基于装配式建筑施工的安全评测体系分析

洪孝路，赵宇 （中国水利水电第十一工程局有限公司，河南 郑州 450001）

0 引言

传统的现浇混凝土施工有着效率低、环境污染大、工期长等缺点，近年来，建筑行业的转型和现代化使工业发展将会成为主流。虽然装配式建筑的效益很明显，大大缩短施工时间，减少施工浪费等优势，国家也出台了一系列政策来鼓励装配式建筑的发展，但具体的效果并不是那么的明显，建成后对其不满意的也颇多，技术不成熟，管理经验不先进，成本较高等问题也变得十分突出。相对现浇混凝土工程，装配式建筑的施工现场工作人员数量减少，现场湿作业工序较少。但现场预制构件堆放较多，垂直运输和结构安装精度的要求较高，构件吊装难度大，施工过程的安全隐患明显，事故发生概率也随之增大。

目前，建筑安全法规和建筑施工标准在我国已经拥有一套完整的体系和制度，在施工现场，要求严格按照各项规程进行施工，当然，装配式建筑也不例外，例如，2017年国家实施了《装配式建筑评价标准》（GB/T51129-2017）以及《装配式混凝土建筑技术标准》（GB/T51231-2016）等一系列针对装配式建筑施工的法规条例，规范了装配式建筑的设计标准、施工以及验收标准等。

1 装配式建筑施工的安全评测模型

装配式建筑属于预制结构，与传统的现浇结构不同，装配式建筑在施工环节需要考量更多的安全因素，对于构件的生产，运输，堆放、吊装等均应该包含在装配式建筑安全评测中，影响装配式建筑施工安全影响因素繁多。根据现有的规范和实际施工概况，本文对装配式建筑施工的安全评测给予量化。建立目标层、准则层、方案层三个层次。本文构建装配式建筑施工安全的评测体系，依据科学性，全面性，独立性等原则进行指标的选取。方案层、准则层如表1所示。

装配式建筑施工的安全评测体系 表1

目标层：装配式建筑施工安全评测。

准则层（目标的影响因素）：U1为施工设备和技术因素、U2为施工管理因素、U3为环境因素、U4为人为因素。

2 装配式建筑施工的安全评测体系

2.1 施工设备和技术因素

施工设备影响着现场操作人员的安全，在预制装配式结构中，构件的体积和质量较大，操作难度系数高，一旦设备由于年久失修或者维护不当不仅会造成严重的经济损失，影响施工进度，庞大设备和构件的掉落是造成结构和人员安全的重要隐患。

2.2 施工管理因素

装配式建筑施工现场构件和施工机具的种类和数量较多，人员工种繁多，专业素养参差不齐，从施工管理角度，尤其是对人员安全的培训等方面，装配式建筑施工面对着巨大的挑战，更需要科学的施工管理。

2.3 环境因素

预制构件的吊装对环境的影响尤为重要，特别是在雨天和大风天气，吊装作业会直接影响施工安全，尤其是面对恶劣天气，安全事故发生的概率较高。有时为了赶工期夜间施工也是不可避免的，这样对作业人员的影响会较大，尤其是对吊装人员。其次运输环境除了对工期有影响外，由于构件在进入工作状态前，尽量不要承受不必要的荷载，因此复杂的运输环境会影响构件的质量，较大的构件在城市运输过程中也可能会造成交通阻塞等现象。

2.4 人为因素

施工安全与人的关系是密不可分的，尤其是施工条件复杂的装配式建筑施工中，施工人员的技术水平、施工人员的责任意识、安全意识都是保证人员安全的重要因素。

3 基于Matlab的模型建立与求解

3.1 评测模型的建立

各层之间的结构能够表示因素之间的关系，但是每层中的各个因素对目标的影响所占比例不完全相同，确定各个因素的比例或者权值，即为比较n个因子X={x1,…,xn}对因素Z的影响程度。Saaty等人提出将因子进行两两对比，建成比对矩阵的方法。也就是说，每一次都选取两个因素xi与xj，用aij来表达xi与xj对Z影响程度的比例，用矩阵P=(aij)n×n表示，即为Z−X之间的判断矩阵。从矩阵中可以看出，若xi与xj对Z影响的比例为aij，那么xj与xi对Z影响的比例为。

如果矩阵P=(aij)n×n满足aji>0并且，那么矩阵P为正互反矩阵。aji值的确定可以根据标度值表，矩阵P所对应的特征值的最大值Pmax的特征向量W。

3.2 准则层判断矩阵的求解

构造准则层的判断矩阵：

3.3 方案层判断矩阵的建立与求解

构造施工设备和技术因素方案层u11、u12、u13的判断矩阵：

构造施工管理因素方案层u21、u22、u23的判断矩阵：

构造环境因素方案层u31、u32的判断矩阵：，其最大特征值：，特征向量：A3=(0.86 0.14)。

4 模型的检验

通过归一化也就是相同层次的对应元素对于上一层次某因素重要比较的排序权值，这个过程叫做层次单排序。虽然这个过程可以减少其他因素的干扰，但是在综合对比结果时不可避免地会出现不一致。若对比结果都一致，那么矩阵P的因素还需要满足：

满足上式的正互反矩阵就即为一致矩阵。想要判断矩阵P能否被接受，必须验证矩阵P的不一致性是否超出要求。转置矩阵PT为一致矩阵。矩阵P的任意两行成比例，且因子大于0，于是rank(A)=1，列与此相同。P中λmax=n，n为矩阵P的阶数。矩阵的其他特征根为0。

λmax对应的特征向量W=(w1,…,wn)T，则

P是n阶正互反矩阵，当它为一致矩阵时，当且仅当λmax=n并且当P不一致时，则λmax>n。据此，通过λmax与n的关系检验P是不是一致矩阵。计算一致性目标CI：

与CI相对应的平均随机一致性指标RI，RI值见表2。

RI值 表2

RI值是基于样本矩阵得到的。随机从1～9和其倒数中挑算数字构造正互反矩阵，求取最大特征根的平均值λ′max，并且定义：

求解一致性比例CR：

当CR<0.10时，判断矩阵的一致性即为通过，反之，对其做出调整。装配式建筑施工的安全评测体系的一致性检验结果，如表3所示，其一致性结果均通过。

指标层一致性检验结果 表3

5 结论

为了确定各因素对装配式建筑施工的安全评测的权值影响，本文建立有关装配式建筑施工安全评估下施工设备和技术因素、施工管理因素、环境因素、人为因素一级指标和所属的11个二级指标。施工设备和技术因素所占权重26%，施工管理因素所占权重77%，环境因素所占权重41%，人为因素所占权重41%。其中关乎装配式建筑施工安全的主要指标在于施工的管理。该评测模型求解合理，脉络清晰，可以全面准确地分析影响指标。