基于FAHP-FCE的超高层建筑施工项目安全管理风险评价研究

摘要：超高层建筑施工项目技术难度大、工期长、涉及专业多，存在的风险因素较多，事故后果一般比较严重。传统安全管理风险评价方法无法做出较为客观的定性定量评价，因此，首先基于FAHP-FCE的超高层建筑施工安全管理风险评价方法，利用FAHP法改进传统AHP方法主观赋权的缺点；其次，采用模糊综合评价（FCE法）对安全管理风险进行定性定量评价，两者相结合降低其他因素的影响；最后，结合上海某超高层项目案例，客观评价项目阶段性安全管理风险情况，明确风险分级管控清单，最终使得项目平稳交付，证明该方法的有效性。

关键词：超高层建筑；施工项目；模糊评价法；模糊层次分析法；安全管理评价

0 引言

超高层建筑施工项目设计复杂，施工技术难度大，建设周期长，需要协调的专业队伍数量较多，存在的风险因素种类多，一旦发生事故，造成的后果通常比较严重，安全管理难度极大。

在安全管理评价理论研究方面，国内外众多学者提出了多种评价方法，如Entropy熵权法、AHP层次分析法、FCE模糊评价法、基于ANP的物元计算法等，这些方法各具优点。本研究结合已有的研究成果，按照双重预防机制中将风险分级管控项目排在排查治理之前的要求，基于事故综合致因“4M理论”建立评价模型，对超高层建筑施工项目安全管理风险进行评价，并结合项目实际，提出相应的管控措施，明确风险分级管控清单，促使项目管理重点明确，能按照相应清单明确监督重点，最终使得项目平稳交付。

1 研究方法

1.1 模糊层次分析法

模糊层次分析法（FAHP）是一种定性与定量相结合的方法（主观定性、客观定量），将一个复杂问题看成一个由下而上的层次递推系统，并赋予其模糊数学特征，使得分析结果更加科学合理。

1.1.1 建立模糊互补判断矩阵

基于评价指标体系中各指标的重要程度构造模糊互补判断矩阵A，将元素设为a_ij，则矩阵公式如下

A=a_ij（i，j=1，2，…，n）（1）

为了使任意两个元素的相对重要程度得到定量描述，规定相对重要性标度取值范围为0.1～0.9，且均为1位小数，相对重要性标度取值表见表1。

元素i对元素j的重要性是f_ij，则元素j对元素i的重要性为f_ji=1－f_ij

对同层次因素进行两两比较，得到模糊互补判断矩阵，即

模糊判断矩阵的一致性反映了人们思维的一致性，这里的“两两比较”即是专家赋值的过程。

1.1.2 计算因素相对重要性

对模糊互补判断矩阵的行求和，得到其行和a_i，即

从而计算得到模糊一致矩阵B，即

1.1.3 计算权向量

为统一计算标准，按照不同层级对指标进行权重归一化计算，得到各层次排序向量W_i，即

式中，WZ_ij表示指标差对目标层的各个权重；W_i表示第i个指标对目标层的相对权重；wⁱ_j表示第j个指标对第i个指标的相对权重。

1.1.4 一致性检验

为判断权重值计算是否合理，还应当进行一致性检验。应当计算矩阵A和B的相容性指标，即

当相容性指标小于0.1时，认为一致性检验通过。

1.1.5 组合权重计算

令组合权重为Q，则Q=X_i×X_ij，代表二级指标在全局的权重值。

1.2 模糊综合评价法

模糊综合评价法是在模糊环境下考虑多因素的影响，对事物做出综合决策的方法。通过此方法的评价结果清晰、系统性强，适合解决各种非确定性问题。

1.2.1 构建评价指标与评语集

模糊综合评价法的首要任务是构建评价指标与评语集。假设有m个评价指标，则评价指标论域设为U={u₁，u₂，…，u_m}。假设有n个评语，则评语集论域为V={v₁，v₂，…，v_m}。本研究依据安全管理风险等级为基本评语集，由此得到超高层建筑施工项目安全管理风险评价评语集，见表2。采用区间中位数作为反应评语等级的系数，即本评价方法评语集向量为V=（95，85，75，65，30）^T。

