基于熱經(jīng)濟(jì)學(xué)的鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能研究*

葉堃暉 李悅?cè)?曹軻 馮遠(yuǎn) 陳安鈺

(1.重慶大學(xué)管理科學(xué)與房地產(chǎn)學(xué)院，重慶 400045；2.中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610041)

0 引言

在自然災(zāi)害和重大事故頻發(fā)的背景下，多種災(zāi)害作用下的土木工程結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)機(jī)理與技術(shù)已被國(guó)家納入工程與材料科學(xué)優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域[1]。鋼結(jié)構(gòu)具備強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、延性佳等[2]優(yōu)點(diǎn)，能夠有效保證建筑物結(jié)構(gòu)功能的完整性，抵御不同災(zāi)害作用。實(shí)踐中，由于設(shè)計(jì)不合理、焊接質(zhì)量不高、材料運(yùn)儲(chǔ)不當(dāng)?shù)?，鋼結(jié)構(gòu)建造過程中工程事故間或發(fā)生，資源消耗量大，成本超支嚴(yán)重；建成后防災(zāi)減災(zāi)性能大幅度降低，在臺(tái)風(fēng)[3]、雪災(zāi)[4]、火災(zāi)、地震等災(zāi)害作用下時(shí)有破壞，給人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大損失。因此，如何充分利用鋼材延性、發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的防災(zāi)減災(zāi)性能優(yōu)勢(shì)，是目前鋼結(jié)構(gòu)建造過程中需要攻克的難點(diǎn)。

災(zāi)害條件下鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能的外部表征與關(guān)聯(lián)因素已得到充分探討?；谟《蕊Z風(fēng)、地震、洪澇災(zāi)情背景，Bandyopadhyay等[5]發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的力學(xué)性能與機(jī)械化的加工安裝方式在防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢(shì)。車俊斌[6]以汶川地震為例，指出鋼結(jié)構(gòu)能夠有效抵御地震波的破壞作用，發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑是應(yīng)對(duì)地震災(zāi)害的有效途徑。鄧雪松等[7]圍繞鋼結(jié)構(gòu)的耗能、減震特性，進(jìn)一步從結(jié)構(gòu)側(cè)多重視角(整體性能、構(gòu)件、附屬系統(tǒng)與人員試用等)討論鋼結(jié)構(gòu)耗能減震的性能水準(zhǔn)，按照性態(tài)完好到性態(tài)喪失逐步遞進(jìn)的結(jié)構(gòu)層次，總結(jié)鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能的階段性特征。Natarajan等[8]分析氣旋風(fēng)暴作用下結(jié)構(gòu)故障情況，強(qiáng)調(diào)在材料性能與荷載選取存在不確定因素時(shí)可靠度設(shè)計(jì)的必要性。李國(guó)強(qiáng)等[9]模擬門式鋼架在火災(zāi)作用下的倒塌過程，發(fā)現(xiàn)不僅柱腳連接類型與鋼架的差異化倒塌形式有密切聯(lián)系，設(shè)計(jì)荷載、跨高比等參數(shù)同樣顯著影響倒塌情形。單益東[10]將構(gòu)件銹蝕、連接不當(dāng)歸納為鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能不足的主要原因。綜上，現(xiàn)有研究主要從技術(shù)的視角強(qiáng)調(diào)提升鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能的構(gòu)造措施，指出材料、設(shè)計(jì)、構(gòu)件加工、施工質(zhì)量等因素對(duì)鋼結(jié)構(gòu)性能存在內(nèi)生影響。然而，這些研究對(duì)防災(zāi)減災(zāi)性能形成過程的規(guī)律、不同因素的影響程度以及作用路徑等問題的揭示還不夠直觀，難以為鋼結(jié)構(gòu)性能最大化目標(biāo)提供完備的理論支撐。

