基于AHP与EWM的建筑立面装饰方案决策∗

黄俊伟 邓安仲 李胜波 罗 盛 孙建虎

（中国人民解放军陆军勤务学院 重庆 401311）

1 引言

随着军队编制体制改革的不断深化，部队经历着“撤”“并”“降”“改”，整体成建制换防、移防形成常态化，部分军队在建工程建设项目整体移交新的建设单位，由新单位承担工程续建任务。由于编制体制、担负任务不一致，项目功能需求发生变化等原因，以及在停工缓建期间，国家和军队政策发生变化，新技术、新材料不断涌现，在建工程不能完全满足新单位的住用保障要求，需要针对整体或局部工程作出设计优化，对续建工程方案进行变更调整。目前，针对续建工程方面的研究多为2016年前的研究［1～4］，且主要集中在续建工程质量检测、鉴定、加固和质量监督等质量管理领域［1～7］，对深化国防和军队改革期间引起的工程变更等新问题研究比较少。本文以某部队续建工程办公楼为例，构建了建筑立面装饰方案的决策模型，通过定性和定量相结合的方法，可有效解决工程变更背景下多因素方案的比选和决策问题，具有良好的现实意义。

2 常用的建筑立面装饰方案分析

2.1 外墙涂料

外墙涂料是一种最常用的建筑立面装饰材料，其造价较低、施工方便、色彩多变、便于维修，常用于住宅、经济型酒店、小型厂房等建筑。外墙涂料耐水性、耐酸碱性较好，但在北方地区一般施工于保温层外侧，施工后墙面平整度不易控制，且容易褪色。

2.2 真石漆

真石漆主要使用不同颜色的天然石粉、彩砂配制而成，一般需喷涂三遍，即抗碱封闭底漆、真石漆和罩面漆。高品质的真石漆综合性能比外墙涂料好，应用于建筑立面装饰时具有仿花岗岩效果，且造价相对于干挂花岗岩具有很大优势。

2.3 石材幕墙

石材幕墙是指通过连接固定件将饰面花岗岩石材与预埋龙骨连接起来，石材和建筑墙体预留一定空隙，能够提升建筑隔热保温性能。由于天然石材具有独特的纹理和材质，建筑立面大面积使用整体装饰质感强，视觉冲击力强，常用于高档办公楼、酒店、博物馆等建筑。石材幕墙造价高，开采石材不利于环保和低碳建设目标；石材本身自重大，增大了结构荷载；石材吸水率高，如原材料选材有缺陷、饰面处理不到位或施工不规范，冬季冻融循环易造成局部碎裂、坠落，带来安全隐患。目前，天然石材逐渐被部分人工合成板材所替代，例如埃特板（纤维水泥板）、陶板等。

2.4 埃特板幕墙

埃特板是一种纤维增强硅酸盐平板，其主要原材料是水泥、植物纤维和矿物质，经高温蒸压而成［8］。埃特板具有很多优越的性能，例如强度高、耐久性好、安装快捷、使用寿命长等。近年来，埃特板作为内外墙装饰材料被广泛使用，与石材幕墙相比，埃特板价格低廉，自重比较轻，可以节约钢龙骨使用量，因此也更经济；使用埃特板可以减少天然石材的使用，有利于保护环境；根据需要，可以在埃特板表面喷涂真石漆，形成色彩丰富、灵活多变的建筑立面装饰效果。

2.5 金属幕墙

金属幕墙是指将金属板材代替石材、玻璃等传统幕墙板材的一种幕墙系统，由于金属的轻量化、加工性能强的优势，可以减少钢龙骨用量，更加适应复杂的建筑外立面造型设计，装饰效果好。常用金属板材主要有铝复合板、单层铝板等。金属幕墙初始安装造价虽较高，但维护成本低，耐久性好。

此外，常用的建筑立面装饰方案还有玻璃幕墙、陶瓷幕墙等。

3 构建数学模型

3.1 模型方法的选用—层次分析法和熵权法

层次分析法是由美国运筹学家T.L.Satty于20世纪70年代提出，通过将决策目标逐层分解，建立目标层、准则层、指标层、方案层的层次结构模型［9］。层次分析法计算简便、便于操作，但指标权重受主观因素影响大［10］。熵权法是一种评价客观权重的方法，熵的思想起源于信息论，是对系统状态不确定性的一种度量，如果指标数据离散程度大，则信息熵越小，则在该指标的权重应越大，反之则权重越小［11］。熵权法注重于数据本身的分析，权重确定过程比较客观，方法应用广泛、实用性较强，与层次分析法结合使用，可以通过数学模型确定综合权重，然后求解得到最优方案［11～12］。

