田 瓊 周 基

（湖南科技學(xué)院 土木與環(huán)境工程學(xué)院，湖南 永州 425199）

基于模糊層次分析法的高層建筑施工安全評(píng)價(jià)分析

田 瓊 周 基

（湖南科技學(xué)院 土木與環(huán)境工程學(xué)院，湖南 永州 425199）

文章研究高層建筑施工過(guò)程中的安全綜合評(píng)價(jià)方法，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員、施工材料、施工機(jī)械設(shè)備、施工管理方法和施工環(huán)境五個(gè)方面，運(yùn)用模糊層次分析法構(gòu)建模型，系統(tǒng)科學(xué)的分析和評(píng)價(jià)了施工項(xiàng)目的安全問(wèn)題，從而有效地對(duì)項(xiàng)目建筑施工安全進(jìn)行預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)、預(yù)防，確保高層建筑施工的安全。

高層建筑施工；安全綜合評(píng)價(jià)；模糊層次分析法

1　引　 言

隨著新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝在建筑領(lǐng)域?qū)映霾桓F，同時(shí)，各大城市的飛躍發(fā)展，更促進(jìn)了高層建筑的蓬勃發(fā)展。然而，建筑業(yè)向來(lái)就是一個(gè)安全事故頻發(fā)的行業(yè)。由世界各國(guó)的行業(yè)死亡事故案例資料可以證明建筑業(yè)是屬于死亡事故高發(fā)行業(yè)，僅次于礦山事故。從高層建筑當(dāng)前的安全生產(chǎn)現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn)，不論是建筑企業(yè)內(nèi)部管理還是管理部門監(jiān)督管理均存在一定的安全問(wèn)題，這嚴(yán)重制約了我國(guó)高層建筑的安全工作的開(kāi)展。在工程建設(shè)中，如何發(fā)現(xiàn)建筑施工過(guò)程中存在的危險(xiǎn)，如何在安全事故發(fā)生之前對(duì)可能發(fā)生的危險(xiǎn)進(jìn)行科學(xué)的識(shí)別、預(yù)測(cè)，怎樣對(duì)一個(gè)建設(shè)工程項(xiàng)目進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。這一系列問(wèn)題就成為安全生產(chǎn)所要研究的重要課題。因此，為了避免和降低建筑安全事故的發(fā)生率，建立健全高效的建筑工程安全保障體系，并且加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理工作就顯得尤為重要。

2　建筑工程系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)

2.1建筑工程系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)

系統(tǒng)安全分析的目的就是為了進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。通過(guò)分析了解系統(tǒng)中的潛在危險(xiǎn)和薄弱環(huán)節(jié)所在，發(fā)生事故的概率和可能的嚴(yán)重程度等，這些都是評(píng)價(jià)的依據(jù)。

系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)往往要以系統(tǒng)安全分析為基礎(chǔ)，通過(guò)分析了解和掌握系統(tǒng)存在的危險(xiǎn)因素，但不一定要對(duì)所有危險(xiǎn)因素采取措施。而是通過(guò)評(píng)價(jià)掌握系統(tǒng)的事故風(fēng)險(xiǎn)大小，以此與預(yù)定的系統(tǒng)安全指標(biāo)相比較，如果超出指標(biāo)，則應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的主要危險(xiǎn)因素采取控制措施，使其降至該標(biāo)準(zhǔn)以下。目前建筑施工企業(yè)安全評(píng)價(jià)是按照《施工企業(yè)安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ/T77一2003)對(duì)建筑工程的施工進(jìn)行評(píng)價(jià)。

建筑施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是由一系列衡量建筑施工安全評(píng)價(jià)水平的指標(biāo)或標(biāo)準(zhǔn)組成，是用于安全評(píng)價(jià)的安全因素的集合。安全評(píng)價(jià)體系是安全評(píng)價(jià)的核心問(wèn)題，該體系設(shè)置的合理與否直接關(guān)系到評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確度和可信度。

2.2建筑施工安全評(píng)價(jià)方法

安全評(píng)價(jià)工作開(kāi)展較早的國(guó)家是美國(guó)、英國(guó)和日本。目前國(guó)內(nèi)外常用的安全評(píng)價(jià)方法有數(shù)十種，歸納為四大類，即：指數(shù)法、安全檢查表法、概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法和數(shù)值模擬與人工智能方法[1]。常用的有以下幾種：