熱經(jīng)濟(jì)學(xué)(Thermo-economics)綜合熱力學(xué)理論與經(jīng)濟(jì)學(xué)原理[11]，主張通過研究熱力系統(tǒng)能量輸入輸出過程，判斷其經(jīng)濟(jì)價(jià)值的形成規(guī)律，可用于解決發(fā)電系統(tǒng)中故障分析[12]與成本分配優(yōu)化[13]等問題。熱經(jīng)濟(jì)學(xué)原理認(rèn)為，非平衡體系中的能量通過鏈?zhǔn)铰窂揭来委B加而成整體。相似的，鋼結(jié)構(gòu)作為一個(gè)與外界存在能量交換的開放系統(tǒng)，其建造是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。鋼材經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工廠加工、現(xiàn)場(chǎng)安裝一系列流程，最終形成完整的結(jié)構(gòu)體系；鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能也存在由概念到實(shí)物、由局部到整體的形成過程，與熱經(jīng)濟(jì)學(xué)提出的逐步疊合的能量流動(dòng)過程存在高度相似性。

本研究參照熱經(jīng)濟(jì)學(xué)原理構(gòu)建鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能的鏈?zhǔn)侥Ｐ?，從能量效率的角度?duì)鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能形成的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行機(jī)理性研究。本研究提出的曲線能量疊加路徑為構(gòu)造鋼結(jié)構(gòu)非平衡能量體系基本框架提供支撐，識(shí)別關(guān)鍵因素有助于全面提升鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能形成效率，幫助工程人員糾正鋼結(jié)構(gòu)全生命周期投入與資源分配偏差，為工程實(shí)踐提供應(yīng)用對(duì)策與發(fā)展建議。

1 模型構(gòu)建

1.1 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)鏈?zhǔn)侥芰肯到y(tǒng)

將鋼結(jié)構(gòu)建造全過程視為能量系統(tǒng)形成過程，將關(guān)鍵要素投入按照先后順序設(shè)為“能量輸入”[14]，模擬鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能形成過程的能量疊加。本研究選取的4次能量輸入環(huán)節(jié)(材料性能、設(shè)計(jì)參數(shù)、構(gòu)件加工、施工質(zhì)量)指標(biāo)之間影響較小，滿足應(yīng)用熱經(jīng)濟(jì)學(xué)原理的相對(duì)孤立前提。

如圖1所示，鋼材第一次輸入后構(gòu)成防災(zāi)減災(zāi)能量子系統(tǒng)1；設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)確定的各類參數(shù)是第二次能量輸入，與子系統(tǒng)1能量流疊加形成子系統(tǒng)2；加工廠對(duì)鋼材按需加工是第三次能量輸入，與子系統(tǒng)2能量流形成子系統(tǒng)3；構(gòu)件運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)裝配成結(jié)構(gòu)體系是第四次能量輸入，結(jié)合子系統(tǒng)3能量流構(gòu)成能量總系統(tǒng)并輸出。不同來源的能量束沿鏈?zhǔn)郊陕窂交ハ喁B加流動(dòng)，逐漸整體化并最終以鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能的形態(tài)呈現(xiàn)。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)鏈?zhǔn)侥芰扛拍钅Ｐ?/p>

1.2 指標(biāo)選取

1.2.1 輸入端

基于圖1提出的鏈?zhǔn)侥Ｐ?，綜合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與鋼結(jié)構(gòu)性能研究，為上述材料性能、設(shè)計(jì)參數(shù)、構(gòu)件加工、施工質(zhì)量4個(gè)能量輸入環(huán)節(jié)選取指標(biāo)，見表1。

表1 鏈?zhǔn)侥Ｐ洼斎攵酥笜?biāo)

1.2.2 輸出端

鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能是鏈?zhǔn)侥Ｐ偷妮敵龆?，反映結(jié)構(gòu)預(yù)防及抵御災(zāi)害的能力。見表2，歸納5項(xiàng)輸出端指標(biāo)，既概括鋼結(jié)構(gòu)正常狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)性能、防災(zāi)可能性，也刻畫災(zāi)害發(fā)生時(shí)的應(yīng)變水平與減災(zāi)能力，充分反映防災(zāi)減災(zāi)性能內(nèi)核。

