基于熵权模糊综合评价法的装配式建筑施工风险评价

高先务，汪 军，管杜娟

（安徽建筑大学经济与管理学院，安徽合肥 230022）

在现代化的建筑领域，装配式建筑结构是一种比较新型的现代化建筑结构模式，和传统的现浇式建筑方式有很大的不同，呈现出更加显著的优势。这种新型建筑生产模式具有工程周期短，能源消耗低等特点，符合现行的绿色发展理念，适应我国建筑产业转型和发展的需求。2017 年，住建部和城乡建设部发布《“十三五”装配式建筑行动方案》等文件，要求到十三五末全国装配式建筑占新建建筑的比例达15%以上[1]。然而，目前我国装配式建筑体系的发展尚处于不断摸索阶段，在实际的施工过程中其技术不够成熟、应用风险系数大、各工种交叉作业等问题比较突出，存在着大量的风险隐患，致使施工风险问题一直是建筑工业化进程中尚需解决的重点问题，因此装配式建筑的施工风险评估与影响因素分析成为当前学者研究的重点。

近些年来，国内外众多学者对装配式建筑施工进行了深入的探究。袁晓[2]等人运用未知测度理论与博弈论相结合的方法对装配式建筑施工过程中的风险进行评价，为装配式建筑施工管理提供参考。李德智[3]运用解释结构方程对如何推广装配式建筑进行了研究，确定了根本性、直接性和间接性的三大影响推广的关键因素。常春光[4]通过介绍BIM 等信息技术在装配式建筑实际施工中的应用，指出信息技术对装配式建筑的重要性。田黎[5]等应用风险矩阵评价方法，在风险分析识别和检测评估的基础上构建了全面系统的风险管理体系。此外部分学者还通过传统建筑“4M1E”的分类方法对装配式建筑进行了研究[6-7]。ARASHPOUR[8]等人对影响装配式建筑施工现场以及非施工现场的因素进行了研究，并提出装配式建筑风险因素整体分析方法。WITANY[9]等人利用层次分析理论和模糊数理论系统研究了影响项目施工的因素，从而判断项目的风险是否存在，并对所存在的风险提出精准的防范策略。

梳理以上文献可以发现，大多数学者都以不同视角采用不同方法对装配式建筑施工风险进行评估控制。但目前我国装配式建筑施工风险研究水平尚有不足，装配式建筑的施工风险评价体系还不够完善。因此采用熵权法和模糊综合评价法相结合的方法，构建了装配式建筑施工风险评价模型，并对中建某局装配式建筑项目进行实证分析，对装配式建筑施工风险评价有一定的现实意义。

1 装配式建筑施工风险评价指标体系

1.1 构建指标体系的基本原则

装配式建筑施工风险评价指标应当依据以下原则选取：

（1）科学性原则

该评价体系指标的选取以科学理论为依据，并结合装配式建筑的特点，选取每一指标应能客观真实地反映装配式建筑施工阶段遇到的主要风险问题。

（2）系统性原则

选取的指标必须以整个系统的优化为导向，不仅要目标一致，而且要层次清晰，结构合理。

（3）可比性原则

装配式建筑施工风险评估指标所表达的含义明确，范围一致，计算方法统一，处于同一层次的指标可相互比较，使不同项目的评估结果具有可比性。

（4）全面性与典型性原则

选择的指标不仅能反映装配式建筑整个施工阶段的基本方面，而且要选择在各方面具有典型代表的指标，可提高评估结果的准确性。

1.2 构建装配式建筑施工风险指标体系

通过对现有文献的分析，同时对装配式建筑领域专家的咨询意见进行汇总整理，总结出我国装配式建筑施工阶段中管理风险、人为风险、技术风险和环境风险为主要的风险类型。因此，在遵循指标体系构建原则的基础上，构建了合理的装配式建筑施工风险评价指标体系，具体见表1。

表1 装配式建筑施工风险评价指标体系

1.3 风险因素分析

（1）人为风险因素

人为风险因素是指由于施工人员或管理人员的态度与行为等个人原因导致的失误所带来的风险因素。如现行的建筑工人对装配式建筑施工技术掌握程度不高以及技术培训不足，从而无法满足其技术要求；对安全不够重视，为了施工的便利性常常不遵守安全操作规范；工作散漫消极，精神状态不佳等。

（2）管理风险因素

管理风险因素是指管理运行过程中由于认知能力的不足，没有严格实施规范管理所导致的风险因素。如管理人员能力偏弱、安全防护措施匮乏、安全管理制度不够合理、人员执行不到位、预制构件随意堆放等方面的风险。

（3）环境风险因素

环境风险因素是指在施工过程中工程本身所处自然条件、地理方位、工作条件以及国家政策等错综复杂的环境所带来的风险因素。如遭遇暴风雨等自然灾害、施工现场照明状况不良、设备布置的杂乱无章、预制构件运输道路不平、市场经济及政策的环境等。

