基于AHP與EWM的建筑立面裝飾方案決策?

黃俊偉 鄧安仲 李勝波 羅 盛 孫建虎

（中國人民解放軍陸軍勤務(wù)學(xué)院 重慶 401311）

1 引言

隨著軍隊(duì)編制體制改革的不斷深化，部隊(duì)經(jīng)歷著“撤”“并”“降”“改”，整體成建制換防、移防形成常態(tài)化，部分軍隊(duì)在建工程建設(shè)項(xiàng)目整體移交新的建設(shè)單位，由新單位承擔(dān)工程續(xù)建任務(wù)。由于編制體制、擔(dān)負(fù)任務(wù)不一致，項(xiàng)目功能需求發(fā)生變化等原因，以及在停工緩建期間，國家和軍隊(duì)政策發(fā)生變化，新技術(shù)、新材料不斷涌現(xiàn)，在建工程不能完全滿足新單位的住用保障要求，需要針對(duì)整體或局部工程作出設(shè)計(jì)優(yōu)化，對(duì)續(xù)建工程方案進(jìn)行變更調(diào)整。目前，針對(duì)續(xù)建工程方面的研究多為2016年前的研究［1～4］，且主要集中在續(xù)建工程質(zhì)量檢測(cè)、鑒定、加固和質(zhì)量監(jiān)督等質(zhì)量管理領(lǐng)域［1～7］，對(duì)深化國防和軍隊(duì)改革期間引起的工程變更等新問題研究比較少。本文以某部隊(duì)續(xù)建工程辦公樓為例，構(gòu)建了建筑立面裝飾方案的決策模型，通過定性和定量相結(jié)合的方法，可有效解決工程變更背景下多因素方案的比選和決策問題，具有良好的現(xiàn)實(shí)意義。

2 常用的建筑立面裝飾方案分析

2.1 外墻涂料

外墻涂料是一種最常用的建筑立面裝飾材料，其造價(jià)較低、施工方便、色彩多變、便于維修，常用于住宅、經(jīng)濟(jì)型酒店、小型廠房等建筑。外墻涂料耐水性、耐酸堿性較好，但在北方地區(qū)一般施工于保溫層外側(cè)，施工后墻面平整度不易控制，且容易褪色。

2.2 真石漆

真石漆主要使用不同顏色的天然石粉、彩砂配制而成，一般需噴涂三遍，即抗堿封閉底漆、真石漆和罩面漆。高品質(zhì)的真石漆綜合性能比外墻涂料好，應(yīng)用于建筑立面裝飾時(shí)具有仿花崗巖效果，且造價(jià)相對(duì)于干掛花崗巖具有很大優(yōu)勢(shì)。

2.3 石材幕墻

石材幕墻是指通過連接固定件將飾面花崗巖石材與預(yù)埋龍骨連接起來，石材和建筑墻體預(yù)留一定空隙，能夠提升建筑隔熱保溫性能。由于天然石材具有獨(dú)特的紋理和材質(zhì)，建筑立面大面積使用整體裝飾質(zhì)感強(qiáng)，視覺沖擊力強(qiáng)，常用于高檔辦公樓、酒店、博物館等建筑。石材幕墻造價(jià)高，開采石材不利于環(huán)保和低碳建設(shè)目標(biāo)；石材本身自重大，增大了結(jié)構(gòu)荷載；石材吸水率高，如原材料選材有缺陷、飾面處理不到位或施工不規(guī)范，冬季凍融循環(huán)易造成局部碎裂、墜落，帶來安全隱患。目前，天然石材逐漸被部分人工合成板材所替代，例如埃特板（纖維水泥板）、陶板等。

