装配式建筑工程施工质量控制研究

徐冬梅

（辽宁工业大学，辽宁 锦州 121001）

据统计自2014年开始，中国装配式建筑占比持续上升，截至2020年，其建筑面积达6.3亿m2，较2019年增长了50%，已超额完成目标。但是该成绩相比世界上70%的国家的渗透率存在较大的差距。加之国内建筑行业劳动力短缺及开发成本的上升，装配式建筑的相对优势在进一步扩大。虽然装配式建筑具有成本较高、抗震性差、参与方多及施工过程复杂等特点，但是环保节能、预制构件可量产、施工周期较短确是其最大的特点，对于建筑行业的发展具有重要意义。

在装配式建筑施工质量控制问题研究方面，田紫鸢等认为从业人员素质、专业技术人才匮乏及管理人员等是影响施工质量控制的根本原因。王爽等针对施工质量分为施工前、施工中与施工后3个部分建立评价指标体系，得出的结论是良好的装配式建筑施工质量控制需要这三者的协同，某一项出了问题，则会功亏一篑。钟春玲等从构建要素、装配准备、装配过程与装配验收4个阶段验证了C-OWA与向量夹角余弦的结合在装配式建筑施工质量评价的实际意义。国外学者Sunkuk Kim，Jeong Tai Kim等一方面谈到了使用钢截面的预制混凝土结构的质量先进性，另一方面结合预制混凝土框架材料、施工及结构等方面的复杂性研讨出了预制凝土框架的嵌入节能方案；de Lima Araújo Daniel等学者通过两步牛腿计算模型与分析模型证实了两步牛腿法可以提高预制混凝土结构的工业化生产，减少模板中的开口和切口；Sheryl Staub-French等通过在3D-BIM技术的基础上增加了进度项，很好地实现了施工进度的情景模拟，此举措为有效提升装配式建筑施工质量做出了重大突破。Ali和Amin通过实践证明了BIM技术与RFID技术的结合可提升PC构件等信息的留存率；Mohammad Fadhil Mohammad认为政策、施工技术、管理人才、检查制度和应急机制等均是影响装配式建筑施工质量的因素；Faridah Ismail也从人—材—机3方面分析了装配式建筑施工质量的影响因素，同时认为在具备良好的施工基础后，需要有项目团队的有效配合。

本文在充分考虑装配式建筑的特点基础上，引入WSR理论（“物理—事理—人理”的简称），从“物理、事理、人理”3个方面系统化与条理化地梳理施工产品、过程与人员之间的相互作用关系，由此建立施工质量的综合评价体系，结合OWA-耦合度进行相关影响因素的定量化研究，实现对装配式建筑施工质量的客观评价，最后据此提出相关控制建议。

1 装配式建筑施工质量控制评价指标体系建立

1.1 基于WSR理论的相互作用分析

WSR理论是一种系统的方法论，又是一种解决复杂问题的重要工具。其理念认为虽然有一些方法可以从事理表明与物理结构上分析存在可行性，但是最终实践确实不尽如人意，由此看来忽视了人理的后果则是事倍功半的。那么对于装配式建筑施工质量控制评价而言，其整体施工的组成由施工产品、施工活动与施工人员3方面要素组成，且任何一项的缺失必然会造成最终效果的失真与失败。因此，需要考虑三者的相互作用关系，选取完整的指标，从而建立完善的评价体系。三者的相互作用关系如图1所示。

基于WSR理论，施工产品、人员及活动之间存在内在联系，三者相互影响、相互促进，又相互制约，构成了施工质量控制的闭环体系，实现三者高度的耦合协调是保证施工质量的关键。从本质上讲，施工是一项系统的管理工程（表1），其最终的质量如何，一定是取决于施工人员、产品与活动的具体操作。具体的施工目标产出了施工产品，而产品对施工人员具有一定的约束性与引导性，施工活动恰恰是满足了以上二者才可发生，因此利用“物理—事理—人理”方法的思想与装配式建筑施工质量控制的内涵有着天然的契合性，并且该方法也遵循PDCA（计划plan、执行do、检查check、处理act）循环程序，经过循环检验为最终的施工质量控制提供有效思路。