按照综合事故致因理论，从人、环境、物、管理4个方面进行分析，构建一级指标层，并在此基础上根据项目实际构建二级指标层。

1.2.2 构建模糊综合评价矩阵

采用专家打分法，计算各层级权重值，得到指标层与目标层的模糊指标集W={w₁，w₂，…，w_n}。其中，w_i为对应层级的权重值，以此得到模糊一致关系矩阵R，即

式中，R=（r_i1，r_i2，…，r_in）表示第i个准则的单因素评价；r_ij表示第j个因素的评价。

利用权向量矩阵W与模糊一致关系矩阵R相乘构建模糊综合评判矩阵Q；由模糊综合评判矩阵Q和评语集向量V相乘得到超高层建筑施工安全管理风险评价的FAHP-FCE模型定量综合评价结果，公式如下

Q=WR（8）

Z=QV（9）

2 实例分析

2.1 项目概况及应用情况

上海某超高层项目位于上海市杨浦区，工期999d，总占地面积2.70万m²，总建筑面积18.86万m²。项目含1栋超高层办公塔楼建筑，地上32层，地下3层，建筑高度149m，标准层层高4.50m；1栋高层办公塔楼建筑，地上19层，地下3层，建筑高度90.50m（至建筑大屋面），标准层层高4.50m。塔楼裙房部分首层层高7m，主要功能为办公大堂，西侧为会议入口大堂；二层层高5.60m，为大堂空间上空，西侧为部分展示空间；三层层高5.20m，主要为办公配套会议部分；四层层高5.20m，主要为办公配套员工食堂及食堂后勤备餐。商业部分沿杨树浦路展开，由4栋单体组成，3栋为新建建筑结合历史元素设计，1栋为1#楼保留建筑，由业主委托另行修缮设计，新建商业共4层，标准层层高4.50m。

由于项目占地面积大，工期较长，且施工难度高，其属于公司重点项目。自项目伊始，公司相关部门都给予了重点关注。为切实做好项目双控机制建设工作，公司抽调专业技术人员研究并制定方法，进行项目的超高层安全管理风险评价研究。一方面能够较为客观地对项目安全管理工作现状进行评定，敦促项目查漏补缺；另一方面，能够明确项目安全管理重点，激发项目安全生产的主观能动性。

