基于組合賦權(quán)與改進模糊的臨建設施綠色度評價研究

楊玉勝，尹雨秋

（長沙理工大學 交通運輸工程學院，湖南 長沙410114，E-mail：yinyuqiu0125@163.com）

《綠色建筑評價標準》（GB/T50378-2019）是中國建筑行業(yè)針對我國情，為了規(guī)范綠色建筑提出的評價標準，對建筑的“四節(jié)一環(huán)?！毙阅苓M行了綜合評判，但缺少對綠色度的評判方法。綠色度是指建筑生產(chǎn)、經(jīng)營活動對環(huán)境和節(jié)能等產(chǎn)生的影響程度，即對綠色施工的綜合效果評價，我國對此還沒有科學統(tǒng)一的評價體系和標準，阻礙建筑行業(yè)逐步向節(jié)能環(huán)保過渡[1]。

國內(nèi)外學者使用各種方法從各個領域?qū)G色施工進行評價分析，基于云模型，吳偉東等[2]等對西南地區(qū)高速鐵路綠色施工進行了評價，基于云物元理論，王乾坤等[3]對裝配式建筑施工綠色度評價方法進行了研究。萬炳彤等[4]利用TOPSIS 模式，建立了適合于西北寒旱區(qū)的鐵路路基綠色建設評價模型。以上研究大多針對永久性建筑，而缺乏對于作為工程施工必須搭設的臨建設施綠色度的研究。建筑施工現(xiàn)場的臨建設施由多種應用功能臨建設施構(gòu)成，對臨建設施綠色度進行研究將有助于更好地推行綠色施工。

1 臨建設施綠色施工評價指標體系的構(gòu)建

1.1 臨建設施現(xiàn)狀

臨建設施是指為了維護工程建設與管理正常進行而臨時建設的各類建筑物、構(gòu)筑物及其他設備，一般建筑工程施工的臨時設施包括建設項目施工場地圍擋、圍墻、施工人員進出場通道、施工道路、洗車臺、沉淀池、施工場地排水設施等。為縮短臨建設施的施工周期，盡早開始結(jié)構(gòu)主體施工，臨建施工多數(shù)采用低強度的現(xiàn)澆混凝土或者磚砌體等做法。此類做法雖然速度快、工藝簡單，但會消耗大量的社會資源，并且項目完工后在后續(xù)的拆改過程中會產(chǎn)生大量建筑垃圾。以施工道路為例，目前在建工地的施工道路一般采用現(xiàn)澆混凝土硬化路面，承載力低，易破損，后期進行路面破除時會產(chǎn)生大量的建筑垃圾，而建筑垃圾消解費用高，造成工程成本增加。

作為大量消耗能源和資源的建筑業(yè)，應當努力解決投入大、消耗高、污染嚴重的問題，做到高效節(jié)能，降低環(huán)境污染，滿足綠色施工要求。

1.2 指標體系的建立

現(xiàn)有的《綠色建筑評價標準》側(cè)重于永久性建筑，較少考慮臨建設施，缺乏對臨建設施綜合效益和后續(xù)拆改的考慮。根據(jù)臨建設施的特點及國內(nèi)外學者在臨建設施綠色度評價方面的研究，結(jié)合《綠色施工導則》《綠色建筑評價標準》和相關文獻，針對臨建設施的特點從施工建設管理、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟成本、資源消耗4 個方面篩選數(shù)據(jù)并展開分析，結(jié)合專家訪談初步得到30 個評價指標，再將指標形成問卷，通過微信、郵箱等方式對有經(jīng)驗的施工人員和專家發(fā)放，進行意見征詢，對問卷進行一致性檢驗，再次根據(jù)征詢專家的意見對指標進行補充和刪減，得到最終的評價指標體系。以臨建設施綠色度評價為目標層，建立綠色施工管理協(xié)調(diào)、環(huán)境保護、資源節(jié)約消耗及經(jīng)濟成本合理4 項準則層指標及20 個二級指標，真實地反映了各指標之間的關系，具體如表1所示。

表1 臨建設施綠色度評價指標體系

（1）施工現(xiàn)場會因施工產(chǎn)生大量的揚塵、噪音。在臨建設施后續(xù)進行拆改過程中會產(chǎn)生較多建筑垃圾[5]，并且現(xiàn)場施工過程中往往會造成水土流失，土壤污染等，針對這些問題建立生態(tài)環(huán)境保護指標表，具體可分為大氣污染控制、噪聲控制、水污染控制、建筑垃圾控制和土壤保護5 項二級指標。

