王靈玉，田杰芳

(華北理工大學(xué) 建筑工程學(xué)院，河北 唐山 063210)

裝配式建筑符合我國節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策，具有綠色環(huán)保、節(jié)約能源和節(jié)約勞動力成本等諸多優(yōu)勢[1]。裝配式建筑通過在預(yù)制工廠的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和施工現(xiàn)場進(jìn)行吊裝安裝的方式實現(xiàn)了建筑業(yè)的工業(yè)化，并使施工現(xiàn)場混凝土澆筑的工作量大幅度降低，是我國建筑業(yè)建造方式具有劃時代意義的升級[2]。然而，目前裝配式建筑的建造體系在我國并不完善，存在裝配式建筑專業(yè)人才缺乏，裝配式建筑PC構(gòu)件缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等問題。這些問題在一定程度上限制了裝配式建筑在我國大規(guī)模的推廣應(yīng)用。因此，明確裝配式建筑產(chǎn)生的綜合效益，判定裝配式建筑的推廣是否有利于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會發(fā)展，制定一套科學(xué)合理的評價體系成為目前需要研究的關(guān)鍵問題。

李長福著重從成本效益角度對沈陽惠民新城裝配式建筑進(jìn)行分析，并進(jìn)行綜合評價研究[3]。齊寶庫等提出從施工建設(shè)成本和后期運營成本兩方面確定裝配式建筑的經(jīng)濟(jì)效益，從節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水和節(jié)材4個方面以及引入碳排放評價指標(biāo)來確定裝配式建筑的環(huán)境效益，并從理論角度對裝配式建筑的其他效益進(jìn)行了研究[4]。陳華泉對裝配式建筑的綜合效益進(jìn)行研究時，也分別對經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和其他效益進(jìn)行了分析[5]。

目前我國對裝配式建筑研究的文獻(xiàn)較多，但是對于裝配式建筑綜合效益的研究較少?；谝陨蠁栴}，該項研究從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會三方面對裝配式建筑綜合效益評價進(jìn)行研究。

1 裝配式建筑綜合效益評價指標(biāo)體系

1.1 指標(biāo)選取原則

裝配式建筑綜合效益評價指標(biāo)體系的構(gòu)建要符合全面性、可操作性、典型性以及定量和定性相結(jié)合的原則。因此，選取指標(biāo)時應(yīng)選擇具有代表性，綜合全面地考慮裝配式建筑的效益評價指標(biāo)，使指標(biāo)的選取準(zhǔn)確化、合理化和科學(xué)化。

1.2 初級評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

該項研究參考康鐵鋼[6]、李文濤[7]等進(jìn)行的研究，結(jié)合《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(GBT 50378-2019)和《工業(yè)化建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(GBT 51129-2015)評價標(biāo)準(zhǔn)，確定了經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益3個裝配式建筑綜合效益評價的一級評價指標(biāo)。該項目遵循上述全面性原則、可操作性原則、典型性原則和定性和定量相結(jié)合的原則，并結(jié)合專家問卷調(diào)查法進(jìn)行篩選。選取25個二級評價指標(biāo)，設(shè)計成調(diào)查問卷，從建筑施工企業(yè)、建設(shè)單位、設(shè)計單位和高校中選取12名專家，針對他們發(fā)放調(diào)查問卷進(jìn)行調(diào)查。裝配式建筑綜合效益評價指標(biāo)體系篩選流程如圖1所示。

圖1 裝配式建筑綜合效益評價指標(biāo)體系篩選流程

經(jīng)過對專家進(jìn)行調(diào)查，并對調(diào)查結(jié)果進(jìn)行歸納匯總，最終刪減了包含銷售成本在內(nèi)的5個二級指標(biāo)，形成了最終的指標(biāo)評價體系。形成的評價指標(biāo)體系如表1所示。

表1 裝配式建筑綜合效益評價指標(biāo)體系及指標(biāo)權(quán)重

2 綜合效益評價模型研究

2.1 AHP方法確定主觀權(quán)重

層次分析法(Analytic Hierarchy Process，簡稱 AHP法)是一種可用于處理復(fù)雜的社會、政治、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面決策問題的分析方法，此方法可應(yīng)用于裝配式建筑的綜合效益評價之中。該項研究中層次分析法適用于確定裝配式建筑綜合效益評價各級評價指標(biāo)的權(quán)重。層次分析法具體步驟如下[8]：

