基于改进组合赋权法的装配式建筑安全评价研究

李贝贝

(广州华立科技职业学院， 城建学院， 广东， 广州 511325)

0 引言

在工地连接工厂预制构件组装成的建筑为装配式建筑，该类型建筑具有标准化作业、施工周期短、节能环保等优势[1]。因此，近年来装配式建筑在行业内所占的比例逐年提升。

我国装配式建筑发展较晚，技术标准与政府支持力度均存在一定不足[2]，导致实际工程内质量把控规范性相对较差，由此造成装配式建筑工程易产生不同程度的安全事故。在此环境下，研究一种有效的装配式建筑安全评价方法具有重要意义。针对以往评价方法中评价指标的复杂性与模糊性问题[3]，提出改进组合赋权法的装配式建筑安全评价方法，获取准确评价结果，提升装配式建筑应用安全。

1 改进组合赋权法的装配式建筑安全评价方法

1.1 安全评价指标体系构建

装配式建筑施工过程环境复杂，需利用高空作业等技术进行施工，考虑不同因素的交叉影响，令装配式建筑安全的影响因素具有多样复杂性[4]。物理-事理-人理(WSR)方法论以系统科学为基础[5]，从多角度、多层次、多维度出发构建评价指标体系，评价装配式建筑安全性。利用WSR方法论构建评价指标体系的详细过程如下:

(1) 分析装配式建筑特点，参考建筑施工相关标准，确定影响装配式建筑安全的主要因素。

(2) 利用WSR方法论分析各主要影响因素，依照物理-事理-人理分类处理各主要影响因素，确定初始评价指标。评价指标体系内的物理因素所描述的是装配式建筑施工过程中客观存在的不同物质[6]，可概括为设备及材料因素与环境因素两方面；事理因素所描述的是针对客观存在的安全事故条件下可通过科学方式实现管控，利用最低的投入实现建筑最佳安全状态，可概括为工艺技术因素与管理因素两方面；人理因素所描述的是人类间的相关性与变换过程，可定义为人员因素。

(3) 利用德尔菲法确定由物理、事理、人理等因素构成的装配式建筑安全评价指标体系，如图1所示。

图1 装配式建筑安全评价指标体系

1.2 安全风险等级划分

根据现行的国家规范[7]，结合评价要求，将安全评价指标体系内各评价指标划分为5个等级，分别用A～E级表示。

(1) A级表示高安全等级，分值范围在90～100，说明装配式建筑安全风险等级极低，可忽略不计，无须进行风险管理。

(2) B级表示较高安全等级，分值范围在80～89，说明装配式建筑安全风险等级较低，在可允许范围内，需引起相关人员关注，采用一定措施进行风险管理。

(3) C级表示中等安全等级，分值范围在70～79，说明装配式建筑安全风险等级一般，需引起相关人员重视，通过监控制定相应风险管理措施。

(4) D级表示较低安全等级，分值范围在60～69，说明装配式建筑安全风险较高，一旦出现安全事故将对装配式建筑安全产生重要影响，有必要制定加强风险监控力度与预警机制，制定有针对性的风险管控措施。

(5) E级表示低安全等级，分值范围在0～59，说明装配式建筑安全风险极高，风险属于不可接受范围，必须实施风险规避与整改措施。

1.3 指标权重计算

计算装配式建筑安全评价指标体系内各指标权重时，采用改进组合赋权法，选取灰色关联度组合赋权法对主观赋权与客观赋权的权值进行重组，得到综合权重，避免产生单一赋权法的缺陷。

1.3.1 确定主观权重

利用相关的方法获取专家对不同评价指标的权重进行赋权的方式即主观赋权[8]。为了提升主观权重的准确性，同时考虑主观赋权法的逻辑性，结合装配式建筑安全评价指标体系内双层次多指标特征，选用专家经验法和序列关系分析法进行主观赋权，所得权重分别表示为w(1)和w(2)。

(1) 专家经验法。选取装配式建筑领域方面专家对指标体系内不同评价指标打分进行主观赋权。

(1)

(2)