1.指數(shù)評(píng)價(jià)法

指數(shù)評(píng)價(jià)法使用方便，適用于像化工廠這樣多種災(zāi)害并存結(jié)構(gòu)復(fù)雜且隱患概率及其后果模型難以確定的領(lǐng)域。但是這類方法的缺點(diǎn)也是比較明顯的。①評(píng)價(jià)中模型對(duì)系統(tǒng)安全保障體系的功能重視不夠，特別是危險(xiǎn)物質(zhì)和安全保險(xiǎn)體系間的相互作用關(guān)系未予以考慮。②由于危險(xiǎn)源是危險(xiǎn)物質(zhì)或安全保障體系之間相互作用的有機(jī)體，是危險(xiǎn)、危險(xiǎn)能量與安全防護(hù)體系之間相互矛盾著的既對(duì)立又統(tǒng)一的整體，評(píng)價(jià)中只注重某一側(cè)面顯然是不全面的。各因素之間全部以加或乘的方式處理，忽視各因素之間的重要性差別。③評(píng)價(jià)之初就有風(fēng)險(xiǎn)意義的指標(biāo)值，使得評(píng)價(jià)后期對(duì)系統(tǒng)的改進(jìn)顯得非常的困難。在各指數(shù)法評(píng)價(jià)模型中，指標(biāo)值的確定只與指標(biāo)的設(shè)置與否有關(guān)，而與指標(biāo)因素的客觀狀態(tài)存在水平無(wú)關(guān)，致使出現(xiàn)危險(xiǎn)物質(zhì)的種類、含量、空間布置相似，而實(shí)際水平相差較遠(yuǎn)的系統(tǒng)，其評(píng)價(jià)結(jié)果有相似的后果，這是指數(shù)類評(píng)價(jià)方法靈活性檢查和敏感性相差的主要原因。

2.安全檢查表法

安全檢查表是一種靜態(tài)評(píng)價(jià)方法，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、直觀、易于企業(yè)的同步管理。該方法存在的主要問(wèn)題是：①對(duì)系統(tǒng)安全結(jié)構(gòu)的控制缺乏深度和系統(tǒng)性，作為安全管理的手段之一是可行的，但只能作為安全管理輔助的分析方法，不能單獨(dú)作為安全評(píng)價(jià)方法；②檢查表大多是由有經(jīng)驗(yàn)的人編寫，主觀和經(jīng)驗(yàn)的局限性是顯而易見(jiàn)的；③檢查表大多數(shù)采用評(píng)分法或回答“是”/“否”的形式進(jìn)行，對(duì)一些主觀指標(biāo)難于做出客觀的評(píng)價(jià)；④安全檢查表是一種靜態(tài)評(píng)價(jià)方法，無(wú)法做出系統(tǒng)整體的動(dòng)態(tài)安全評(píng)價(jià)。若能解決這些問(wèn)題，安全檢查表的生命力仍然旺盛。

3.概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法代表了安全評(píng)價(jià)的又一個(gè)發(fā)展方向，是一種精度較高的定量安全評(píng)價(jià)方法。這類方法通過(guò)綜合分析系統(tǒng)的基本單元元件的性能及其致災(zāi)結(jié)構(gòu)關(guān)系，推算整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生事故的概率，通過(guò)對(duì)災(zāi)害后果的估計(jì)，來(lái)綜合反映系統(tǒng)的危險(xiǎn)程度，并同既定的目標(biāo)值相比較，判定其是否達(dá)到預(yù)期的安全要求。或者，將危險(xiǎn)概率值劃分為若干等級(jí)，作為系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)及制定安全措施的依據(jù)。概率評(píng)價(jià)法使用的前提是能對(duì)系統(tǒng)完整分析、數(shù)據(jù)充足和準(zhǔn)確，否則使用起來(lái)很困難。

4.常規(guī)統(tǒng)計(jì)法

這是應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理，進(jìn)行回歸分析的一種方法，是傳統(tǒng)方法的典型代表，而且仍然在廣泛的應(yīng)用。這類方法在評(píng)價(jià)因素少，且主要影響因素突出的系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)中比較適用。對(duì)多因素且因素之間相關(guān)性大的系統(tǒng)則無(wú)法應(yīng)用這一方法。

5.層次分析法

層次分析法[4]是一種能有效地處理那些難于完全用定量來(lái)分析復(fù)雜問(wèn)題的手段。層次分析法的缺點(diǎn)在于其所構(gòu)造的模型是遞階層次結(jié)構(gòu)，即從高到低或從低到高的層次結(jié)構(gòu)。而在實(shí)際分析中，還會(huì)遇到更復(fù)雜的系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，層次已經(jīng)不能表明高或低了，這是因?yàn)槟骋粚哟渭瓤芍苯踊蜷g接地影響其它層次，同時(shí)又直接地或間接地為其它層次所影響。這種類型的問(wèn)題，通常用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型來(lái)描述。

3　基于模糊層次分析法的高層建筑施工安全評(píng)價(jià)