(1)建立裝配式建筑綜合效益評價的遞階層次結(jié)構(gòu)；

(2)構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣，采用Saaty 9級標(biāo)度法給判斷矩陣的元素賦值；

(3)利用幾何平均法求指標(biāo)權(quán)重；

(4)對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗。

2.2 物元可拓評價模型

2.2.1物元可拓評價方法

物元分析法能夠解決不相容的問題，該項研究中二級評價指標(biāo)分為定性指標(biāo)和定量指標(biāo)2種，利用物元分析法能夠解決2種指標(biāo)不相容的問題。物元分析法的數(shù)學(xué)工具基于可拓集合論，能夠?qū)⑿问竭壿嫼娃q證邏輯結(jié)合起來[9]。

2.2.2待評價物元的確定

裝配式建筑綜合效益評價指標(biāo)體系有多個指標(biāo)，記為m個特征，建立的待評價物元可表示為：

(1)

式中，Ri(i=1,2…m)為R的分物元；P0為待評對象；Ci(i=1,2,…m)為相應(yīng)的評價指標(biāo)；Xi(i=1,2…m)為對應(yīng)評價指標(biāo)Ci的量值。

2.2.3 確定等級域

等級域表示裝配式建筑綜合效益評價指標(biāo)的評價結(jié)果可能對應(yīng)的等級范圍。令等級域U=(u1,u2,…us)，則表示有S種等級。將裝配式建筑綜合效益評價結(jié)果分為5個等級，即令等級域U=(極好，良好，一般，較差，差)。

2.2.4 經(jīng)典域和節(jié)域經(jīng)典域和節(jié)域經(jīng)典域物元Rj可表示為：

(2)

式中,Nj(j=1,2,…m)為裝配式建筑綜合效益評價的j個等級；Xij=[aij,bij]為經(jīng)典域，代表評價等級j的量值范圍。

節(jié)域物元Rp可表示為：

(3)

式中，Np為評價等級全體；Xpj=[apj,bpj]為節(jié)域，代表各指標(biāo)全體經(jīng)典域取值范圍之和。

2.2.5確定關(guān)聯(lián)函數(shù)和關(guān)聯(lián)度

通過關(guān)聯(lián)函數(shù)計算可得關(guān)聯(lián)度，關(guān)聯(lián)度反應(yīng)裝配式建筑綜合效益評價結(jié)果屬于某個評價等級的程度。關(guān)聯(lián)度的計算公式如下：

(4)

ρ(xi,Xji)、ρ(xi,Xpi)為點xi到(aji,bji)、(api,bpi)的距離。關(guān)于ρ(xi,Xji)、ρ(xi,Xpi)的計算，可拓學(xué)中給出了方法。

實軸上點x到區(qū)間X0=(a,b)的距離為：

(5)

關(guān)于區(qū)間的開閉，可以為[a，b]、[a，b)、(a，b]、(a，b)。且對于任一點x0有：

(6)

綜合關(guān)聯(lián)度公式為：

(7)

kj(P0)就表示了效益評價指標(biāo)到對應(yīng)等級的關(guān)聯(lián)程度，其值越大表示與對應(yīng)等級越相關(guān)，由此可確定效益評價指標(biāo)所對應(yīng)的等級。最后，通過式(7)可確定裝配式建筑綜合效益的綜合關(guān)聯(lián)度。

3 實例研究

3.1 工程概況

唐山市某裝配式住宅小區(qū)，建設(shè)周期18個月，總建筑面積169 913平方米，為框架、剪力墻結(jié)構(gòu)，包含7棟住宅樓、2棟獨立商業(yè)、幼兒園及地下車庫等業(yè)態(tài)，其中住宅層數(shù)為8～30層。所有樓棟樓板、樓梯等水平構(gòu)件均采用預(yù)制，裝配率為50%。在唐山市有由同家施工單位開發(fā)建設(shè)的與該小區(qū)客觀條件相似的傳統(tǒng)現(xiàn)澆住宅小區(qū)項目，該項研究分析基于2個小區(qū)的實際數(shù)據(jù)對比，從而對該裝配式住宅小區(qū)進(jìn)行綜合效益評價，得出該裝配式住宅小區(qū)的評價結(jié)果。