表2 鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能指標(biāo)匯總

1.3 模型推導(dǎo)

設(shè)輸入環(huán)節(jié)提供能量en，該環(huán)節(jié)包含二級(jí)指標(biāo)Sfi，指標(biāo)數(shù)值代表該項(xiàng)權(quán)重，將en描述為Sfi的加權(quán)平均值，即

(1)

分別計(jì)算各輸入環(huán)節(jié)的貢獻(xiàn)值e1(材料性能)、e2(設(shè)計(jì)參數(shù))、e3(構(gòu)件加工)、e4(施工質(zhì)量)。設(shè)E1、E2、E3為子系統(tǒng)1、2、3(圖1)的能量，EW代表輸出端總系統(tǒng)具有的能量，則有Ew=f(E1,E2,E3)?？紤]能量流動(dòng)傳輸效率低于100%，e2輸入并與E1結(jié)合時(shí)存在損耗，對(duì)熱經(jīng)濟(jì)學(xué)理論公式進(jìn)行改進(jìn)，定義改進(jìn)后的鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)能量系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)因子為

(2)

式中，elk表示在第k束能量輸入、與既有能量結(jié)合過程中損失的部分。

改進(jìn)后的表達(dá)形式區(qū)別于原本相對(duì)孤立的能量流動(dòng)過程，認(rèn)為既有的能量子系統(tǒng)在新的能量流入后，原本穩(wěn)定的能量結(jié)構(gòu)發(fā)生擾動(dòng)，對(duì)外釋能并構(gòu)成全新穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而不是原有能量系統(tǒng)與輸入能量的簡(jiǎn)單疊加。

能量流輸入、結(jié)合的過程可以描述為

Ei=ci×(Ei-1+ei)

工程項(xiàng)目通過決策時(shí)，已具備包括資金、智力等的初始能量δ，因而子系統(tǒng)1包含δ及材料性能輸入的能量e1；子系統(tǒng)2包含子系統(tǒng)1傳遞的能量E1及設(shè)計(jì)參數(shù)貢獻(xiàn)的能量e2，得到

E2=c2×(E1+e2)

推導(dǎo)系統(tǒng)Ei的能量表達(dá)式為

(3)

可以推斷，每一能量輸入項(xiàng)前的系數(shù)為唯一確定的常數(shù)，其數(shù)值代表經(jīng)歷數(shù)次能量系統(tǒng)重構(gòu)后該類能量維持穩(wěn)定存在的程度，也代表該能量對(duì)系統(tǒng)的總貢獻(xiàn)。為便于分析，將式(3)簡(jiǎn)化為如式(4)所示的形式

Ew=λ1e1+λ2e2+λ3e3+λ4e4+σ(λ1、λ2、λ3、λ4、σ∈R)

(4)

式中，λi為能量貢獻(xiàn)系數(shù)，反映對(duì)應(yīng)環(huán)節(jié)對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力的影響程度，根據(jù)其數(shù)值大小可量化該環(huán)節(jié)對(duì)防災(zāi)減災(zāi)總能量的影響程度。

2 數(shù)據(jù)采集與分析

2.1 采集與處理

圍繞鏈?zhǔn)侥Ｐ洼斎攵撕洼敵龆酥笜?biāo)，面向全國(guó)相關(guān)專業(yè)人士開展問卷調(diào)查。參與調(diào)研的專業(yè)人士擁有3～20年不等的工作年限，主要來自設(shè)計(jì)院、高等院校、施工單位、咨詢機(jī)構(gòu)、政府部門，涵蓋土木工程、建筑設(shè)計(jì)、城鄉(xiāng)規(guī)劃、工程管理、工程造價(jià)等專業(yè)領(lǐng)域?；厥詹⒑Y選得到126份對(duì)鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域熟悉程度高的適格樣本。