要對(duì)施工項(xiàng)目進(jìn)行安全綜合評(píng)價(jià)，首先就需要建立安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是安全評(píng)價(jià)的核心問(wèn)題，評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇得是否恰當(dāng)直接影響綜合評(píng)價(jià)結(jié)論[5]。

3.1高層建筑施工安全模糊綜合評(píng)價(jià)的可行性

模糊綜合評(píng)價(jià)[2]是借助模糊數(shù)學(xué)的一些概念，對(duì)實(shí)際的綜合評(píng)價(jià)問(wèn)題提供一些方法，它與概率、統(tǒng)計(jì)的方法是不同的?？陀^事物的不確定性有兩大類，一類是事物對(duì)象是明確的，但出現(xiàn)的規(guī)律不確定；另一類是事物對(duì)象本身不明確，如年輕、年老、嚴(yán)重、不嚴(yán)重等這一類程度上的差別沒(méi)有截然的分界線。模糊綜合評(píng)價(jià)就是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用關(guān)系合成原理，將一些邊界不清，不易定量的因素定量化、進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的一種方法。“安全”與“危險(xiǎn)”之間沒(méi)有明顯的分界線，即安全與危險(xiǎn)之間存在著一種中間過(guò)渡的狀態(tài)。這種中間狀態(tài)具有亦此亦彼的性質(zhì)，也就是通常所說(shuō)的模糊性。而模糊數(shù)學(xué)用“隸屬度”來(lái)刻畫這種模糊性，以達(dá)到定量精確的目的。

用模糊綜合評(píng)價(jià)方法來(lái)評(píng)價(jià)高層建筑施工安全是可行的。首先，高層建筑施工安全評(píng)價(jià)涉及因素眾多，且權(quán)重各異，比如高層建筑環(huán)境安全，特別是組織管理與安全制度，更是難以量化，只能用“安全”、“較安全”、“危險(xiǎn)”等等級(jí)概念來(lái)描述，具有較強(qiáng)的模糊性。其次，某些因素受外界環(huán)境的影響較大，具有偶然性，如安全設(shè)施失效等，往往沒(méi)有規(guī)律性，難以預(yù)測(cè)。另外，對(duì)于機(jī)械設(shè)備質(zhì)量的評(píng)價(jià)是具有模糊性的，因?yàn)橛绊憴C(jī)械設(shè)備的某些因素是模糊的。由于主觀原因，人們對(duì)某些影響因素的褒貶程度不盡相同，很難直接用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法確定這些因素的具體判斷值。因此如何對(duì)模糊信息資料進(jìn)行量化處理和綜合評(píng)價(jià)就顯得尤為重要。為此，利用模糊綜合評(píng)價(jià)原理對(duì)高層建筑施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)有其科學(xué)性和實(shí)用價(jià)值。但是有時(shí)需要考慮的因素很多，因素間還可能分屬不同的層次，這時(shí)就需要在每一層上對(duì)要解決的問(wèn)題進(jìn)行評(píng)價(jià)，即所謂的多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)。

總之，模糊綜合評(píng)價(jià)是一種適用于用在高層建筑施工安全方面評(píng)價(jià)的一種可行的方法。下面詳細(xì)介紹一下模糊綜合評(píng)價(jià)的方法。

3.1.1建立梯階層次結(jié)構(gòu)

針對(duì)復(fù)雜的目標(biāo)問(wèn)題，分解為基本的屬性單位評(píng)價(jià)元素（即評(píng)價(jià)因素），再把這些元素根據(jù)不同的屬性分成若干組，以形成不同的層次，同一層次的元素作為準(zhǔn)則，對(duì)下一層次的某些元素起支配作用，同時(shí)又受到上一層次元素的支配。這種從上至下的支配關(guān)系即形成一個(gè)梯階層次。最上的層次一般是復(fù)雜問(wèn)題的分析目標(biāo)；中間層是評(píng)價(jià)元素層、子評(píng)價(jià)元素層；最下面是基本評(píng)價(jià)元素層。如表3.1所示。

表3.1 梯階層次結(jié)構(gòu)示意表

3.1.2.構(gòu)造判斷矩陣

建立梯階層次結(jié)構(gòu)以后，上下層評(píng)價(jià)元素之間的隸屬關(guān)系即被確定，假設(shè)上一層的元素UK對(duì)下一層次元素UK+1有支配關(guān)系，則目標(biāo)即是在準(zhǔn)則PK下按相當(dāng)重要性對(duì)UK+1的元素賦予相應(yīng)的權(quán)重。針對(duì)準(zhǔn)則PK，2個(gè)元素以Ui、Uj的重要性賦值，采用1-9的標(biāo)度方法進(jìn)行。