（2）臨建設施的現(xiàn)場施工會造成各類資源能源的消耗。施工過程中所需要的建筑材料多種多樣；現(xiàn)場工作面許多情況會存在缺水現(xiàn)象；由于用地資源限制，如何節(jié)省用地也十分關鍵；燃料的利用是否恰當也是評價綠色施工的一項關鍵標準。因此建立資源消耗節(jié)約指標，選擇材料節(jié)約利用、用水節(jié)約率、土地節(jié)約利用和可再生能源消耗4 項做為二級指標。

（3）臨建設施施工過程中一次性耗材消耗較多，一次性耗材建造費用高，施工過程中所使用的材料在臨建設施后續(xù)拆改中產(chǎn)生大量廢棄物，而這些廢棄物多數(shù)沒有進行二次回收利用，這些都會造成經(jīng)濟成本增加?？茖W合理地使用綠色建材可以減少處理廢棄物垃圾的成本。同時采取永臨結(jié)合措施，提高永臨結(jié)合率，通過避免重復設置減少消耗，對經(jīng)濟成本的控制有著重要的意義。因此建立經(jīng)濟成本指標，選取一次性耗材建造費用、機械設備的能源消耗、綠色建筑材料利用率、永臨結(jié)合率、廢棄物利用率、雨水利用率這6 個指標做為二級指標。

（4）建設并推行綠色施工一定要建立綠色施工管理體系，主要包括管理、措施、方式等，為綠色施工提出了規(guī)范與監(jiān)督標準，能有效地對其加以糾偏改進等。具體表現(xiàn)施工現(xiàn)場防疫、生活環(huán)境健康、施工安全管理、綠色施工培訓、綠色施工宣傳5 項二級指標。

2 基于組合賦權(quán)和模糊綜合評價的臨建設施綠色施工評價模型

2.1 組合賦權(quán)確定評價指標權(quán)重

評價臨建設施的施工綠色度，首先要對評價指標加以合理賦權(quán)。賦權(quán)方法通常包括二類，一類是主觀賦權(quán)法；另一類是客觀賦權(quán)法。主觀賦權(quán)法由于受到專家水平和偏好的影響，易產(chǎn)生信息丟失、一致性檢查不通過的問題；而客觀賦權(quán)法能夠克服這些弊端，但會模糊評價指標的重要性。AHP 是較為成熟的主觀賦權(quán)法，它能結(jié)合專家自身的經(jīng)驗知識合理地確定各指標權(quán)重的排序，熵值法是常用的客觀賦權(quán)法，依靠數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系確定指標權(quán)重，客觀性強，減弱了專家主觀意識造成的影響，但對指標之間可能存在信息重復的問題考慮不充分，獨立性權(quán)法為一種客觀賦權(quán)法，對指標之間進行橫向比較，考慮指標間的相互聯(lián)系，可以克服指標間具有關聯(lián)性，敏感度高的問題，將獨立性權(quán)法和熵權(quán)法結(jié)合，使評價結(jié)過更為準確科學。因此采用AHP-熵權(quán)-獨立性權(quán)進行組合賦權(quán)，并采用加法合成法，使權(quán)重更加合理。

2.1.1 層次分析法確定主觀權(quán)重

運用層次分析進行主觀賦權(quán)，邀請專家對各層次指標進行打分，得出判斷矩陣，然后進行一致性檢驗，通過檢驗才可正常運算求出權(quán)重[6]。設主觀權(quán)重為vi，則評價指標主觀權(quán)重向量為v=[v1，v2，...，vm]。

2.1.2 熵值法確定客觀權(quán)重

利用熵值法客觀賦權(quán)。熵值代表一個事件的離散程度，熵值越大則離散程度越大，信息熵越小，該指標包含的信息量越大，權(quán)重越大；反之，權(quán)重越小。具體步驟如下：

所有評價指標的客觀權(quán)重：μ=（μ1，μ2，...，μm）。

2.1.3 獨立性權(quán)法確定客觀權(quán)重

獨立性權(quán)系數(shù)法利用多元回歸法計算出指標之間的復相關系數(shù)，以此決定權(quán)重。復相關系數(shù)越大表示指標間重疊信息越多，相應指標的權(quán)重就越小。將復相關系數(shù)的倒數(shù)作為指標權(quán)重系數(shù)可以區(qū)分指標所包含的不同于其他指標的信息量，處理指數(shù)間信息重疊的問題[7]。

