基于灰色模糊评价的装配式住宅施工阶段的安全风险研究

2022-01-25吴亚辉黄纯纯吕金刚孟玲峰中建八局第二建设有限公司上海201600

建筑科技 2021年6期

吴亚辉，黄纯纯，王跃，吕金刚，孟玲峰（中建八局第二建设有限公司，上海 201600）

建筑业是我国国民经济的中坚力量，是继工业与农业之后的第三大产业支柱，对我国的经济发展起到了至关重要的作用，但是随着建筑业的飞速发展，当前建筑模式下也存在着很多安全问题，建筑业也是继交通与采矿行业之后的第三大安全事故频发行业。据相关部门不完全统计 2019 年 1—7月全国共发生建筑事故 300 余起，造成建筑施工人员死亡361 人，直接经济损失达到百亿元人民币，远远超过发达国家。近年来随着国家对装配式住宅建筑项目的大力支持，其中存在的安全风险也备受关注，也是衡量建筑业施工安全的重要指标。

1 装配式建筑工程施工阶段安全性评价指标体系

装配式建筑工程施工阶段安全性评价指标体系中包含着很多评价指标，由于施工现场的不确定性导致了其评价指标的影响因素众多。从安全事故产生的机理与原因进行分析，总结出影响装配式建筑的主要因素，主要包括五大类因素[1]，分别是人员因素、机械因素、管理因素、技术因素和环境因素。根据安全评价指标体系把该体系划分目标层（A）、准则层（B）和指标层（C）。以装配式住宅施工安全评价作为目标层，五大类影响因素作为体系的准则层，五类影响因素包含的指标作为指标层，详见表 1。

表1 装配式住宅施工安全评价体系

2 安全性评价模型

2.1 确定指标权重

表 1 中所列出的各评价指标对装配建筑施工过程安全性的影响程度不一致。为了合理的确定各安全性评价指标的权重，本文运用基础的层次分析法对所列出的各项指标进行赋值，为了赋值的准确可靠性，特此聘请 10 位相关专业的专家对安全性评价指标进行比较赋值，最后得出所有判断矩阵的权数向量[2]，最终结果见表 2。

表2 判断矩阵权重向量表

综合各层指标，所有影响因素的权重集合为：

W=(0.08，0.08，0.112，0.082，0.053，0.067，0.065，0.048，0.059，0.074，0.049，0.036，0.046，0.061，0.055，0.034)

2.2 灰色模糊综合评价

装配式建筑施工过程存在着许多安全风险因素，为了实现评价方法的适用性和可操作性，本文采用灰色模糊评价法对评估过程中灰色、模糊、难以定量的安全风险因素定量表示，实现评价结果的科学性和准确性[3]。

（1）确定评价样本矩阵。选择装配式建筑领域相关的m位专家对每个安全风险因素进行打分，根据专家的理论知识与经验得出相应的分数[4]。例如有n个相关安全风险因素指标，其中第I位专家对风险因素指标j进行打分记为uij，得出式（1）。

（2）确定评价等级。根据相关理论依据，得出装配式建筑施工安全等级V=（V1，V2，V3…Vg），然后确定出相应的评价等级。

（3）计算评估等级灰类值。本文运用基本的数学方法对其灰类的等级数、灰数和灰类的白化权函数进行详细的计算确定，最终通过计算得出特征灰类值。根据装配式建筑施工安全等级 V 可以得出白化权函数，阈值是依据白化权函数在计算中出现转折点确定的，本文使用 di表示。安全等级的高中低分别用上类白化权函数、中类白化权函数以及下类白化权函数表示，详见图 1。

图1 三类白化权函数曲线

根据计算出的结果可以得出两方面的数据，一方面是根据最大的隶属度原理，得出所评价项目的安全性等级；第二方面是各评价因素对项目安全风险影响的程度。

3 案例分析

为了验证指标体系及评估模型具有实际的操作性，本文通过实际装配式建筑工程项目作为案例进行施工阶段的安全性因素评价。

3.1工程概况

上海市松江区某装配式住宅项目，建筑面积约 11 万m2，由多层洋房与 4 F 叠墅组成，共 29 栋单体。-1 F，框架剪力墙结构，该装配式建筑住宅项目采用预制构件包括预制梁、预制柱、预制楼梯、预制墙和预制楼板，装配率达到40% 以上。

3.2 施工过程安全性评估

3.2.1 确定评价样本矩阵

为了结果的可靠准确性，特别邀请 10 位相关专业的专家，专家具体情况如表 3，通过专家打分，形成了专家评价样本矩阵（此次专家打分的分值区间控制在 1～10 之间，取值越大说明该因素对安全性的影响越大，越容易产生安全事故）。

表3 评分专家组组成情况

专家来源职称数量常州某预制构件有限公司高级工程师1上海某吊装设备有限公司高级工程师1

根据打分结果，得出式（4）。

3.2.2 安全等级按照相关标准，可以把施工安全分为五个等级，其评价等级V（9，7，5，3，1），其代表的危险等级分别为很危险、较危险、一般危险、较安全以及很安全[5]。

3.2.3 特征灰类值评估

在上述评价等级给定的前提下，设y=fk(di)，x=d，具体白化权函数如式（5）-（9）所示。

3.2.4 灰色统计数数值

以安全风险评价指标C1为例，该安全风险评价指标属于一类白化权函数的统计值为n11=n.67，n21=6，n31=8，n41=6，n51=0；最终得出评价指标C1的总体灰色数值如式（10）所示。

根据上述计算过程，可以得出C2～C16的各个评价指标的总灰色数值。

3.2.5 灰色模糊评价权矩阵对于评价指标C1而言，属于各类的权重位如式（11）所示。

同理可得：v21=0.243，v31=0.324，v41=0.243，v51=0。

通过该方法可以得出最终的模糊评价全矩阵如式（12）所示。

3.2.6 评价结果

A=W·v=(0.17，0.22，0.28，0.30，0.03) （13）

如式（13）所示，根据以上结果可以得出：该装配式住宅项目的安全性等级一级到五级程度数值分别为0.17、0.22、0.28、0.30以及0.03。根据最大的隶属度原理可以得出该装配式建筑住宅项目最大程度值为0.30，等级为四级，说明该项目安全风险处在比较安全的等级[6]。

4 结果分析

根据上述装配式建筑住宅项目安全性评估的结论可以分析出，虽然该案例项目受到多方面安全风险因素的影响，但安全性仍处在比较安全的等级[7]。从权重的角度分析，经过十位建筑专业相关专家的打分，最终得出在准测层的五个因素指标中人的因素对装配式住宅施工安全性影响最大，在人的因素指标层中人员的技术水平安全影响最大；除此之外，吊装环境、安全培训等也是安全影响的主要因素，因此在装配式建筑住宅项目施工过程中要加强这些重点因素的管理。

根据评价得出的数值可以看出最高的影响因素集中安全性在“四级”程度上[8]，整体处在比较安全的层面。但是从模糊评价矩阵中可以看出评价等级中安全数值一部分都是零，说明离比较安全的状态还有一定的距离。