基于熵權(quán)法的裝配式建筑風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別

孫偉 李卉

摘要：為了豐富裝配式建筑風(fēng)險(xiǎn)的理論研究，規(guī)避和降低裝配式建筑各個(gè)階段的風(fēng)險(xiǎn)，本文結(jié)合裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀和自身特點(diǎn)，提出適用于裝配式建筑的全壽命周期劃分方式，并通過實(shí)際案例分析，對(duì)裝配式建筑的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，并通過熵權(quán)法進(jìn)行因素的評(píng)價(jià)，從而得到裝配式建筑各個(gè)階段的關(guān)鍵因素，為裝配式建筑風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建奠定基石，同時(shí)也為預(yù)防裝配式建筑質(zhì)量、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)提供參考。

Abstract： In order to enrich the theoretical research of prefabricated building risk and avoid and reduce the risk of each stage of prefabricated building， this paper proposes the division of life-cycle for prefabricated building according to the development status and characteristics of the prefabricated building， analyzes and identifies the risks of prefabricated buildings and evaluates the factors through entropy method to get the key factors in each stage of prefabricated buildings， which provides the foundation for the construction of the prefabricated building risk assessment index system and also also provides reference for preventing prefabricated construction quality and technical risks.

關(guān)鍵詞：裝配式建筑；風(fēng)險(xiǎn)因素；指標(biāo)體系

Key words： prefabricated building；risk factors；index system

中圖分類號(hào)：TU201.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）12-0063-03

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，作為國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的建筑業(yè)正在全面展開轉(zhuǎn)型升級(jí)。而裝配式建筑作為轉(zhuǎn)型升級(jí)的核心手段，其能夠高度適應(yīng)城鄉(xiāng)一體化發(fā)展的節(jié)奏。裝配式建筑是指用在加工廠預(yù)制好的構(gòu)件在施工現(xiàn)場裝配而成的建筑。與我國傳統(tǒng)建筑相比，裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在現(xiàn)場作業(yè)環(huán)節(jié)少、節(jié)省材料；現(xiàn)場濕作業(yè)少，環(huán)保；機(jī)械吊裝，施工效率高，節(jié)省人工等方面[1]。近年來，裝配式建筑在我國快速發(fā)展，國家的政策也提倡和引導(dǎo)使用裝配式建筑。裝配式建筑在非抗震區(qū)的使用會(huì)大大增加，隨著技術(shù)和理論的進(jìn)步，未來建筑的大方向也和裝配式有關(guān)。

作為一種新型建筑形式，裝配式建筑在各個(gè)方面的要求都和傳統(tǒng)建筑不盡相同，例如技術(shù)方面、質(zhì)量方面還有功能方面。而裝配式建筑具有大構(gòu)件、快節(jié)奏的施工特點(diǎn)，一旦造成事故，后果將是比較嚴(yán)重的。因此要高度重視裝配式建筑的風(fēng)險(xiǎn)研究[2]。

由于裝配式建筑的各個(gè)方面要求的特殊性，傳統(tǒng)的全壽命周期劃分以及各階段的風(fēng)險(xiǎn)因素不適用于裝配式建筑。因此結(jié)合裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀和自身特點(diǎn)，提出適用于裝配式建筑的全壽命周期劃分方式，通過對(duì)裝配式建筑的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，為裝配式建筑風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建奠定基石，同時(shí)也為預(yù)防裝配式建筑質(zhì)量、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)提供參考。

1 裝配式建筑風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別方法

研究方法：

本文在研究過程中，以文獻(xiàn)閱讀和案例分析為基礎(chǔ)，以熵權(quán)法為主要分析工具，綜合運(yùn)用施工技術(shù)、管理學(xué)等多學(xué)科的理論知識(shí)，采用定量與定性分析相結(jié)合的研究方法。

1.1 文獻(xiàn)研究法

文獻(xiàn)研究法是一種閱讀和研究相關(guān)參考文獻(xiàn)資料，然后進(jìn)行歸納、分析和總結(jié)的一種研究方法。本文基于閱讀安全管理、風(fēng)險(xiǎn)管理等多方面的書籍，査閱相關(guān)論文，并瀏覽相關(guān)網(wǎng)站搜集了大量的資料的基礎(chǔ)下，結(jié)合學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)以及同學(xué)間的相互討論，構(gòu)建裝配式建筑的風(fēng)險(xiǎn)清單并對(duì)裝配式建筑全壽命周期中的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別[3]。