3.2 层次分析法确定主观权重

层次分析法的步骤一般如下［9］。

1）对待研究对象建立评价指标体系，建立层次结构模型。

2）构造判断矩阵。A=（aij）m×n，其中aij表示第i个因素对第j个因素的重要程度，通常引用数字1-9及其倒数作为标度，其含义见表1。

表1 判断矩阵中标度的含义

3）一致性检验。由于主观因素影响，构造判断矩阵时可能会出现不合理情况，需要对判断矩阵进行一致性检验，即：偏离一致性指标CI/随机一致性指标RI=一致性比例CR，当CR＜0.1时，认为判断矩阵通过一致性检验。RI取值见表2。

表2 随机一致性指标值RI

4）确定主观权重。

3.3 熵权法确定客观权重

2）对判断矩阵进行标准化处理，正向指标采用公式（3），负向指标采用公式（4）：

3）将矩阵进行归一化：

4）计算熵值和熵权

第j个指标的熵值：

当rij=0时，定义rijlnrij=0。

第j个指标的熵权：

3.4 确定综合权重

综合权重的确定通常采用算数平均法、平方根法等，本文认为主观和客观权重重要性相同，采用算数平均法［17］，计算公式如下：

综合权重

3.5 计算综合评分

通过加权计算，求得各方案的综合评分，即

4 实例应用

某部队办公楼建筑面积为2.3万平方米，共9层，其建筑立面原设计为干挂石材幕墙。由于军队编制体制改革，原建设单位整体裁撤，该办公楼停工长达三年，而后由陆军某部队接收并负责工程续建，工程停工前已经完成建筑主体结构和二次结构施工，建筑幕墙完成龙骨安装施工。停工期间，军队系统出台了一系列政策法规，包括营房建筑装饰装修标准，规定军队办公楼立面装饰材料应选用外墙涂料、外墙面砖和人造板材。为此，承担续建实施任务的陆军某部队需要对办公楼立面装饰方案进行变更。为落实上级法规要求，该单位决定不再使用石材幕墙，并从外墙涂料（S1）、真石漆（S2）、埃特板表面喷涂真石漆（S3）、金属幕墙（S4）四个方案中择优选择办公楼立面装饰方案。

4.1 计算主观权重

通过建立的模型，邀请工程相关方责任主体和行业专家进行打分，包括主管部门、工程质监、设计、施工、监理和建设单位官兵代表等，构造评价矩阵，进行一致性检验并求出主观权重［18］。综合考虑各种因素对方案决策的影响，结合项目实际，构建工期、费用、技术工艺性和建筑需求作为准则层，构建如表3所示层次结构［19］。

表3 建筑立面装饰方案决策指标体系

主观权重计算结果见表5。

4.2 计算客观权重（熵权）

通过查阅资料并咨询专家意见，获取各方案的主要评价指标数据，见表4。

表4 建筑立面装饰方案评价指标数据

按照公式（3）、（4）和（5），对原始数据进行标准化和归一化处理，结合公式（6）、（7），求出各指标的熵值和熵权，如表5所示。

4.3 计算综合权重和综合评分

按照公式（8），得到综合权重，如表5所示。然后，按照公式（9）进行线性加权，得到各方案的综合评分，如表6所示。根据评分结果，可以确定埃特板表面喷涂真石漆（S3）为最优方案［14］。

表5 归一化矩阵及综合权重计算结果

表6 建筑立面装饰方案综合评分结果

5 结语

针对某部队续建工程办公楼立面装饰方案决策问题，在文献分析的基础上，立足工程实际，从工期、费用、技术工艺性、建筑需求四个方面，建立施工周期、施工费用、美观性、耐久性等12个具体指标体系，通过确定主、客观权重和综合权重，计算出各方案的综合评分，选出具有比较优势的建筑立面装饰方案，即埃特板表面喷涂真石漆（S3）方案，并付诸实施，取得了良好的投资综合效益。实践证明，方法简便可行，可为今后类似问题方案决策提供参考。