2.1.1 專業(yè)度計(jì)算

由于受訪者專業(yè)度影響其認(rèn)知可靠度，有必要加以衡量。學(xué)歷與工作經(jīng)驗(yàn)常作為衡量技術(shù)人員能力水準(zhǔn)的差異化變量[25]，而專業(yè)關(guān)聯(lián)程度側(cè)面體現(xiàn)指標(biāo)判斷權(quán)威性。為此，構(gòu)建包括學(xué)歷水平x、工作年限y、鋼結(jié)構(gòu)熟悉程度z的專業(yè)度三維坐標(biāo)，制定受訪者專業(yè)度評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，見表3。

表3 受訪者專業(yè)度評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)定位每一受訪人士坐標(biāo)為(xi,yi,zi)，以歐氏距離反映受訪者專業(yè)度Pi，即

(5)

2.1.2 數(shù)據(jù)修正

一般認(rèn)為指標(biāo)評(píng)判信度與專業(yè)度呈正比例關(guān)系，本研究采用指標(biāo)原始評(píng)分S0i乘以專業(yè)程度Pi，修正受訪者的評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)為Sfi，以便更準(zhǔn)確地評(píng)估鏈?zhǔn)侥Ｐ椭笜?biāo)重要性，即

Sfi=S0i×Pi

(6)

例如，A專業(yè)度P=5.099 0，對(duì)鋼材可焊性的原始評(píng)分為S0=3，則A對(duì)鋼材可焊性的評(píng)分應(yīng)修正為Sf=3×5.099 0=15.297 0。

類似的，將鏈?zhǔn)侥Ｐ洼斎攵伺c輸出端共計(jì)9項(xiàng)指標(biāo)的126份原始數(shù)據(jù)樣本轉(zhuǎn)化為考慮受訪者專業(yè)度的修正數(shù)據(jù)。

2.2 模型計(jì)算

下面以結(jié)構(gòu)承載能力作為防災(zāi)減災(zāi)性能輸出指標(biāo)，求解鏈?zhǔn)侥芰磕Ｐ拖禂?shù)。

2.2.1 輸入變量

表4 施工質(zhì)量環(huán)節(jié)修正評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)示例

2.2.2 回歸分析

基于能量貢獻(xiàn)值e1、e2、e3、e4和結(jié)構(gòu)承載能力能量值Ew的數(shù)據(jù)，通過SPSS 17.0探討回歸方程(Ew=λ1e1+λ2e2+λ3e3+λ4e4+δ(λ1、λ2、λ3、λ4、δ∈R))各項(xiàng)貢獻(xiàn)系數(shù)。為便于檢驗(yàn)回歸方程，對(duì)126個(gè)樣本賦予隨機(jī)數(shù)編號(hào)，升序排列后選取前86個(gè)樣本作回歸模擬，剩余40個(gè)樣本用于檢驗(yàn)方程擬合度。

結(jié)果引入變量設(shè)計(jì)參數(shù)x2、構(gòu)件加工x3、施工質(zhì)量x4，而x1材料性能因ρ值大于給定顯著性水平被剔除，得到可能的回歸方程如下

方程1：y=1.009x2+2.094

方程2：y=0.716x2+0.398x3+0.116

方程3：y=0.591x2+0.299x3+0.255x4-0.765

方程1～3對(duì)應(yīng)調(diào)整判定系數(shù)依次為0.659、0.720、0.728，可知模型3擬合度最高，因此以方程3作為鋼結(jié)構(gòu)承載能力與各能量輸入環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)度的量化表述。將40個(gè)檢驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)代入方程3分別計(jì)算Ew，并與調(diào)查得到的客觀Ew序列對(duì)比偏差，結(jié)果如圖2所示，表明回歸方程擬合效果良好。