1.3.2 确定客观权重

依照初始数据间的相关性，利用数学方法确定权重，即客观赋权法[9]，该类赋权法不依赖于人类主观判断，数学理论依据较强。考虑装配式建筑安全评价的目的是以综合最佳为决策目标[10]，因此客观赋权法选用熵值法与标准离差法，两者的权重分别表示为w3和w4。

(1) 标准离差法。利用式(3)计算指标体系内第j项指标的权重wj：

(3)

式中，σj表示第j项指标的标准差，计算公式如下：

(4)

式中，E(yj)表示第j项指标的数学期望。

(2) 熵值法。构建决策矩阵：

(5)

式中，yij表示第j个指标下第i位专家的计分值，由此得到第j个指标的权重为

(6)

1.3.3 一致性检验

针对以上2种主观赋权方法和2种客观赋权方法的权重构建判断矩阵，计算判断矩阵的特征值与特征向量，在此基础上计算判断矩阵的一致性比例。通过一致性检验选择组合赋权方法，防止因一致性问题导致的评价误差[11]。

1.3.4 组合赋权

在各赋权方法满意度一致的条件下，可通过算数均值法实现组合赋权。但在实际应用过程中，受人为因素影响，各赋权方法满意度无法达到一致[12]，在此条件下通过算术均值法实现组合赋权将导致显著错误，影响最终评价精度。因此，采用灰关联度组合赋权方法获取综合权重。利用灰关联度改进组合赋权法，获取综合权重的具体步骤如下：

步骤1 利用式(7)确定不同赋权方法之间的灰关联度：

(7)

利用式(8)可以得到第i个方法与第k个方法间的关联度：

(8)

步骤2σuv表示4种赋权方法的6个关联度计算结果中的最大值，对比u、v两个赋权方法同其他赋权方法关联度，依照关联度高低排序，确定两者内关联度较高的赋权方法[13]。若确定的方法为v，表示v方法是4种赋权方法内一致性最高的方法，v方法与剩余3种方法的灰关联度可构成向量σv=(σ1v,σ2v,…,σiv)。

步骤3 均一化处理σv：

(9)

步骤4θ表示组合权重向量，利用式(10)确定θ：

(10)

1.4 综合评价

采用式(11)确定专家对某一级别指标的评分：

(11)

利用上述过程确定全部一致指标的得分，由此获取装配式建筑安全的评价结果。

2 具体实例结果与分析

选取某著名建筑项目中的7～15号高层住宅为研究对象。研究对象由预制构件在工地装配而成，为标准装配式建筑。针对7号研究对象，采用本文方法对评价指标体系内各一级指标的二级指标进行打分，结果如图2所示。

(a) 设备及材料因素

根据图2构建各一级指标的决策矩阵，对指标进行无量纲化处理后，分别采用4种不同赋权方法获取4个权重结果。对4个权重结果实施一致性检验，结果显示一致性比例大于0.1，说明4种赋权方法的满意度不一致。采用本文方法中的灰关联度组合赋权法，利用式(7)和式(8)得到，客观赋权法中的熵值法对于关联影响程度最显著。利用式(9)和式(10)得到组合权重向量，利用式(11)获取组合权重同决策矩阵的乘积，得到各一级指标的评价得分，结果如图3所示。

图3 一级指标评价得分

依照图3中的数据实施组合赋权后得到7号研究对象的最终评价得分，结合本文方法中安全风险等级划分，得到7号研究对象的最终评价结果，如图4所示。分析图4得到，7号研究对象的最终评价结果为安全等级C级。

图4 7号研究对象最终评价结果

对比本文方法对7～15号研究对象的评价结果与实际安全等级(参考大量方法评价结果得到)，结果如图5所示。图5中的实验结果显示，本文方法评价结果与研究对象实际安全等级完全一致，由此说明本文方法评价结果具有较高的准确性。

图5 研究对象评价结果

3 总结

本文研究改进组合赋权法的装配式建筑安全评价，利用灰关联度改进组合赋权法获取装配式建筑安全评价指标主观赋权与客观赋权的综合权重，以此为基础得到安全评价结果。实验结果验证了本文方法的应用效果。