效益评语分为5级，详见表2。

表2 装配式建筑综合效益评语集

2.3 确定装配式建筑综合效益评价指标权重

评价指标权重的确定方法主要有层次分析法、德尔菲法、熵权法及变异系数法等主客观赋权方法，运用此类方法计算权重较为准确，但计算过程相对复杂。本文提出了一种计算相对较为简便的主观赋权方法：0—6评分法，该方法是在0—4评分法[11]基础之上进行改进获得，具有一定可靠性。具体操作流程如下：

（1）建立成对比较矩阵

根据评价指标相对重要程度，建立成对比较矩阵，如表3所示。

表3 0—6评分法成对比较矩阵

各指标比较过程中，具体量化规则如表4所示。

表4 0—6评分法量化规则

（2）评价指标权重计算

an，则评价指标Xn的权重如下：

由所有评价指标组成权重向量：

2.4 确定隶属度矩阵

（1）对于可测得实际数据的定量指标

根据实际数据进行无量纲处理后，确定评价指标对各评价等级的隶属情况，构成隶属度向量Ri=(ri1，ri2，ri3……，rim），隶属度向量中，rij表示i指标对j等级的隶属度。

（2）对于不可测得实际数据的定性指标隶属度向量中rij的计算过程如下[12]：

其中：nij代表评分专家对某个等级区间的隶属人数；m代表评分专家总人数。

由所有隶属度向量构成隶属度矩如下：

2.5 进行综合效益评价

对装配式建筑综合效益进行多级评价，根据最大隶属度原则，确定综合益所处等级。

3 工程实例

A市某建设项目包含5栋住宅，均为地下1层，地上25层。5栋住宅均采用框架剪力墙结构。剪力墙、楼板、楼梯、阳台板等构件采用预制构建。结合该工程的实际情况，收集相关数据，对装配式建筑综合效益进行评价，具体如下：

（1）建立评价指标体系

结合工程实际情况，并参考相关文献，建立装配式建筑综合效益评价指标体系。本评价指标体系包括3个一级评价指标、13个二级评价指标，详见表1。

（2）确定评语集

将装配式建筑综合效益评语分为5个等级，分别为Ⅰ级（综合效益差）、Ⅱ级（综合效益较差）、Ⅲ级（综合效益一般）、Ⅳ级（综合效益较好）、Ⅴ级（综合效益好），具体赋值区间详见表2。

（3）确定评价指标权重

采用0—6评分法建立成对比较矩阵，并计算各级评价指标权重。以各一级评价指标为例，详见表5。

表5 成对比较矩阵及权重值

采用同样方法，计算各二级评价指标权重，具体如下：

（4）确定隶属度矩阵

经济效益X1、环境效益X2两项一级指标属于定量指标。对两项指标中的各二级指标实测数据进行无量纲处理，详见表6。

表6 二级指标实测数据无量纲处理值

结合表2可知，表6中各二级评价指标所处评价等级分别为Ⅴ、Ⅴ、Ⅳ、Ⅳ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅳ。构造隶属度矩阵如下：

社会效益指标X3属于定性指标，从建设、设计及施工等单位邀请10位对该工程较为熟悉的专家（10人均具有丰富的工程经验、副高及以上职称）对各二级指标进行评分，具体评分结果如表7所示。

表7 专家评分表

结合表2，构造隶属度矩阵：

（5）综合效益评价

①二级综合效益评价

②一级综合效益评价

③结果分析

根据最大隶属度原则可知，经济、环境、社会三项指标综合效益均为较好，该项目综合效益较好。

4 结论与建议

综合效益的好坏直接影响着装配式结构的使用与推广，科学、准确地对装配式建筑综合效益进行评价具有一定现实意义。通过文献研究并结合工程实际情况建立评价指标体系，在确定评价指标权重的过程中，引入0—6评分法，该权重确定方法操作简单，具有较好的可靠性。

本文基于模糊理论构建装配式建筑综合效益评价模型，并对某建设项目进行综合效益评价研究，得出该项目综合效益较好的结论。但该研究未考虑地域差异、装配率不同等因素对装配式建筑综合效益的影响，可作为后续研究的方向。