圖2 回歸方程擬合效果圖

2.3 結(jié)果

按照上述過程計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能的其他4項(xiàng)指標(biāo)(結(jié)構(gòu)耗能能力、結(jié)構(gòu)易損性、結(jié)構(gòu)抗災(zāi)能力、結(jié)構(gòu)耐久年限)，將全部鏈?zhǔn)侥芰糠匠虤w納于表5。

表5 回歸方程匯總

假定5個(gè)防災(zāi)減災(zāi)性能指標(biāo)權(quán)重均為1/5，定義某輸入變量對(duì)防災(zāi)減災(zāi)性能的平均貢獻(xiàn)率Ci為

計(jì)算材料性能貢獻(xiàn)率C1=0.095 4，設(shè)計(jì)參數(shù)貢獻(xiàn)率C2=0.330 8，構(gòu)件加工貢獻(xiàn)率C3=0.148 4，施工質(zhì)量貢獻(xiàn)率C4=0.345 8。按照貢獻(xiàn)率比例刻畫系統(tǒng)能量疊加過程，如圖3所示，環(huán)節(jié)1～4分別代表材料性能、設(shè)計(jì)參數(shù)、構(gòu)件加工與施工質(zhì)量。圖3中能量系統(tǒng)形成路徑呈曲線，沿線性路徑存在小范圍波動(dòng)，曲線斜率在環(huán)節(jié)1～2中逐漸減小，而在環(huán)節(jié)3～4中逐漸增大，在斜率變化較大處產(chǎn)生兩個(gè)增速拐點(diǎn)。

圖3 系統(tǒng)能量疊加過程

3 結(jié)果分析

3.1 鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能存在曲線化能量疊加路徑

上述研究結(jié)果表明，鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能存在熱經(jīng)濟(jì)學(xué)語義下的能量疊加現(xiàn)象，以初始材料為起點(diǎn)，依次通過設(shè)計(jì)、加工、施工環(huán)節(jié)，逐步集成防災(zāi)減災(zāi)性能的能量系統(tǒng)，能量疊加過程呈現(xiàn)出階段性的曲線態(tài)勢(shì)。

熱經(jīng)濟(jì)學(xué)現(xiàn)象在鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能形成過程中確然存在，且結(jié)構(gòu)自身與外部作用呈現(xiàn)出客觀不均勻性，均佐證鋼結(jié)構(gòu)能量系統(tǒng)遠(yuǎn)離平衡態(tài)的特性。非平衡態(tài)系統(tǒng)在同外界發(fā)生能量交換的過程中，自然活動(dòng)、人類活動(dòng)與經(jīng)濟(jì)活動(dòng)都使得能量系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生頻繁的流動(dòng)與轉(zhuǎn)化[26]，需要通過釋放熵將自身能量維持在穩(wěn)態(tài)范圍內(nèi)，代價(jià)則是對(duì)外部環(huán)境產(chǎn)生破壞。根據(jù)圖3，在材料性能子系統(tǒng)與輸入的設(shè)計(jì)參數(shù)能量結(jié)合時(shí)，防災(zāi)減災(zāi)能量總系統(tǒng)的能量增速逐步降低，從迅速增長(zhǎng)轉(zhuǎn)化為相對(duì)平穩(wěn)增長(zhǎng)，在“材料+設(shè)計(jì)”子系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)件加工能量后，依然呈現(xiàn)出緩慢平穩(wěn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。這說明初始資源經(jīng)過設(shè)計(jì)加工后，非平衡態(tài)系統(tǒng)逐漸向平衡態(tài)靠近，系統(tǒng)能量增速將逐漸趨近于零。整個(gè)過程中，系統(tǒng)能量增長(zhǎng)情況滿足自然狀態(tài)下逐漸穩(wěn)定的規(guī)律。然而，在施工能量流入系統(tǒng)后，系統(tǒng)能量疊加進(jìn)程出現(xiàn)明顯正反射效果，迅速增長(zhǎng)至最終狀態(tài)。這意味著施工階段人類建造活動(dòng)與鋼結(jié)構(gòu)能量系統(tǒng)產(chǎn)生正向能量交互，將趨于混沌的系統(tǒng)再次引入有序的非平衡態(tài)，符合現(xiàn)場(chǎng)將零散構(gòu)件轉(zhuǎn)化為建筑整體的實(shí)際建造過程。鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)能量系統(tǒng)在遠(yuǎn)離熱經(jīng)濟(jì)學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)得到迅速發(fā)展，以設(shè)計(jì)與施工兩個(gè)階段尤為顯著。