（4）技术风险因素

技术风险因素是指在施工中由于各项技术尚未成熟或者技术操作不合理所带来的风险[10]。如预制构件的定位不准确将会导致其无法准确进行拼接；安全检测不到位会给建筑物留下安全隐患；构件节点连接处理不佳会造成坍塌；吊装技术不成熟会造成构件的损坏；施工方案设计影响工程的顺利进行等。

2 装配式建筑项目施工风险评价模型

2.1 熵权模糊综合评价法理论

装配式建筑施工风险由众多相互影响的风险组成，且在实际施工中各风险因素之间紧密联系、关系模糊，难以识别，对施工的影响程度难以准确确定。将采用熵权法和模糊综合评价相结合进行分析评价。熵权法是一种依据指标的变异性传递程度来确定指标权重的方法。熵在信息论中用来衡量系统的紊乱程度，若系统愈紊乱，则相应的熵值愈大，反之，则相应的熵值愈小[11]。运用熵权法可对指标的主观评分进行修正，所确定的指标更加客观合理。模糊综合评价法是一种以模糊数学理论为基础，将一些模糊不明、本身较难定量的因素定量表达，通过数学方法进行计算分析，得到精确评价结果的综合评价方法[12]。模糊综合评价法具有清晰准确和系统性强的特性，适用于处理各种边际不清、难以量化的非定性问题。因此，将两种方法相结合可提高评判结果的准确性。

2.2 构建装配式建筑施工风险指标评价模型

（1）建立因素集

设立目标层为装配式建筑施工风险C,m 个一级指标C=(C1,C2…Cm)，其中，Ci表示一级指标中第i个指标。n个二级指标Ci=(Ci1,Ci2…Cin)，其中，Cij表示第i个一级指标中的第个j二级指标。

（2）建立评价集

评价集是参与评价主体的评价等级集合V，将装配式建筑施工风险评语集合分为五个等级，即V={V1,V2,V3,V4,V5}={低 ,较低,一般,较高,高}，为了对评价因子进行量化，设置评语等级参数，具体见表2。

表2 评价等级参数

（3）建立m×n原始矩阵C=(rij)m×n

式中，rij表示第j个评价人对第i个指标做出的评价。

（4）建立隶属度矩阵

计算各因子隶属度，构建模糊关系矩阵P，如下：

其中，pij表示指标ci被评为Vj的隶属程度。表示评价指标ci评为Vj等级的人数，n为参与评估的总人数。

（5）根据熵原理，确定各指标信息熵Hj

其中，k=(lnn)-1，Hj∈(0,1)，Hj是第j个指标的熵值；当Pij=0时，PijlnPij=0。

（6）计算各指标的熵权Wi

（7）模糊综合评价

根据因素权重向量W与模糊矩阵P，得到评价向量B，即：

3 实证分析

以某集体宿舍楼建筑工程项目为例，该工程由中建某局承担，总建筑面积约49 761.5m2，地上最高30 层，设计有570 个房间，地下两层以及地上1～3 层采用现浇式剪力墙结构，四层以上采用全装配式剪力墙结构。向该项目的管理人员、施工人员以及装配式建筑方面的专家发放问卷，问卷采用李克特五级量表，分别对应1～5 分，对装配式建筑施工风险评价体系各二级指标的风险影响程度进行打分。本次回收问卷总计320 份，得到有效问卷292 份，有效回收率为91%。将回收的有效评分问卷进行整理归类，具体见表3。

表3 装配式建筑施工风险评价因素影响程度调查表

3.1 信度效度检验

（1）信度检验

信度检验是指对同一对象反复以相同的方法进行检测，其测验的结果相一致性程度越高，信度越大，检测效果就越好。通常效度检验借助Cronbach’s Alpha 系数来验证。当Cronbach’s Alpha 的系数在0.5～0.6 时效果最差;0.6～0.7 时效果较差;当0.7～0.8 时效果一般；0.8～0.9 时效果较好;0.9 以上效果非常好[13]。运用SPSS22.0软件进行分析，得到调查问卷整体的Cronbach’s Alpha值为0.971，人为风险因素表的Cronbach’s Alpha值为0.889，管理风险因素的Cronbach’s Alpha 值为0.883，环境风险因素的Cronbach’s Alpha 值为0.888，技术风险因素的Cronbach’s Alpha 值为0.908，表明调查问卷具有非常理想的信度。

（2）效度分析

效度用于测验测量结果与预测变量特征的匹配程度，效度越大表明测量结果与真实状况越相符，效果也越好。同样运用SPSS22.0 软件进行KMO 和Bartlett’s 球形检验。表4 中KMO 和Bartlett’s 球 形检验结果显示，KMO 值为0.982，Bartlett’s 检验值为4 416.256，且对应的显著性为0.000，表明存在 显著性差异，该数据效度较高。