2.2 项目安全评价指标层次结构建立

本次研究邀请了5名专家成立专家组，进行指标赋值。由公司技术部门、安全管理部门各抽调8人，与专家组共同成立21人的研讨组，进行模糊评价阶段的打分。

按照综合事故致因理论，令目标层为X，构建超高层建筑施工项目安全管理风险评价模型，如图1所示。

2.3 计算指标权重

由专家组成员采用头脑风暴法进行赋值，随后采用算数平均法分别求出一级指标层、二级指标层权重得分。

2.3.1 一级指标权重计算

经算数平均后，专家组一级指标赋值情况，见表3。

经计算，其相容性指标I=0.062 8<0.1，其矩阵赋值一致性检验通过，则

X=0.50.70.60.60.30.50.60.40.40.40.50.40.40.60.60.5=（X₁，X₂，X₃，X₄）

=（0.283 3，0.233 3，0.225 0，0.258 3）。

2.3.2 二级指标权重计算

按照此方法计YpJpVw8WwQLZ70h6C6m3VvreOYuFCFHDGdU73Qto+6k=算得出二级指标权重。分别如下：

（1）人的因素。权重矩阵如下

X₁=0.50.60.30.40.40.50.40.60.70.60.50.60.60.40.40.5=（X₁₁，X₁₂，X₁₃，X₁₄）

=（0.233 3，0.241 7，0.283 3，0.241 7）

经计算，权重矩阵如下其相容性指标I=0.071 5<0.1，一致性检验通过。

（2）物的因素。权重矩阵如下

X₂=0.50.30.40.40.70.50.40.50.60.60.50.40.60.50.60.5=（X₂₁，X₂₂，X₂₃，X₂₄）

=（0.216 7，0.258 3，0.258 3，0.266 7）

经计算，其相容性指标I=0.057 6<0.1，一致性检验通过。

（3）环境因素。权重矩阵如下

X₃=0.50.60.60.30.40.50.30.20.40.70.50.40.70.80.60.5=（X₃₁，X₃₂，X₃₃，X₃₄）

=（0.250 0，0.200 0，0.250 0，0.300 0）

经计算，其相容性指标I=0.087 2<0.1，一致性检验通过。

（4）管理因素。权重矩阵如下

X₄=0.50.60.80.70.40.50.70.60.20.30.50.40.30.40.60.5=（X₄₁，X₄₂，X₄₃，X₄₄）

=（0.300 0，0.266 7，0.200 0，0.233 3）

经计算，其相容性指标I=0.083 1<0.1，一致性检验通过。

2.3.3 组合权重计算

局部权重计算后，与对应上一层级的指标权重相乘，得到全局权重，又称组合权重，组合权重计算表见表4。

2.4 模糊综合评价

2.4.1 小组打分

由研讨组成员对项目在某个特定施工阶段的安全管理情况进行打分，统计其打分情况，累加在对应指标因素的相应风险等级下，按照评语集向量V=（95，85，75，65，30）^T得出小组打分情况，见表5。

2.4.2 隶属度转化

按照模糊评价法定义进行数据隶属度转化，隶属度转化见表6。

以一级指标人的因素X₁为例。

从隶属度转化表得知，人的因素X₁模糊一致关系矩阵为

R₁=（X₁₁，X₁₂，X₁₃，X₁₄）

=0.190 50.476 20.238 10.095 20.285 70.428 60.238 10.047 60.285 70.476 20.190 50.047 60.095 20.714 30.142 90.047 6 0000

已知二级指标权重向量X₁=（0.233 3，0.241 7，0.283 3，0.241 7），由式（8）得出Q₁=R₁×X₁=（0.217 5，0.522 2，0.201 6，0.058 7，0），同理得出其他因素模糊综合评判矩阵值为：Q₂=（0.301 2，0.546 0，0.092 9，0.059 9，0）；Q₃=（0.307 1，0.516 7，0.095 2，0.081 0，0）；

Q₄=（0.204 8，0.444 4，0.255 6，0.095 2，0）；

则模糊一致关系矩阵

R=0.217 50.522 20.201 60.058 70.301 20.546 00.092 90.059 90.307 10.516 70.095 20.081 00.204 80.444 40.255 60.095 2 0000

由式（8）得出总的模糊综合评价矩阵值Q=X×R=（0.253 9，0.506 4，0.166 1，0.07E/2jQMLk0seEH3fh3kandw==3 4，0），再由式（9）得出该项目当前阶段的安全管理风险评价最终结果Z=QV=（0.253 9，0.506 4，0.166 1，0.073 4，0）×（95，85，75，65，30）^T=84.39。

该分数处于［80，90）区间内，可见项目当前阶段处于低风险状态，安全措施基本可控，发生事故的概率较低。

3 结语

（1）该项目安全管理评价结果为低风险，该项目在人员、材料及设备设施、环境、管理体系上充分进行了安全策划，在建设过程中严格落实了

各项安全技术措施，安全文明施工标准化建设程度高，确保了项目平稳有序推进，验证了本文研究方法的评定结果与项目实际相符。

（2）通过构建FAHP与FCE相结合的超高层建筑施工项目安全管理风险评价模型，本文提供了一种定性定量的评价方法，为类似超高层项目安全管理评价提供了依据。在建立评价模型时，本文与事故综合致因理论相结合；在进行权重确定时，充分考虑了超高层建筑施工项目的特点，促使评价模型更贴近实际，结果更合理可靠。

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收稿日期：2024-05-28

作者简介：

荆泽涛（1993—），男，注册安全工程师，业务经理，研究方向：建筑施工安全管理理论研究。