云模型裝配式建筑施工安全評價探討

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摘要：本文通過研究分析目前各類裝配式建筑工程的施工特點并與工程現(xiàn)場施工實際情況總結(jié)出了影響施工安全的主要因素，確立了裝配式建筑施工安全評價指標(biāo)體系。施工安全評價具有一定的模糊性，難以將定性與定量相結(jié)合，因此本文綜合采用層次分析法及熵權(quán)法對各項指標(biāo)進行賦權(quán)，合理客觀地確定各指標(biāo)的組合權(quán)重，并引入云模型確定項目的施工安全等級。最后以某裝配式項目進行實例分析，應(yīng)用上述施工安全評價方法和模型。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑;云模型;組合權(quán)重;熵權(quán)法;施工安全評價

隨著我國建筑業(yè)向產(chǎn)業(yè)化、集成化轉(zhuǎn)型，裝配式建筑近年來成為行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展新趨勢，但同樣伴隨著配套政策的不完善、安全管理運作能力的不足等因素使得近年來裝配式建筑的施工安全面臨挑戰(zhàn)。因此，建立合理的施工安全評價體系和評價模型具有重大意義。

1安全評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

本文在對裝配式建筑的施工特點以及安全事故發(fā)生機理的研究的基礎(chǔ)上，分析出裝配式建筑施工安全風(fēng)險致因，并通過調(diào)查問卷法收集相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜壹皬臉I(yè)人員的建議，擯棄意見分歧較大的指標(biāo)最終建立了裝配式建筑施工安全評價指標(biāo)體系，將其劃分成目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層三層。其中包括了人員因素、機械因素、環(huán)境因素、技術(shù)因素以及現(xiàn)場管理因素5個一級評價指標(biāo)和18個二級評價指標(biāo)，見圖1。

2指標(biāo)權(quán)重的計算

層次分析法主要是將風(fēng)險決策系統(tǒng)層次化，需要通過依靠專家打分法確定各個層次中關(guān)聯(lián)兩因素的相對重要程度，進而確定各因素的主觀權(quán)重，有一定的偏好依賴性。熵權(quán)法能夠體現(xiàn)指標(biāo)變異程度及所蘊含的信息量的大小，以確定各指標(biāo)的客觀權(quán)重。對比于層次分析法，它的計算結(jié)果精度更高且更加具有客觀性。本文將兩種賦權(quán)法相結(jié)合，確定相應(yīng)的主觀權(quán)重以及客觀權(quán)重，并進行綜合賦權(quán)得出組合權(quán)重，兩種方法的結(jié)合能在一定程度上提高結(jié)果的精確性。

2.1層次分析法確定主觀權(quán)重

2.1.1構(gòu)造判斷矩陣將安全決策目標(biāo)因素進行分層次綜合分析，采用1-標(biāo)度法結(jié)合專家打分法，需要對同一層次中的各因素的進行兩兩比較，以此確定各因素的重要標(biāo)度分值，進而構(gòu)造安全評價指標(biāo)判斷矩陣。判斷矩陣標(biāo)度見表1。2.1.2指標(biāo)權(quán)重的計算及一致性檢驗計算安全評價判斷矩陣的特征向量并對其進行歸一化處理，計算得到各安全風(fēng)險指標(biāo)的主觀權(quán)重。上式中為矩陣的特征根，CIi為一致性指標(biāo)，RIi為平均隨機一致性指標(biāo)。一般，如果CR<0.1,則判斷該矩陣通過一致性檢驗，否則就不具有滿足一致性。

2.2熵權(quán)法確定客觀權(quán)重

2.2.1數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化假設(shè)具有n個指標(biāo)X1,X2,...,Xn，存在Xi={x1,x2,...xm}。需要將各評價指標(biāo)數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化，進而得到標(biāo)準(zhǔn)化值Y1，Y2,...Yn，公式如下：

3安全評價云模型的建立

3.1模型原理

設(shè)U是一個用精準(zhǔn)數(shù)值所表示的定量論域，C是U這個論域上的定性概念，x是位于論域U中的任意一個元素，且x是定性概念C的一次隨機實現(xiàn)，x對c的確定度μ(x)∈[0,1]是由具有穩(wěn)定傾向的隨機數(shù)，μ:U→[0,1]，x∈X，使得x→μ(x)，則元素x在定量論域U上的分布稱為云模型，每一個元素x稱為云滴。云的三個數(shù)字特征包括期望Ex、熵En、超熵He。其中，期望Ex反映云滴群的重心位置；熵En反映了云滴的凝聚程度；超熵He反映了云的厚度。云發(fā)生器即為產(chǎn)生云的算法，主要分為正向云發(fā)生器和逆向云發(fā)生器，都可以利用等編程軟件通過編程運行，運算機制如圖2所示。