復相關系數(shù)：

Ri與權(quán)重α互為倒數(shù)，最終權(quán)重計算公式：

2.1.4 組合權(quán)重確定

在層次分析法、熵權(quán)法、獨立性權(quán)系數(shù)法分別確定指標權(quán)重值v、μ、α后，通過組合權(quán)重的加法合成法[8]來確定第i項指標的綜合權(quán)重值：

則所有指標的綜合權(quán)重向量W為：W=(w1，w2，…，wn)。

2.2 臨建設施綠色度模糊綜合評價

模糊綜合評價法以模糊數(shù)學原理為基礎，將受多種因素影響的實際問題轉(zhuǎn)化為由可量化的評價指標組成的數(shù)學模型，最終得出對實際問題的整體性綜合評價數(shù)值，是系統(tǒng)進行全面評價的多因素決策方法[9]。由建立的指標體系可知，指標體系中存在較多定性指標，這類指標存在一定的模糊性，采用模糊綜合評價可以對定性指標進行合理量化。但傳統(tǒng)的模糊綜合評價會因為不同等級的隸屬度值相近而導致評價結(jié)果失真的情況。因此提出改進模糊綜合評價：對最大隸屬度原則的有效性進行檢驗，判別其是否有效，提高結(jié)果的準確度。若有效性檢驗不通過，利用相對置信度原則進行最終判別。

2.2.1 評價對象因素域的確定

構(gòu)建的臨建設施施工綠色度評價指標體系的4個一級指標對象集合為：U={U1，U2，U3，U4}，一級指標下的n個二級指標集合為：U=(U11，U12，…，U1n)。由此確定因素域為U={U1，U2，U3，U4}={(U11，U12，…，U1n)，(U21，U22，…，U2n)，…，(U41，U42，…，U4n)}。

2.2.2 確定評價等級

參考相關文獻和《綠色建筑評價標準》等級分類，采取五分制法進行等級分類，即結(jié)果的評價級別為5 個，依次為綠色度好、較好、中等、較差、差，記為Z=(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5)。

2.2.3 改進隸屬度

創(chuàng)建模糊關系矩陣R，確定等級模糊子集的隸屬程度（R/Ui），施工綠色度評價指標分為定性和定量兩種[10]。定量指標由具體的數(shù)據(jù)來評判其所屬等級，評價結(jié)果用1 和0 來表示，即某一指標的某等級Vj（j=1，2，…，n）隸屬度為1 時，該指標其他等級的隸屬度為0。評判標準從兩個方面進行考量：一是依據(jù)國內(nèi)現(xiàn)行的法律法規(guī)、標準和相關數(shù)據(jù)，如《建設工程施工現(xiàn)場管理規(guī)定》《建筑工程安全生產(chǎn)管理條例》《中華人民共和國環(huán)境保護法》等；二是若指標無明確依據(jù)，則參考有關學者的研究數(shù)據(jù)[11～13]。具體如表2 所示。

表2 定量評價指標評價標準

定性指標評價等級依據(jù)專家評判來確定，根據(jù)專家判斷的結(jié)果計算該指標分布在每一等級的百分比，取各等級百分比作為隸屬度。

可以得到模糊關系矩陣：

式中，rij表示某個被評事物等級模糊子集的隸屬度。

2.2.4 評價因素的權(quán)向量

評價因素的權(quán)向量W=[w1，w2，…，wm]，wi是因素Ui對模糊子集的隸屬度，對其進行歸一化處理，即：

2.2.5 模糊綜合評價結(jié)果

評價因素的權(quán)向量與評價指標間的關系矩陣進行運算，得到模糊綜合評價結(jié)果的總向量B，即：

根據(jù)最大隸屬度原則，計算出的向量B中，最大元素bj（j=1，2，…，n）所對應的等級為該指標的評價等級。

對模糊綜合評價的結(jié)果進行檢驗，計算最大隸屬度的有效度，當有效度大于等于0.5 時，用最大隸屬度原則判斷評價等級是有效的；反之無效，此時利用相對置信度原則進行最終等級判別。

計算最大隸屬度原則有效度：

式中，n為評價結(jié)果向量中的因素個數(shù)；β為最大隸屬度數(shù)值；γ為第二大隸屬度數(shù)值。

3 應用實例

某城市一棚戶區(qū)改造工程項目中，北為高層保障房三號樓，南側(cè)東側(cè)西側(cè)為7～9 層的多層住宅。總面積23470.99m2，包括地下室設備空間147.6 m2，地上面積23345.39 m2。本工程項目為鋼筋剪力墻結(jié)構(gòu)。該項目的臨建設施已完工，根據(jù)構(gòu)建的指標體系和評價標準，結(jié)合該項目臨建設施具體數(shù)據(jù)對其進行分析。