1.2 案例分析法

通過針對(duì)深圳萬科云城一期房地產(chǎn)開發(fā)項(xiàng)目的基本情況進(jìn)行調(diào)査，了解其目前建造狀況，裝配式設(shè)計(jì)及施工技術(shù)，并分析這個(gè)項(xiàng)目在全壽命周期各個(gè)階段的風(fēng)險(xiǎn)因素。

1.3 熵權(quán)法

熵權(quán)法是一種在全面考察各種因素提供的信息量的基礎(chǔ)上，分析一個(gè)綜合指標(biāo)的數(shù)學(xué)方法。作為一種客觀綜合定權(quán)法，其主要根據(jù)各指標(biāo)提供給決策者的信息量大小來確定權(quán)重[4]。本文使用熵權(quán)法識(shí)別各個(gè)階段的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素。

2 裝配式建筑風(fēng)險(xiǎn)分析實(shí)例

2.1 案例情況

本次所選的案例為深圳市留仙洞的萬科云城一期。它是深圳市第一個(gè)具有超大規(guī)模的裝配式高層辦公建筑群，該工程將公寓、商業(yè)用房等集為一體。該項(xiàng)目的南北兩側(cè)分別是留光路和留新南路。該項(xiàng)目的主要是采用內(nèi)澆外掛體系，所有的外墻、樓梯均采用預(yù)制構(gòu)件，而主體則是采用鋁膜現(xiàn)澆形式。整體的預(yù)制率達(dá)到了17%，裝配率達(dá)到60%。

2.2 案例選擇原因

近年來，深圳市作為中國首批改革開放的經(jīng)濟(jì)特區(qū)之一，其發(fā)展速度和成效最能體現(xiàn)出如今中國的經(jīng)濟(jì)進(jìn)步。在其快速發(fā)展的同時(shí)，也一直在積極地響應(yīng)國家政策。深圳市一直在努力的推進(jìn)裝配式建筑的發(fā)展。

2006年，深圳成為國家住宅產(chǎn)業(yè)化綜合試點(diǎn)城市。2017年深圳全市新開工裝配式建筑項(xiàng)目8個(gè)，總建筑面積61萬平方米，在建項(xiàng)目逾110萬平方米，已落實(shí)47個(gè)，總建筑面積約450萬平方米；2017年計(jì)劃開工項(xiàng)目近16個(gè)，總建筑面積已經(jīng)達(dá)到135萬平米。位于留仙洞新興產(chǎn)業(yè)總部基地的萬科云城項(xiàng)目，是深圳裝配式建筑的標(biāo)志性工程。因此選擇這個(gè)項(xiàng)目作為本文的分析案例，具有極大的代表性且有一定的實(shí)踐意義。

2.3 數(shù)據(jù)收集方法

通過咨詢?cè)摲较虻?位專家，就影響裝配式建筑5個(gè)階段的各個(gè)影響因素進(jìn)行打分。從而得到評(píng)價(jià)值矩陣。用A1、A2、A3、A4、A5來表示各個(gè)階段的評(píng)價(jià)值矩陣。其中A1代表裝配式建筑決策階段、A2代表裝配式建筑設(shè)計(jì)階段、A3代表裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)和運(yùn)輸階段、A4代表裝配式建筑施工階段、A5代表裝配式建筑的運(yùn)營階段。

2.4 數(shù)據(jù)分析方法

為了消除因素之間的量綱的不同，對(duì)各個(gè)矩陣進(jìn)行處理。接著，求各階段因素的評(píng)價(jià)值權(quán)重以及各個(gè)指標(biāo)的熵值和熵權(quán)。本文確定裝配式建筑裝配式建筑決策、設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)和運(yùn)輸、施工、運(yùn)營這5個(gè)階段的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素的原則為熵權(quán)越小權(quán)重越大。

3 裝配式建筑風(fēng)險(xiǎn)分析過程

3.1 分析及分析結(jié)果

3.1.1 裝配式建筑風(fēng)險(xiǎn)清單的構(gòu)建

本文通過對(duì)裝配式建筑的全壽命周期進(jìn)行歸納總結(jié)，建立每個(gè)階段的風(fēng)險(xiǎn)因素清單。根據(jù)裝配式建筑的特點(diǎn)和研究需要，將裝配式建筑的全壽命周期劃分為5個(gè)階段：決策、設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)和運(yùn)輸、施工、運(yùn)營階段[2]。具體的風(fēng)險(xiǎn)因素分類見表1。