2.4 埃特板幕墻

埃特板是一種纖維增強(qiáng)硅酸鹽平板，其主要原材料是水泥、植物纖維和礦物質(zhì)，經(jīng)高溫蒸壓而成［8］。埃特板具有很多優(yōu)越的性能，例如強(qiáng)度高、耐久性好、安裝快捷、使用壽命長等。近年來，埃特板作為內(nèi)外墻裝飾材料被廣泛使用，與石材幕墻相比，埃特板價(jià)格低廉，自重比較輕，可以節(jié)約鋼龍骨使用量，因此也更經(jīng)濟(jì)；使用埃特板可以減少天然石材的使用，有利于保護(hù)環(huán)境；根據(jù)需要，可以在埃特板表面噴涂真石漆，形成色彩豐富、靈活多變的建筑立面裝飾效果。

2.5 金屬幕墻

金屬幕墻是指將金屬板材代替石材、玻璃等傳統(tǒng)幕墻板材的一種幕墻系統(tǒng)，由于金屬的輕量化、加工性能強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，可以減少鋼龍骨用量，更加適應(yīng)復(fù)雜的建筑外立面造型設(shè)計(jì)，裝飾效果好。常用金屬板材主要有鋁復(fù)合板、單層鋁板等。金屬幕墻初始安裝造價(jià)雖較高，但維護(hù)成本低，耐久性好。

此外，常用的建筑立面裝飾方案還有玻璃幕墻、陶瓷幕墻等。

3 構(gòu)建數(shù)學(xué)模型

3.1 模型方法的選用—層次分析法和熵權(quán)法

層次分析法是由美國運(yùn)籌學(xué)家T.L.Satty于20世紀(jì)70年代提出，通過將決策目標(biāo)逐層分解，建立目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層、方案層的層次結(jié)構(gòu)模型［9］。層次分析法計(jì)算簡便、便于操作，但指標(biāo)權(quán)重受主觀因素影響大［10］。熵權(quán)法是一種評(píng)價(jià)客觀權(quán)重的方法，熵的思想起源于信息論，是對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)不確定性的一種度量，如果指標(biāo)數(shù)據(jù)離散程度大，則信息熵越小，則在該指標(biāo)的權(quán)重應(yīng)越大，反之則權(quán)重越?。?1］。熵權(quán)法注重于數(shù)據(jù)本身的分析，權(quán)重確定過程比較客觀，方法應(yīng)用廣泛、實(shí)用性較強(qiáng)，與層次分析法結(jié)合使用，可以通過數(shù)學(xué)模型確定綜合權(quán)重，然后求解得到最優(yōu)方案［11～12］。

3.2 層次分析法確定主觀權(quán)重

層次分析法的步驟一般如下［9］。

1）對(duì)待研究對(duì)象建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，建立層次結(jié)構(gòu)模型。

2）構(gòu)造判斷矩陣。A=（aij）m×n，其中aij表示第i個(gè)因素對(duì)第j個(gè)因素的重要程度，通常引用數(shù)字1-9及其倒數(shù)作為標(biāo)度，其含義見表1。

表1 判斷矩陣中標(biāo)度的含義

3）一致性檢驗(yàn)。由于主觀因素影響，構(gòu)造判斷矩陣時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)不合理情況，需要對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，即：偏離一致性指標(biāo)CI/隨機(jī)一致性指標(biāo)RI=一致性比例CR，當(dāng)CR＜0.1時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣通過一致性檢驗(yàn)。RI取值見表2。

表2 隨機(jī)一致性指標(biāo)值RI

4）確定主觀權(quán)重。

3.3 熵權(quán)法確定客觀權(quán)重

2）對(duì)判斷矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，正向指標(biāo)采用公式（3），負(fù)向指標(biāo)采用公式（4）：

3）將矩陣進(jìn)行歸一化：

4）計(jì)算熵值和熵權(quán)

第j個(gè)指標(biāo)的熵值：

當(dāng)rij=0時(shí)，定義rijlnrij=0。

第j個(gè)指標(biāo)的熵權(quán)：

3.4 確定綜合權(quán)重

綜合權(quán)重的確定通常采用算數(shù)平均法、平方根法等，本文認(rèn)為主觀和客觀權(quán)重重要性相同，采用算數(shù)平均法［17］，計(jì)算公式如下：