3.2確立指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)云

標(biāo)準(zhǔn)云的建立是基于指標(biāo)的評語集，建立評價標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)度，并將該評價標(biāo)準(zhǔn)的分值劃分為若干個子區(qū)間，其中第s個子區(qū)間的閾值為[Ismin,Ismax]，則該子區(qū)間所對應(yīng)的的三個標(biāo)準(zhǔn)云數(shù)字特征為：

3.3確立指標(biāo)評價云

運用專家打分法，邀請m個專家對n個指標(biāo)進行打分，第i個指標(biāo)所對應(yīng)的云模型數(shù)字特征為（Exj，Enj，Hej）。3.4確立評價綜合云將評價指標(biāo)綜合權(quán)重βi及指標(biāo)評價云代入下式進行綜合計算可得到評價綜合云。經(jīng)計算得到指標(biāo)綜合評價云后，將綜合評價云與評價標(biāo)準(zhǔn)云進行比較，確定綜合評價云所處的評價標(biāo)準(zhǔn)閾值范圍，從而判斷該項目的安全等級。

4工程實例

4.1工程概況

項目位于浙江某鋼構(gòu)基地內(nèi)，建筑主要使用功能為集體職工宿舍，共兩層，總建筑面積為平方米，該職工宿舍單層建筑面積為0平方米。一層層高為3.6m，二層層高為3.4m，建筑總高度為7.6m,建筑結(jié)構(gòu)類型為裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)。為此，本工程設(shè)計采用了新型預(yù)制框架結(jié)構(gòu)，用斜鋼支撐取代了傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土墻，以增強建筑結(jié)構(gòu)抗震性能和提高裝配預(yù)制率。實現(xiàn)了梁、柱、外墻、樓板等主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的整體預(yù)制化和其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件的全部預(yù)制化，單體預(yù)制率為83%。

4.2組合權(quán)重的確定

本文邀請了6名相關(guān)學(xué)者專家及4名參建項目的相關(guān)管理人員對各指標(biāo)進行判斷打分，打分范圍為0~0分。分別利用層次分析法計算公式(1)計算出主觀權(quán)重，熵權(quán)法計算公式(8)計算出客觀權(quán)重，并將主、客觀權(quán)重代入公式()進行計算得到各安全評價指標(biāo)相應(yīng)的組合權(quán)重，見表3。

4.3評價標(biāo)準(zhǔn)及評價云

根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范及項目的實際情況并結(jié)合個專家的建議對本工程施工安全狀態(tài)劃分為危險、較危險、安全、很安全、非常安全五個區(qū)間，并根據(jù)公式(12)確定五個評價標(biāo)準(zhǔn)云數(shù)字特征參數(shù)，見表2。根據(jù)各安全評價等級的的標(biāo)準(zhǔn)云數(shù)字特征參數(shù)，利用Matlab編程軟件可繪制出各評價等級的標(biāo)準(zhǔn)云圖，見圖3。

4.4指標(biāo)評價云及評價綜合云的確定

根據(jù)專家和管理人員對各指標(biāo)打出的評分，計算出各指標(biāo)的評價云數(shù)字特征（Exj，Enj，Hej）。以B指標(biāo)為例，B的得分為(,80,83,75,84,80,76,81,,7),據(jù)此計算出該指標(biāo)的三個數(shù)字特征為（7.7,2.6,1.）。同理，可計算出所有指標(biāo)的評價云參數(shù)，見表3。將計算出的各指標(biāo)的評價云參數(shù)和組合權(quán)重代入公式(12)中，可計算出該裝配式工程項目的安全績效評價綜合云特征參數(shù)(.7,3.1,1.)。運用Matlab軟件，利用云正向發(fā)生器繪制出綜合云圖，見圖3。

4.5安全績效等級的確定

由圖3可看出綜合云與安全等級“很安全”的標(biāo)準(zhǔn)云相靠近，但為了嚴(yán)謹(jǐn)性的科學(xué)性，還需要運用Matlab軟件分別計算出綜合云與五個安全等級標(biāo)準(zhǔn)云之間的相似度。比較相似度后發(fā)現(xiàn)綜合云(.7,3.1,1.)與安全等級為“很安全”的所對應(yīng)的Cloud4(.5,6.,0.5)相似度最高，因此可以得出該裝配式工程項目最終安全等級綜合評定為很安全。

5結(jié)論

本文建立了較為合理的裝配式建筑施工安全評價指標(biāo)體系，指標(biāo)的選取更加貼合實際工程。本文綜合采用綜合賦權(quán)法，層次分析法確定主觀權(quán)重，熵權(quán)法確定客觀權(quán)重并對各項安全評價指標(biāo)進行組合賦權(quán)，主客觀相結(jié)合提高了權(quán)重的準(zhǔn)確性。結(jié)合云模型進行實證分析，能夠真實地反映裝配式建筑施工的安全風(fēng)險等級，使評價結(jié)果更加清晰合理。本文分析結(jié)果與工程事實相一致，從而證實該評價模型具有相當(dāng)程度的實用價值，為裝配式建筑施工安全評價研究提供科學(xué)方法。

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作者：劉喻 可馨 單位：江西理工大學(xué)