3.1.2 熵權(quán)法識(shí)別裝配式建筑各階段關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素

①原始數(shù)據(jù)獲取。

將3.1.1節(jié)構(gòu)建的裝配式建筑風(fēng)險(xiǎn)因素清單，按照1-5的取值對(duì)各個(gè)因素的風(fēng)險(xiǎn)大小進(jìn)行打分。

具體原則見表2。

通過咨詢?cè)摲较虻?位專家，就影響裝配式建筑5個(gè)階段的各個(gè)影響因素進(jìn)行打分。從而得到評(píng)價(jià)值矩陣。用A1、A2、A3、A4、A5來表示各個(gè)階段的評(píng)價(jià)值矩陣。其中A1代表裝配式建筑決策階段、A2代表裝配式建筑設(shè)計(jì)階段、A3代表裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)和運(yùn)輸階段、A4代表裝配式建筑施工階段、A5代表裝配式建筑的運(yùn)營階段。以下為決策階段的評(píng)價(jià)值矩陣。

A1=2.0 4.5 3.0 2.5 3.0 3.02.5 4.5 3.0 2.0 3.0 4.02.5 4.0 3.0 2.0 2.5 3.52.0 4.5 3.5 2.5 2.5 3.52.5 4.0 3.0 2.5 2.0 4.03.0 4.0 3.5 2.5 3.0 4.0

②標(biāo)準(zhǔn)化處理。

對(duì)評(píng)價(jià)值矩陣進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，以消除各個(gè)因素相互之間的量綱的不同。其中rij為第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象第 j 個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值，aij為A中的對(duì)應(yīng)元素。

故采用式（1）對(duì)評(píng)價(jià)值矩陣進(jìn)行數(shù)學(xué)處理。其中，決策階段的評(píng)價(jià)值矩陣標(biāo)準(zhǔn)化處理最后結(jié)果為：

R1= 1 0 1 0 0 10.5 0 1 1 0 00.5 1 1 1 0.5 0.5 1 0 0 0 0.5 0.50.5 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0

③指標(biāo)熵權(quán)確定。

指標(biāo)的評(píng)價(jià)值權(quán)重pij為：

熵值ej為：

其中，k=1/lnm，當(dāng)評(píng)價(jià)值比重p=0時(shí)，p×lnp=0。

指標(biāo)熵權(quán)wj為：

wj=（1-ej）∑r（1-ej） （4）

根據(jù)公式，決策階段指標(biāo)的評(píng)價(jià)值權(quán)重矩陣 P1 為：

P1=2/7 0 1/4 0 0 1/21/7 0 1/4 1/2 0 01/7 1/3 1/4 1/2 1/4 1/42/7 0 0 0 1/4 1/41/7 1/3 1/4 0 1/2 0 0 1/3 0 0 0 0

根據(jù)熵值、熵權(quán)公式，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

根據(jù)熵權(quán)越小權(quán)重越大的特點(diǎn)，參照以上計(jì)算結(jié)果，可以確定裝配式建筑各個(gè)階段的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素。如表3中熵權(quán)小的3個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素為決策階段的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素，分別為：A1、A2、A3。同理，可確定其他階段的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素，如表4。

4 應(yīng)對(duì)措施

4.1 決策階段

決策階段作為風(fēng)險(xiǎn)來源的源頭，如何控制這個(gè)階段的風(fēng)險(xiǎn)顯得尤為重要。根據(jù)之前分析的結(jié)果，決策階段的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素為A1：通貨膨脹幅度過大、A2：決策水平低下、A3：相關(guān)政策的變動(dòng)。對(duì)于A1這類經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)，是較難避免的，應(yīng)該進(jìn)行定性與定量相結(jié)合的風(fēng)險(xiǎn)研究。對(duì)于相關(guān)政策變動(dòng)帶來的風(fēng)險(xiǎn)，只能作相關(guān)的預(yù)測(cè)研究，為決策提供一個(gè)參考[7]。而決策水平低下則需要相關(guān)決策人員深入了解相關(guān)裝配式建筑的具體情況，掌握充分可信的信息，進(jìn)行可行性論證，不能僅僅憑著經(jīng)驗(yàn)做事[8]。同時(shí)，正確的決策還應(yīng)該講究民主化和科學(xué)化。