綜合權(quán)重

3.5 計(jì)算綜合評(píng)分

通過加權(quán)計(jì)算，求得各方案的綜合評(píng)分，即

4 實(shí)例應(yīng)用

某部隊(duì)辦公樓建筑面積為2.3萬平方米，共9層，其建筑立面原設(shè)計(jì)為干掛石材幕墻。由于軍隊(duì)編制體制改革，原建設(shè)單位整體裁撤，該辦公樓停工長達(dá)三年，而后由陸軍某部隊(duì)接收并負(fù)責(zé)工程續(xù)建，工程停工前已經(jīng)完成建筑主體結(jié)構(gòu)和二次結(jié)構(gòu)施工，建筑幕墻完成龍骨安裝施工。停工期間，軍隊(duì)系統(tǒng)出臺(tái)了一系列政策法規(guī)，包括營房建筑裝飾裝修標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定軍隊(duì)辦公樓立面裝飾材料應(yīng)選用外墻涂料、外墻面磚和人造板材。為此，承擔(dān)續(xù)建實(shí)施任務(wù)的陸軍某部隊(duì)需要對(duì)辦公樓立面裝飾方案進(jìn)行變更。為落實(shí)上級(jí)法規(guī)要求，該單位決定不再使用石材幕墻，并從外墻涂料（S1）、真石漆（S2）、埃特板表面噴涂真石漆（S3）、金屬幕墻（S4）四個(gè)方案中擇優(yōu)選擇辦公樓立面裝飾方案。

4.1 計(jì)算主觀權(quán)重

通過建立的模型，邀請(qǐng)工程相關(guān)方責(zé)任主體和行業(yè)專家進(jìn)行打分，包括主管部門、工程質(zhì)監(jiān)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理和建設(shè)單位官兵代表等，構(gòu)造評(píng)價(jià)矩陣，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)并求出主觀權(quán)重［18］。綜合考慮各種因素對(duì)方案決策的影響，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，構(gòu)建工期、費(fèi)用、技術(shù)工藝性和建筑需求作為準(zhǔn)則層，構(gòu)建如表3所示層次結(jié)構(gòu)［19］。

表3 建筑立面裝飾方案決策指標(biāo)體系

主觀權(quán)重計(jì)算結(jié)果見表5。

4.2 計(jì)算客觀權(quán)重（熵權(quán)）

通過查閱資料并咨詢專家意見，獲取各方案的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)，見表4。

表4 建筑立面裝飾方案評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)

按照公式（3）、（4）和（5），對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和歸一化處理，結(jié)合公式（6）、（7），求出各指標(biāo)的熵值和熵權(quán)，如表5所示。

4.3 計(jì)算綜合權(quán)重和綜合評(píng)分

按照公式（8），得到綜合權(quán)重，如表5所示。然后，按照公式（9）進(jìn)行線性加權(quán)，得到各方案的綜合評(píng)分，如表6所示。根據(jù)評(píng)分結(jié)果，可以確定埃特板表面噴涂真石漆（S3）為最優(yōu)方案［14］。

表5 歸一化矩陣及綜合權(quán)重計(jì)算結(jié)果

表6 建筑立面裝飾方案綜合評(píng)分結(jié)果

5 結(jié)語

針對(duì)某部隊(duì)續(xù)建工程辦公樓立面裝飾方案決策問題，在文獻(xiàn)分析的基礎(chǔ)上，立足工程實(shí)際，從工期、費(fèi)用、技術(shù)工藝性、建筑需求四個(gè)方面，建立施工周期、施工費(fèi)用、美觀性、耐久性等12個(gè)具體指標(biāo)體系，通過確定主、客觀權(quán)重和綜合權(quán)重，計(jì)算出各方案的綜合評(píng)分，選出具有比較優(yōu)勢(shì)的建筑立面裝飾方案，即埃特板表面噴涂真石漆（S3）方案，并付諸實(shí)施，取得了良好的投資綜合效益。實(shí)踐證明，方法簡便可行，可為今后類似問題方案決策提供參考。