一般對(duì)于n個(gè)因素來(lái)說(shuō)，根據(jù)標(biāo)度法對(duì)每個(gè)元素進(jìn)行兩兩比較后，就可得到兩兩判斷矩陣A=(Aij)n×n。顯然有以下性質(zhì)：

（1）Aij＞0；

（2）Aij=1/Aij；

（3）Aij=1

根據(jù)判斷矩陣用最大特征根法計(jì)算權(quán)向量T和最大特征根lmax，其具體步驟如下：

（1）計(jì)算判斷矩陣A每一行元素的乘積

②計(jì)算判斷矩陣A的“隨機(jī)一致性指標(biāo)” RI。

表3.3 RI值

③計(jì)算“隨機(jī)一致性比率”

當(dāng)Cl<0.10時(shí)可以認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性。否則，就必須重新進(jìn)行兩兩比較以調(diào)整判斷矩陣中的元素，直至判斷矩陣具有滿意的一致性為止。

（6）這時(shí)從判斷矩陣中計(jì)算出的最大特征根所對(duì)應(yīng)的特征向量經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后，才可以作為層次分析的排序權(quán)值T。

3.1.3模糊層次分析法綜合評(píng)價(jià)

有了權(quán)重，現(xiàn)在只要把各個(gè)部分的評(píng)價(jià)等級(jí)（或分?jǐn)?shù)）與權(quán)重合成即可得到最終的評(píng)價(jià)目標(biāo)的結(jié)果。

3.2在項(xiàng)目的施工現(xiàn)場(chǎng)安全評(píng)價(jià)

在項(xiàng)目的施工現(xiàn)場(chǎng)安全評(píng)價(jià)體系的主要指標(biāo)包括：人的因素(B1)、施工材料的因素(B2)、施工機(jī)械設(shè)備的因素(B3)、管理因素(B4)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的因素(B5)，我們可把它們?cè)O(shè)為影響安全的一級(jí)指標(biāo)。然后通過(guò)數(shù)學(xué)方法計(jì)算出相應(yīng)的權(quán)重值，然后同樣可根據(jù)相應(yīng)的子指標(biāo)因素。例如，環(huán)境因素分別會(huì)有三個(gè)子指標(biāo)因素：施工地區(qū)氣候因素的隸屬度、施工現(xiàn)場(chǎng)照明的隸屬度、施工綜合環(huán)境的隸屬度、計(jì)算出相應(yīng)的子權(quán)重值，有了權(quán)重值后，就只要把各個(gè)部分的評(píng)價(jià)等級(jí)（或分?jǐn)?shù)）與權(quán)重合成即可得到最終的評(píng)價(jià)目標(biāo)的結(jié)果。然后我們可以評(píng)價(jià)工程項(xiàng)目的安全問(wèn)題。在第一層指標(biāo)權(quán)值計(jì)算之后，我們得出人、材、機(jī)、法、環(huán)五大因素的相對(duì)權(quán)重?cái)?shù)據(jù)。其中，哪些項(xiàng)因素所占比重較大，將會(huì)成為影響施工安全的最主要因素，符合事故致因理論。因此，在制定相應(yīng)的施工安全計(jì)劃時(shí)，應(yīng)最先考慮此方面的因素，然后是其它因素的考量。綜合各種因素，為確保有效提高項(xiàng)目施工安全問(wèn)題，我們可就各因素的改進(jìn)有針對(duì)性的提出建議。

4　結(jié)　語(yǔ)

本論文在總結(jié)安全生產(chǎn)基本知識(shí)、基本理論的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)要地對(duì)建筑施工安全評(píng)價(jià)方法中的指數(shù)評(píng)價(jià)法、綜合評(píng)價(jià)法、安全檢查表法、概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法、常規(guī)統(tǒng)計(jì)法、層次分析法等方法進(jìn)行了闡述，通過(guò)論證與方法研究，確定模糊層次分析法作為本論文綜合評(píng)價(jià)高層建筑施工安全的方法，論文通過(guò)上述研究，希望為今后我國(guó)高層建筑工程安全評(píng)價(jià)工作提供一定的借鑒作用。

[1]金磊.試論建筑安全系統(tǒng)工程的理論與方法[J].新建筑,1990,(1).

[2]曹炳元.應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)與系統(tǒng)[M].北京:科學(xué)出版社,2005.

（責(zé)任編校：何俊華）

TU208.3

A

1673-2219（2015）05-0079-04

2015－01－20

田瓊（1981－），女，湖南科技學(xué)院土木與環(huán)境工程學(xué)院講師，研究方向?yàn)楣こ探?jīng)濟(jì)。