自然資源和人工資源共同影響能量系統(tǒng)的形成，說明建筑能量并不局限于實(shí)體供應(yīng)路徑，這對(duì)傳統(tǒng)的建筑能量理論有所補(bǔ)充：典型建筑能量系統(tǒng)鮮少將設(shè)計(jì)、加工、施工等智力與勞動(dòng)輸入納入研究范圍[27]，而貢獻(xiàn)度對(duì)比結(jié)果突出了施工與設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)對(duì)防災(zāi)減災(zāi)性能的關(guān)鍵影響，表明輸入資源是否具備實(shí)體形態(tài)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)減災(zāi)防災(zāi)性能的形成無顯著影響。無形資源作為輸入能量的一部分，與有形資源結(jié)合組成防災(zāi)減災(zāi)總能量系統(tǒng)，建筑能量系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)由物質(zhì)流、信息流、服務(wù)流、智力流等構(gòu)成的綜合體[16]。

3.2 設(shè)計(jì)與施工是能量系統(tǒng)的關(guān)鍵輸入環(huán)節(jié)

業(yè)界對(duì)結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)各方面的認(rèn)知均存在相對(duì)固化的傾向：在災(zāi)害應(yīng)對(duì)領(lǐng)域通常更重視災(zāi)后重建與工程技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展，對(duì)災(zāi)前預(yù)防與項(xiàng)目準(zhǔn)備的關(guān)注并不充分[28]；在資源投入方面表現(xiàn)出向采購、施工環(huán)節(jié)的明顯傾斜，普遍認(rèn)同鋼材強(qiáng)度、韌性等技術(shù)指標(biāo)優(yōu)化對(duì)結(jié)構(gòu)性能具有顯著促進(jìn)作用，突出施工過程的主導(dǎo)地位，但缺乏對(duì)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)牽引效能的足夠重視；在構(gòu)配件制造過程中以量產(chǎn)為主要目的，對(duì)加工過程監(jiān)管與材料質(zhì)量把控缺乏明確標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能的貢獻(xiàn)度數(shù)值存在“施工質(zhì)量>設(shè)計(jì)參數(shù)>構(gòu)件加工>材料性能”的數(shù)量關(guān)系，其中關(guān)鍵環(huán)節(jié)為施工質(zhì)量與設(shè)計(jì)參數(shù)，與構(gòu)件加工關(guān)聯(lián)度較低，而與材料性能關(guān)聯(lián)度最低。研究指向與業(yè)內(nèi)認(rèn)知傾向相異，施工與設(shè)計(jì)被認(rèn)為是核心因素，二者對(duì)性能具有近似的貢獻(xiàn)程度，設(shè)計(jì)的重要性得到強(qiáng)調(diào)；材料與構(gòu)件的重要性被相對(duì)弱化，尤其是材料性能的貢獻(xiàn)度遠(yuǎn)低于其他環(huán)節(jié)。因此，鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目建設(shè)要注重對(duì)施工過程的質(zhì)量把控，加大在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的資源投入，確保能量在這二者中流動(dòng)充分、到位，合理配置構(gòu)件加工與材料供應(yīng)環(huán)節(jié)的資源占用程度，平衡投入-產(chǎn)出比率。

