基于模糊综合模型的高层建筑工程安全风险评价

郭 栋

（甘肃工程建设监理有限公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

在实现“双碳”目标的时代背景下，建筑业面向数字化、网络化和智能化转型，建筑工程领域迎来了新的发展机遇与挑战［1-2］。其中，高层建筑作为现代化城市的主要标志之一，其可以充分利用有限的土地资源，通过垂直扩展来满足城市人口增长和经济发展对住房、商业和办公空间的需求，在节约能源和资源、提供社会交流和互动空间、塑造城市形象和促进技术创新等方面具有明显的优势，已在全国各地蓬勃发展，而且在未来还将继续发挥重要作用［3-5］。

近年来，高层建筑工程项目快速发展，取得了一系列成果，为智慧城市高质量发展提供了科技支撑、智力支持和保障服务。但是，也存在诸多亟待解决的问题，高层建筑工程与传统的工程建设相比，不仅项目的安全风险增加了，而且项目的管理难度也提高了。因此，在推动高层建筑工程项目发展的同时需要进一步加强安全风险管理［6-9］。

本研究以甘肃省兰州市某高层建筑工程项目为例，从人为因素、物料因素、管理因素和环境因素四个方面系统地分析了安全风险因素，建立了安全风险评价指标体系，基于模糊综合模型评价了安全风险等级，旨在丰富高层建筑工程项目安全风险管理的研究方法与策略，对实现建筑工程高质量发展和信息化工程建设具有重要的意义。

1 研究方法与原理

运用模糊综合模型进行高层建筑工程安全风险评价研究过程中，首先以层次分析模型［8-11］为基础建立安全风险评价指标因素权重集，然后通过模糊综合评价模型确定项目工程风险等级［12-14］。模糊综合评价模型是基于模糊数学理论的一种多因素综合评价方法，可以将模糊的定性指标因素进行定量化，进而对目标对象进行总体评价。其基本计算步骤如下。

①建立评价指标因素权重集合W。

②建立评价集V。

采用“1—10”评分法建立评价集，即V=｛V1，V2，V3，V4，V5｝=｛极低风险，低风险，中风险，高风险，极高风险｝，评分标准为｛极低风险=［0，2）；低风险=［2，4），中风险=［4，6），高风险=［6，8），极高风险=［8，10］｝。为了便于统计分析，分别取每个标准的中值作为最终得分，即｛极低风险=1；低风险=3，中风险=5，高风险=7，极高风险=9｝；

③建立模糊评价矩阵R，见式（1）。

④模糊综合评价。

（ⅰ）一级模糊综合评价，见式（2）。

式中：Mi为一级模糊变换矩阵；ωyi为因素层指标因素的权重；Ri为模糊评价矩阵。

（ⅱ）二级模糊综合评价，见式（3）。

式中：Ni为二级模糊变换矩阵；ωzi为准则层指标因素的权重；B为一级模糊综合评价矩阵按行依次排列组成的评价矩阵。

（ⅲ）模糊综合评价，见式（4）。

式中：F为综合评价分值。

2 高层建筑工程安全风险评价案例分析

2.1 项目概况

该高层建筑分类为一类高层住宅与多层公建组合建筑，结构形式为框架剪力墙结构，基础类型为筏板基础，抗震设防烈度为8 度，设计基本地震加速度值为0.2 g。地上及地下耐火等级均为一级，地下室防水等级为一级，屋面防水等级为一级。地上建筑面积为19 099.67 m2，其中住宅建筑面积为17 631.21 m2，商业建筑面积为1 122.15 m2，配套设施建筑面积为346.31 m2（地下建筑面积计入大底盘地下车库），地下2 层（人防及地下车库），地上31 层，建筑高度为93.10 m，有效使用年限为50年。

2.2 构建安全风险评价指标体系

依据高层建筑工程施工特点及已有的研究成果，本研究从人为因素、物料因素、管理因素和环境因素四个方面建立安全风险评价指标体系指标，见表1。

表1 构建安全风险评价指标体系因素

2.3 工程安全风险评价

2.3.1 确定评价指标因素权重。基于层次分析法确定高层建筑工程安全风险评价模型中准则层和因素层的权重值。通过15 位专家对各项指标因素进行评分，独立构造各层次结构的判断矩阵，见表2至表6。该高层建筑工程风险指标因素的权重与一致性检验结果见表7。

表2 准则层判断矩阵

表3 人为因素判断矩阵

表4 物料因素判断矩阵

表5 管理因素判断矩阵

表6 环境因素判断矩阵

表7 各风险指标因素权重

根据表7 计算结果可知各安全风险因素的权重值为：

2.3.2 建立模糊评价矩阵。通过问卷调查的方式将高层建筑工程安全风险按照“极低风险、低风险、中风险、高风险、极高风险”五个等级进行模糊分类，结果见表8。

表8 高层建筑工程安全风险专家评分

对表8 中的高层建筑工程安全风险专家评分进行归一化处理，建立模糊评价矩阵，如下。

2.3.3 建立模糊评价矩阵。通过一级和二级模糊综合评价得到矩阵B和矩阵N。

则安全风险模糊综合评价分值为：

根据安全风险等级评分标准可以得出，该高层建筑工程项目的安全风险等级为高风险。

3 结论

本研究以甘肃省兰州市某高层建筑工程项目为例，结合项目环境条件特征，运用模糊综合模型开展项目安全风险评价研究，得到以下结论。

①人为因素、物料因素、管理因素和环境因素的判断矩阵均通过了一致性检验；在高层建筑工程安全风险管理中不同的安全风险因素对整个项目安全风险的影响程度是不同的，管理因素对整个项目安全风险的影响程度最大，权重为0.475；其次是人为因素，权重为0.255；再次是物料因素，权重为0.163；最后是环境因素，权重为0.107。

②在12 个安全风险因素中，施工现场环境的权重为0.157，安全事故处理的权重为0.140，安全防护设施的权重为0.135，作业安全意识的权重为0.123，这四个指标因素的权重最高，是影响整个高层建筑工程项目安全风险管理的主控因素。

③通过模糊综合评价法计算得到高层建筑工程项目的安全风险评价分值为6.38，安全风险等级为高风险。

综上所述，文中选取的12 个高层建筑工程项目安全风险评价因素和所有专家的评分具有科学性与客观性，本研究采用的模糊综合模型计算分析得到的结果与工程项目实际情况相吻合，表明该方法具有较高的准确度，能够正确用于高层建筑工程项目安全风险评价研究。