3.2 熵权法确定指标权重

利用隶属度函数计算隶属度，将以上数据做进一步处理，其结果见表4。

表4 装配式建筑施工风险综合评价结果

按照公式（3）可知：

同理，可以计算出其他熵值:

按照公式(4)可知

同理，可以计算出其他熵权:

由此可以得到一级指标权重：

3.3 模糊综合评价

根据上述计算结果进行一级模糊综合评价，得到人为因素、管理因素、环境因素、技术因素的模糊综合评价结果。

按照公式(5)可知：

根据一级模糊综合评价计算结果，对最终目标进行二级模糊综合评价。由前文的一级评价结果可知：

结合以上数据，利用等级矩阵V=(10,30,50,70,90)对综合评价结果进行量化，从而得出模糊综合评价值。

一级评价指标人为因素、管理因素、环境因素、技术因素的评价值分别为：

同理装配式建筑施工风险综合评价值为：

通过以上分析结果可知，该装配式建筑项目施工风险综合评价结果为42，根据风险等级划分标准表明装配式建筑项目施工风险处于一般等级，表明该项目在施工阶段的风险的应对能力有不足之处，需要进一步提高。在一级指标下，预制构件吊装技术、施工人员的技术水平、施工现场的环境、安全管理制度四个二级指标所占评价指标的权重较大，表明该其对该项目施工阶段风险影响程度较高。根据一级指标综合评价结果显示，环境因素处于较低风险等级，说明该项目受环境因素影响程度小，但在实际施工过程中乃不能忽略，而人为风险因素、管理因素、技术因素处于一般风险等级，则表明这三个风险因素很大程度上决定了装配式建筑项目施工风险所处的水平，因此该项目应该对这三个方面风险应重点管控。

4 风险应对措施与建议

综上所述，技术风险、人为风险、管理风险三项指标对该项目施工风险的影响程度较大，而环境风险是该项目中影响程度相对最低的一项指标。因此针对以上风险因素应采取防范措施以控制和避免施工风险。

（1）技术风险控制

将信息技术引入装配式建筑施工作业中，利用BIM 技术的3D 可视化和碰撞检测技术对预制构件吊装方案进行模拟，通过模拟对原方案不断优化，可以避免由构件、机械和人员操作冲突引发的施工风险；加强建筑结构的安全检测技术，通过布置在预制构件和吊装机械上的力学传感器，结合计算机编程对预制构件以及整体建筑结构的安全状态进行动态计算分析，实现对施工的全过程的安全风险进行实时监测，从而使工程的质量和安全得以保证；在预制装配式应用的过程中，连接技术是确保其呈现出显著的受力性能和抗震性能的关键，因此连接技术对装配式建筑结构工程是至关重要的。可采用国外先进成熟的剪力墙环筋扣合技术，可以很好地改善预制构件连接牢固性。

(2)人为风险控制

要对施工人员定期开展文化和安全教育，增强施工人员的文化素质以及安全意识；聘请经验丰富的相关专家学者对施工技能进行专业化培训，提高施工人员的专业实践能力；增强施工人员对新技术与新设备的熟知并运用，提升规范操作理念，防止由于人员操作不当而导致的工程事故。由于施工员工的培训是长久的历程，因此还要实施考核制度，以此来检验施工人员对于培训内容和专业技能的掌握程度。

(3)管理风险控制

要建立起相关的安全施工责任制度，将各自的工作职责进行明确的划分，工作划分主要按照科学合理的方式开展，并且在工程的开展过程中融合使用奖罚制度；预制构件严格按照构件存放方案进行现场存放，采用专业的放置架，并做好支撑防护措施；做好施工现场的安全防护措施，在施工中佩戴好防护服、安全帽等防护用具，增强施工人员的自我防护能力，从而减小由安全引起的施工风险。

(4)环境风险控制

要对自然环境密切关注，恶劣天气会对预制构件的堆放及吊装作业产生严重的影响，因此通过对环境信息的实时了解以便于及时采取措施来规避由于自然环境造成的危害。此外，对于施工现场的作业环境，要安排人员定期检查，排除隐患，保证工程顺利进行。由于我国装配式建筑发展较晚，施工相关的法律法规较少，因此需要政府相关部门及时制定相关政策来对法律制度体系进行完善。

5 结语

建筑事故频发，阻碍装配式建筑发展的步伐，而研究建筑施工相关影响因素对装配式建筑的全面推广有着重要意义。提出了基于熵权理论与模糊综合评价法相结合，并用于装配式建筑项目施工风险评价。利用熵权法确定风险因素权重，克服了人为主观因素的影响，使得权重更加客观合理，有效地解决了权重分配困难的问题，模糊综合评价法很好地处理风险因素众多且具有多重性和模糊性、传统评价方法很难做到准确评估的问题。通过以中铁某局装配式建筑为例进行实证分析，结果表明该模型能够准确地反映装配式建筑施工风险水平，证明了其有效性及合理性。本研究采用的方法为以后装配式建筑施工风险评价提拱了新思路。