3.3 建議

由于缺乏對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)能量系統(tǒng)形成過程的清晰認(rèn)知，從業(yè)人員的偏好性管理往往導(dǎo)致工程實(shí)踐中實(shí)際防災(zāi)減災(zāi)性能低于預(yù)期，有礙結(jié)構(gòu)安全與穩(wěn)定?？紤]我國(guó)正提倡鋼鐵行業(yè)“減量”“提質(zhì)”[29]轉(zhuǎn)型，高質(zhì)量發(fā)展是行業(yè)發(fā)展主題，充分利用鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能的首要任務(wù)是梳理關(guān)鍵環(huán)節(jié)管理要點(diǎn)，對(duì)不當(dāng)?shù)钠眯怨芾硇袨檫M(jìn)行糾偏。建設(shè)單位應(yīng)提升對(duì)施工作業(yè)質(zhì)量以及設(shè)計(jì)方案精細(xì)度的關(guān)注度，資源的分配與再分配應(yīng)當(dāng)立足投入-貢獻(xiàn)對(duì)等的基本原則。設(shè)計(jì)單位進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的側(cè)重點(diǎn)在于災(zāi)害預(yù)防措施，譬如選擇更安全合理的結(jié)構(gòu)形式和計(jì)算參數(shù)、模擬結(jié)構(gòu)使用強(qiáng)度在易損部位做進(jìn)一步強(qiáng)化設(shè)計(jì)。施工單位需要在動(dòng)工前透徹理解防災(zāi)減災(zāi)設(shè)計(jì)理念，注重提升施工作業(yè)人員素質(zhì)水平，組建專業(yè)化施工團(tuán)隊(duì)，推進(jìn)施工進(jìn)程智能化、信息化。構(gòu)件加工廠應(yīng)推進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化，引進(jìn)智能制造設(shè)備，推動(dòng)加工生產(chǎn)線“無人化”進(jìn)程，保證切割、焊接等工作按質(zhì)按量完成，避免構(gòu)件因加工質(zhì)量不佳出現(xiàn)連接破壞、強(qiáng)度不達(dá)預(yù)期等問題。試驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)亦宜關(guān)注結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)變動(dòng)下結(jié)構(gòu)模型應(yīng)力變化，模擬火災(zāi)、地震、臺(tái)風(fēng)等不同災(zāi)害作用下結(jié)構(gòu)破壞全過程，以便更好地開展差異化情境下鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能的量化研究。

4 結(jié)語

本研究引入熱經(jīng)濟(jì)學(xué)原理構(gòu)造鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)鏈?zhǔn)侥芰磕Ｐ?，分析鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能與材料、設(shè)計(jì)、構(gòu)件、施工4類不同建設(shè)環(huán)節(jié)的關(guān)聯(lián)性，揭示熱經(jīng)濟(jì)學(xué)能量輸入的量化關(guān)系，指出性能逐步形成的曲線路徑。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)能量系統(tǒng)形成過程，為保證系統(tǒng)內(nèi)部流維持穩(wěn)定，避免發(fā)生能量突變(反映為結(jié)構(gòu)倒塌、破壞等現(xiàn)象)、危害人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，應(yīng)當(dāng)更多地關(guān)注設(shè)計(jì)與施工環(huán)節(jié)的重要作用，有的放矢地進(jìn)行建造管理，保證鋼結(jié)構(gòu)宏觀有序，推動(dòng)能量系統(tǒng)安全形成、運(yùn)轉(zhuǎn)。熱經(jīng)濟(jì)學(xué)理論方法在鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域研究中具有良好適配性，在一定程度上豐富了鋼結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)性能的研究方法。

本研究采用定性與定量結(jié)合的方式，數(shù)據(jù)源自問卷調(diào)查結(jié)果，雖然通過計(jì)算處理提升了數(shù)據(jù)的可靠性，但仍不可避免地存在一定的主觀臆測(cè)性。這一不足可通過建立業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)可的科學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)加以完善，有待后續(xù)深入研究。