表1 基于WSR理论的装配式建筑施工质量系统

1.2 建立评价指标体系

根据WSR方法，从“物理—事理—人理”，即：施工产品、施工过程和施工人员3个维度进行评价指标体系的建立。首先通过问卷调查、专家访谈及专业人员求证，得到最终的初始评价指标；其次通过查找文献与获取根据，对初始指标进行筛选；最后根据装配式建筑施工质量控制的实际要求与规范，得到了23个二级评价指标，具体见表2。

表2 基于WSR方法的评价指标体系

2 装配式建筑施工质量控制评价模型构建

2.1 OWA算子赋权

在以往的装配式建筑施工质量控制研究中，学者大多采用层次分析法（AHP），但是从唐溢的结论中看出，虽然从施工事前、事中与事后3个阶段强调了技术、人员与施工准备的重要性，也提出了一些优化建议，但是主观性较强。因此，本次研究选用了具有较强客观性的OWA算子赋权法，具体赋权步骤如下。

第一步：首先邀请多位相关专家，对施工产品、过程与人员中同层次的二级指标进行重要程度打分（α1，α2，α3，…，αn），并进行降序排序，结果集结为（b1，b2，b3，…，bn）。

第二步：利用组合数设计得到数据b1的权重

第三步：对决策数据进行赋权，得出指标因素的权重ω′i，其具体权重公式为

第四步：计算最终的指标因素相对权重值，具体公式为

2.2 构建耦合协调性模型

耦合度通常用来描述各影响因素之间的相互作用关系，而其协调性指的是各因素之间相互作用关系在作业或发展过程中的协调性如何。那么由于装配式建筑受到施工产品、施工过程及施工人员等因素协调性的影响，因此本研究从“物理—事理—人理”的耦合度协调度对具体的施工质量进行评价，并据此评价结果提出相应施工质量控制建议，实现对装配式施工质量的科学控制。从WSR的角度分析，首先需要结合装配式建筑产品的质量、施工过程的有序程度及施工人员的作业协调性3个方面进行模糊评价，并进行模糊评语的划分，即：V=[v1，v2，v3，v4]，其代表的质量程度为高、较高、一般及低，每个评价区间对应1个评价结果，评价区间的模糊测度阈值M=[0.95，0.80，0.80，0.60，0.25]，具体评分区间可见表3。

表3 模糊评价区间

其次针对表2中的二级指标构建m×n的模糊评价矩阵R1，具体如下：

再次将ωi与R1的结果合成综合矩阵Bi，具体公式如下

再次将表2中的一级指标矩阵与模糊测度阈值M进行合成得到一级指标（施工产品、施工过程及施工人员）的模糊评估值，具体公式如下所示

再次计算指标的耦合度，其公式如下所示

最后计算指标的耦合协调度，具体公式如下

式中：D为耦合协调度；T为综合效益；f（x）为施工产品的价值，α为该权重；g（x）为施工过程的有序度，β为该权重；h（x）为施工人员的协调度；γ为该权重。

构建完评价模型后，需要针对施工产品、施工过程及施工人员的耦合协调程度进行定量化评价，其评价标准见表4。

表4 装配式建筑施工质量评价标准

3 装配式建筑施工质量控制实证分析

3.1 案例介绍

该案例选取了辽宁省某市区居民楼中的一栋楼，该建筑物共计26层，地上24层，地下2层，建筑面积约10 680.56 m2，采用的是剪力墙结构，实际工期为2a，属于装配式建筑项目。为了验证该项目所构建的装配式建筑施工质量如何，融入耦合性协调度的评价，并提出有效控制建议。