3.2 各指標(biāo)值量化

首先對指標(biāo)值進(jìn)行量化處理。對于定性指標(biāo)A21、A22、A24、A28、A31、A32、A33、A34、A35、A36和A37。通過邀請12名專家進(jìn)行專家打分確定，可劃分優(yōu)、良、一般、較差和差5個等級。所對應(yīng)的分?jǐn)?shù)區(qū)間為[8～10，6～8，4～6，2～4，0～2]。評價滿分10分，最終計算出專家對各定性指標(biāo)打分的平均值。同時，為避免極端數(shù)據(jù)對打分結(jié)果造成的不良影響，在計算打分結(jié)果時去掉最高得分和最低得分。對于定量指標(biāo)A11、A12、A13、A14、A15、A23、A25、A26和A27，根據(jù)裝配式住宅小區(qū)與傳統(tǒng)現(xiàn)澆住宅小區(qū)工程實際數(shù)據(jù)對比分析的具體情況計算得出，得到指標(biāo)量化值如表2所示。

表2 指標(biāo)量化值

3.3 指標(biāo)權(quán)重確定

按照上文提出的層次分析法的步驟確定裝配式建筑各級評價指標(biāo)的權(quán)重，評價指標(biāo)權(quán)重結(jié)果值如表1所示。

3.4 綜合評價

依據(jù)上文物元可拓評價模型中確定等級域的方法確定等級域，將其劃分為5個等級，分別對應(yīng)極好、良好、一般、較差和差。并參考《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(GBT 50378-2019)和《工業(yè)化建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(GBT 51129-2015)評價標(biāo)準(zhǔn)確定經(jīng)典域和節(jié)域，如表3所示。

然后計算各相關(guān)指標(biāo)對各評價等級的關(guān)聯(lián)度如表7所列，依據(jù)上述模型，計算所得關(guān)聯(lián)度其值越大表示與對應(yīng)等級越相關(guān)，從而確定各級效益評價指標(biāo)所對應(yīng)的等級。

表3 裝配式建筑綜合效益評價評價標(biāo)準(zhǔn)

表4 裝配式建筑綜合效益評價指標(biāo)對各等級的關(guān)聯(lián)度

3.5 評價結(jié)果及建議

由表1可以看出，對裝配式建筑綜合效益評價影響最大的因素首先是環(huán)境效益，權(quán)重為0.411 1；其次是社會效益，權(quán)重為0.327 8；最后是經(jīng)濟(jì)效益，權(quán)重為0.261 1。通過對裝配式建筑綜合效益進(jìn)行評價，根據(jù)表 4 中關(guān)聯(lián)度匹配結(jié)果顯示裝配式建筑的綜合效益評價等級為“一般”。其中環(huán)境效益評價等級為良好，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益評價等級為一般。根據(jù)評價結(jié)果，唐山市裝配式住宅小區(qū)的環(huán)境效益較好，優(yōu)于經(jīng)濟(jì)與社會效益。原因在于裝配式建筑有利于減少固體廢棄物、揚塵和噪音等，并有利于保護(hù)環(huán)境。在經(jīng)濟(jì)效益方面和社會效益方面，目前我國裝配式建筑具有產(chǎn)生成本增量和專業(yè)人才發(fā)展不成熟等問題。因此，要進(jìn)一步提高裝配式建筑的綜合效益，需要在各方面努力提高裝配式建筑的環(huán)境和社會效益。

4 結(jié)論

(1)該項研究考慮裝配式建筑的建造特點，結(jié)合《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(GBT 50378-2019)和《工業(yè)化建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(GBT 51129-2015)評價標(biāo)準(zhǔn)，從其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益3個方面選取20個指標(biāo)建立了裝配式建筑綜合效益評價指標(biāo)體系，使得評價體系更加具有準(zhǔn)確性和適用性。

(2)建立物元可拓評價模型，該模型具有能將定量指標(biāo)和定性指標(biāo)良好結(jié)合的特點，且通過實際工程案例對該模型進(jìn)行了有效的分析，驗證了此模型的科學(xué)性與合理性。評價結(jié)果能夠有效反應(yīng)裝配式建筑的綜合效益情況，從而為進(jìn)一步提高裝配式建筑的綜合效益，推動裝配式建筑的發(fā)展具有借鑒意義。