基于熵权法和集对分析法对装配式建筑施工安全风险的评价


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摘要:装配式建筑施工过程中存在诸多安全隐患,如不及时降低和规避极有可能造成重大安全事故。为了对装配式建筑施工安全風险进行更为有效的评价,采用文献研究法和专家调查法确定了人为,材料及设备,技术,环境和管理5个一级风险指标以及人员违章作业,人员安全意识薄弱等24个二级风险指标,构建了装配式建筑施工安全风险评价指标体系,并运用熵权法确定各指标的权重,然后建立基于集对分析法的装配式建筑施工安全风险评价模型。最后通过实例分析,证实了此模型的可行性和适用性,可为装配式建筑施工安全风险评价方法的选定提供指导。

Abstract: There are many potential safety hazards in the process of prefabricated building construction. If they are not timely reduced and evaded, it is very likely to cause major safety accidents. In order to evaluate the safety risks of prefabricated building construction, the literature research method and expert survey method are used to determine five levels of risk indicators, including personnel behavior, materials and equipment, technology, environment and management, and 24 secondary risk indicators such as personnel violated regulations, weak personnel security awareness, and so on, and the safety risk assessment index system of prefabricated building construction is constructed. The entropy weight method is used to determine the weight of each index, and then the assembled building construction safety risk assessment model based on set pair analysis is established. Finally, the feasibility and applicability of the model are verified by an example analysis, which can provide guidance for the selection of the safety assessment method for the prefabricated building construction.

关键词:装配式建筑;熵权法;集对分析;风险指标;联系度

Key words: fabricated building;entropy weight method;set pair analysis;risk index;connection degree

0  引言

近年来,随着我国经济的稳步发展,建筑行业正在全面升级转型,装配式建筑作为建筑行业升级转型的核心手段已逐渐得到发展,但仍处于起步阶段,施工过程中存在着大量的安全风险因素,如果风险因素不能被准确识别和管控,必然会造成巨大的经济损失,甚至重大的安全事故,因此亟需对装配式建筑施工安全风险评价进行深入研究。

为了对装配式建筑施工安全风险进行有效评价,就需要建立有针对性的,综合的评价体系和模型。目前,国内对装配式建筑施工安全风险评价进行的研究较少,齐宝库等[1]利用层次分析法确定评估指标的权重,并通过模糊综合评估对装配式建筑施工质量进行综合评判;张程城等[2]基于G1-熵权法确定了关键风险因素,并结合灰色聚类和模糊综合评价建立了风险评价模型;常春光等[3]采用G1法确定风险评价指标权重,并结合物元分析法对装配式建筑施工安全进行综合评价;刘娇等[4]结合层次分析与信息熵确定指标权重,建立了基于未确知测度理论的装配式建筑施工安全风险评价模型;易紫妮等[5]运用层次分析法确定指标层权重,并应用多级可拓原理建立装配式建筑施工安全风险评价模型。就研究方法来看,大多采用了层次分析法或模糊综合评价,受主观性因素影响较大,且计算相对复杂,实际工程应用较困难。

熵权法是一种通过客观赋值从而确定指标权重的方法,因其评价精度高且客观性强,目前已广泛应用于权重确定及评价研究等领域。集对分析法是赵克勤于1989年提出的处理系统确定性与不确定性相互作用的数学理论,其评价结果可靠,目前已成功运用于LNG槽车风险、大坝运行、公路边坡、水质环境,空气质量等评价中。鉴于集对分析法通过对确定与不确定问题进行定性定量的分析,能够改善在评价装配式建筑施工安全风险中处理风险指标不确定性方面的不足,并考虑到集对分析法的运用需建立在各风险指标权重的基础上,由此,本文结合熵权法和集对分析法,建立装配式建筑施工安全风险评价模型,以期为管控装配式建筑施工安全风险提供一种量化方法。

1  评价指标体系的构建

由于装配式建筑的施工程序和施工内容与传统建筑存在一定的差异,所以传统建筑的风险评估模式不能直接应用于装配式建筑,因此需建立一套新的,全面的风险评价指标体系进行施工安全风险评价研究工作。

装配式建筑施工安全风险分析需要对施工过程中的各个方面进行评价,故精准合理地划分风险的类别已然成为重要研究內容。在大量装配式建筑施工安全风险评价文献研究的基础上,提炼出风险指标分类相似性较大的19篇文章[2]-[20],并分析各篇文章对风险指标的分类情况,例如,张文佳等[6]依据文献研究及专家咨询,将装配式建筑施工过程中风险分为人员风险、设备风险、技术风险、环境风险及管理风险五个类型;常春光等[7]根据“4M1E”理论,从人为风险、材料风险、机械设备风险、管理风险及环境风险五个方面分析安全风险因素。结合指标选取的科学性,系统性和可操作性等原则及对若干专家的调查访问,剔除对装配式建筑施工风险几乎无影响的指标,统计出现频次较多的指标,统计结果如表1所示,故从人为风险、材料及设备风险、技术风险、环境风险及管理风险五个方面对装配式建筑施工安全风险进行分析。

2  熵权法确定风险指标权重

熵权法是确定指标权重的一种数学方法,此方法的优势在于可定量分析指标所包含的信息量大小,且具有较强的客观性。熵权法的基本思路是利用风险指标的变异性大小来确定其客观权重,在评价装配式建筑施工安全风险时,指标信息熵越小,表明变异程度越大,提供的信息量越多,权重越大,对装配式建筑施工安全风险的影响也就越大。

3  集对分析模型的建立

集对分析法的核心思想是将研究对象看做一个确定与不确定系统,先对该系统中有关联的两个集合组成集对,然后对两个集合的同一性,差异性和对立性进行分析,再用联系度描述集对的同、异、反关系。在装配式建筑施工安全风险评价中,集对分析法可用于评价风险时区分系统的风险等级,从整体和局部两个层面分析系统的复杂关系,通过一个具体的数学模型代替对风险指标不确定性的辩证分析,以此判断装配式建筑所处的状态。

4  实例应用

4.1 工程概况

本项目位于门头沟区永定镇冯村南街,东至新45路,西至冯村路,南至地块边界,北至雅安路西延。项目总用地17898.73m2,包含住宅楼,配套服务用房,热力用房,低基配电室,楼公共卫生间,总建筑面积72476.98m2,其中地上建筑面积49827.16m2,地下建筑面积22649.82m2,地上部分外墙全部采用工业化PC(预制混凝土)构件,内墙采用轻质混凝土隔墙板。

4.2 专家评判

根据确定的装配式建筑施工安全风险评价指标体系,就此工程项目分别邀请管理层、技术层、验收部门、施工安全监测以及监管部门的专家各一位,对24个二级风险指标的安全等级进行打分评判,依据5位专家的实际经验以及知识储备情况,确定专家权重为W=(0.20,0.20,0.30,0.10,0.20),用低、中、高分别代表危险等级、一般安全等级、安全等级,打分情况如表4所示。

4.3 计算联系度

4.4 结果分析

5  结语

①本文采用了熵权法确定装配式建筑施工安全风险指标的权重,受主观性因素影响较小,使权重的确定更加客观可靠。②将熵权法和集对分析法应用于装配式建筑施工安全风险评价中,构建了装配式建筑施工安全风险评价模型,经实例分析,此方法科学适用,为装配式建筑施工安全风险评价提供了一种新的思路。③通过集对分析法对装配式建筑施工安全风险评价进行定性定量分析,能够更加客观地把握装配式建筑施工安全风险的具体情况,可为风险的降低提供一定的方向和重点。

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