3.1 評價指標權(quán)重的確定

3.1.1 主觀權(quán)重確定

邀請施工領域的專家學者對該項目臨建設施的綠色施工情況進行評價，共選派出8 位專家組成評審專家小組。根據(jù)評價標準和各項措施實際推行情況，對表1 中的綠色施工評價指標進行判斷，得到主觀權(quán)重。

以一級指標為例，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)及對判斷矩陣計算，整理后得到一級指標的權(quán)重分配表，如表3所示。

表3 施工綠色度

3.1.2 客觀權(quán)重確定

對各指標重要程度進行專家打分，以5 分制打分，1～5 分別代表各指標重要程度。同樣，以一級指標為例，將專家打分結(jié)果整理后形成原始評價矩陣。評價矩陣如表4 所示。

表4 一級指標評價矩陣

根據(jù)前述公式計算得到客觀權(quán)重μ1=0.2579，μ2=0.3595，μ3=0.2579，μ4=0.1248，α1=0.2953，α2=0.2239，α3=0.2207，α4=0.2601，α5=0.0934，α6=0.2262

3.1.3 綜合權(quán)重確定

綜上，對建筑工程施工綠色度評價各級指標的主觀權(quán)重、客觀權(quán)重和綜合權(quán)重進行匯總，如表5所示。

表5 各指標權(quán)重

3.2 模糊綜合評價

邀請了8 名施工、節(jié)能環(huán)保等方面的專家對本工程的施工綠色度進行了評價，對定性指標進行打分，打分結(jié)果如表6 所示。

表6 二級指標打分表

對定量指標等級進行評定：數(shù)據(jù)主要采用現(xiàn)場調(diào)查獲取的數(shù)據(jù)、查詢檢驗結(jié)果報告、詢問工作人員等方法，將各定量指標的數(shù)據(jù)與表2 的標準進行對應評判，從而得到各指標的評價等級。結(jié)合8 名專家對定性指標評價的結(jié)果，確定C1～C4模糊評判矩陣為：

由表5 可知，一級指標的權(quán)重為W=（0.3418，0.2374，0.2577，0.1631）。

各二級指標的權(quán)重為W1=（0.1620，0.1664，0.2065，0.2334），W2=(0.2317，0.2199，0.2127，0.3357)，W3=（0.1649，0.1902，0.1725，0.2098，0.1281，0.1345），W4=（0.1283，0.2520，0.2780，0.1991，0.1426）。

將表5 中確定的權(quán)重與模糊評判矩陣進行模糊合成運算，即B=W×R，以C1指標為例，計算過程如下：

同理得到總評價矩陣為：

進而得到模糊綜合評價等級結(jié)果：Q=W×B=（0.2555，0.5586，0.1632，0，0）

計算最大隸屬度檢驗數(shù)ε，整理后得到最大隸屬度有效性結(jié)果如表7 所示。

表7 有效性檢驗結(jié)果

由上表結(jié)果顯示，“環(huán)境保護”“資源節(jié)約與消耗”“經(jīng)濟成本合理”“綠色施工管理”指標數(shù)均大于0.5，可直接使用最大隸屬度原則來確定最終等級。對于該項目而言，根據(jù)模糊綜合評價中最大隸屬度原則max(Q)=q2=0.5586，該臨建設施的施工綠色度評價等級為較好。

4 結(jié)語

為臨建設施綠色度評價提供理論依據(jù)，促進綠色施工推廣，本文得到以下結(jié)論：針對國內(nèi)外對臨建設施綠色度研究不足，從環(huán)境保護、資源節(jié)約與消耗、經(jīng)濟成本合理與綠色施工管理4 個方面針對臨建設施的特點構(gòu)建了綠色度評價指標體系。采取AHP-熵權(quán)-獨立性權(quán)的組合賦權(quán)法使權(quán)重賦權(quán)更加合理，對定量和定性指標進行分類評價并利用改進模糊綜合評價驗證隸屬度使結(jié)果更加可靠。

通過案例，驗證了該方法的可行性，為臨建設施綠色度的綜合評價提供了理論依據(jù)，有利于綠色施工的推廣。