4.2 設(shè)計(jì)階段

建筑設(shè)計(jì)是建筑工程的重要組成部分，這會(huì)關(guān)系到工程的建設(shè)是否經(jīng)濟(jì)最優(yōu)和質(zhì)量能否達(dá)標(biāo)。根據(jù)3.1節(jié)分析的結(jié)果，設(shè)計(jì)階段的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素為B2：對(duì)地質(zhì)條件考慮不周，導(dǎo)致無法投入使用、B4：缺乏裝配式建筑集成設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。為了規(guī)避這些風(fēng)險(xiǎn)因素，我們需要在設(shè)計(jì)階段就要對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行仔細(xì)勘探分析。在工程地質(zhì)的勘過程中，一定要弄清楚在其中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)地對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)防，并且在劃分工作階段時(shí)，也應(yīng)該有相應(yīng)的計(jì)劃，并且遵循一定的劃分原則，要求各個(gè)階段的要求相適應(yīng)[9]。除此之外傳統(tǒng)的房屋建造，分為建筑師牽頭的專業(yè)拆分式的建筑設(shè)計(jì)，和施工單位主導(dǎo)的現(xiàn)場施工，兩個(gè)階段明顯分離[10]。裝配式建筑的建造，是基于部品部件進(jìn)行系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)建筑功能并滿足用戶需求的過程，建筑是最終產(chǎn)品。所以，必須用產(chǎn)品化、工廠化思維，站在建筑系統(tǒng)集成的層面上，去研究和分析問題。

4.3 構(gòu)件生產(chǎn)和運(yùn)輸階段

構(gòu)件生產(chǎn)和運(yùn)輸階段的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素為C2：構(gòu)件混凝土強(qiáng)度不足、C3：構(gòu)件脫模起吊時(shí)強(qiáng)度不足。為了避免這些風(fēng)險(xiǎn)，在構(gòu)件生產(chǎn)時(shí)應(yīng)該加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)同時(shí)提高設(shè)計(jì)強(qiáng)度的保證系數(shù)，以防止其他不利因素對(duì)混凝土強(qiáng)度造成影響。

4.4 施工階段

施工階段的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素為D3：吊裝操作失誤、D4：高空臨邊墜落風(fēng)險(xiǎn)、D5：重物墜落風(fēng)險(xiǎn)、D8：起重機(jī)作業(yè)半徑不足。為了避免這些風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)該注重施工人員的崗前施工技能培訓(xùn)。裝配式建筑的所有構(gòu)件都需要進(jìn)行吊裝，若是指揮員或者是操作員配合不當(dāng)則易發(fā)生安全事故。同時(shí)還要加強(qiáng)施工人員的安全防范意識(shí)。多開展安全講座，進(jìn)行日常的安全教育。

4.5 運(yùn)營階段

運(yùn)營階段的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素為E3：各參與方未能通力合作。這就要求在裝配式建筑全壽命周期各階段，各參與方人員保持合作，保證信息的互通性與時(shí)效性。

5 結(jié)論

目前，隨著我國對(duì)裝配式建筑的大力推廣，對(duì)預(yù)制裝配式建筑工程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理也提出了更高的要求。在裝配式建筑全壽命周期中，存在許多的風(fēng)險(xiǎn)，例如施工過程中的預(yù)制結(jié)構(gòu)或構(gòu)件裝載、吊運(yùn)、拼裝的風(fēng)險(xiǎn)[5]。這不僅威脅著施工作業(yè)人員的自身人身安全，同時(shí)也使得相關(guān)的公司單位承受較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，本文基于深圳市萬科云城一期裝配式建筑的特點(diǎn)與研究需要，通過采用文獻(xiàn)閱讀，群體討論識(shí)別裝配式建筑全壽命周期的5個(gè)階段的風(fēng)險(xiǎn)因素，提出適用于裝配式建筑的全壽命周期劃分方式，通過對(duì)裝配式建筑的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，為裝配式建筑風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建奠定基石，同時(shí)也為預(yù)防裝配式建筑質(zhì)量、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)提供參考。

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