3.2 计算指标权重

基于上文中OWA算子赋权，首先选取一级指标W1中的6个二级指标的权重为例，得到的具体指标赋权数据见表5。

表5 专家评分表

由表5可知，运用OWA算子进行指标赋权，专家打分结果降序排序得到b=（4.5，4.5，4.5，4.0，4.0，4.0），那么根据公式（1）与公式（2）得到W1中的6个指标ω′11，ω′12，ω′13，ω′14，ω′15，ω′16的 权 重 值 为4.312 5，4.312 5，4.093 7，4.000，4.156 3，4.265 7。随后根据式（3）进行二级指标权重向量的归一化，得出的结果为ωW1=（0.172，0.172，0.163，0.159，0.165，0.169）；ωW2=（0.114，0.111，0.109，0.108，0.117，0.106，0.105，0.118，0.112）；ωW3=（0.132，0.129，0.133，0.142，0.135，0.131，0.128，0.140），确定的一级指标权重为α=0.428，β=0.254，γ=0.318。

3.3 计算耦合协调度

通过对专家与相关学者进行调研，根据“高、较高、一般、低”四个评价标准构建模糊矩阵，具体如下

根据公式（4）合成模糊综合评估矩阵，具体结果为：BW1=W1×Rw1=[0.458 0.418 0.110 0.017]；BW2=W2×Rw2=[0.430 0.410 0.142 0.053]；BW3=W3×Rw3=[0.404 0.453 0.174 0.047]。

根据公式（5）进行矩阵合成，得到施工产品的质量，由此确定一级指标的模糊值，具体结果为f（x）=同理可得g（x）=BW2×M=8.349 5；h（x）=BW3×M=8.623 5。

根据式（6）计算的指标耦合度为

那么根据公式（7）得到的指标耦合协调度为

T=αf（x）+βg（x）+γh（x）=0.428×8.397 5+0.245×8.349 5+0.318×8.623 5=0.3820。

将T标准化后得到的T*=8.382 0/10=0.838 2，因此得到最终的耦合协调度为

据以上计算过程同理可得，得出施工过程与施工人员的最终耦合协调性为

4 结论与建议

本文基于装配式建筑的特点，并充分参考了大量相关文献之后采用WSR的“物理—事理—人理”思想，分别从施工人员、施工产品及施工过程3个维度梳理了影响装配式建筑施工质量控制的23个影响因素，由此构建了装配式建筑评价体系模型，通过OWA算子赋权有效避免了主观赋权产生的不利影响。

4.1 结论

最终结合实证分析的结果：施工产品DW落在了[0.9-1.0]之间，其耦合协调性表现为“优”，但是施工过程DS与施工人员DR都落在了[0.7-0.9）之间，表示“事理—人理”的耦合协调性存在不足之处，造成此结果的原因可能是由于装配式建筑施工对施工过程的有序性与精准度要求较高，其配吊难度相对较大，这就给施工人员造成了很大的施工难度，因此对于提升施工人员的整体素质与其群体的协调性要求是保障施工质量的有效途径。

4.2 建议

由于装配式建筑的预制构件吊装的难度较大，且要求的精准度较高，因此结合研究结果提出的建议是，一方面针对施工人员来讲，需要结合项目具体用人标准与数量，细化每个施工节点的人数，达到最优化的人员配置与效果；还应不断地加强对施工作业人员进行实例培训，制定相关施工作业管理规定，落实责任制，以此激励施工人员专业素质的提升，达到有效控制装配式建筑施工质量。另一方面，在管理方面，应建立完整的管理系统，各个任务要明确到个人，并培养在职员工的敬业意识。各部门之间若发现问题应及时交流，及时消除潜在的隐患。必要的话可以建立专门的监督小组，监督施工质量和各部门是否在履行本职工作。也可以建立一定的奖罚措施用来激发员工的工作热情，对于优秀的员工给予一定的奖励，表现差的员工给予相对应的处罚。在整个项目施工的过程中，完善的管理系统是保证项目有序顺利进行的重要条件。