李國昌，馬濤，章蓓蓓

（安徽建筑大學 經(jīng)濟管理學院，安徽 合肥 230601）

“十九大”之后，中國開始了全面建設社會主義現(xiàn)代化國家的新征程，裝配式建筑的發(fā)展迎來了新的機遇，同時也面臨著新的挑戰(zhàn)。移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)與建筑行業(yè)的深度整合促進了建筑方式的轉(zhuǎn)型，整個產(chǎn)業(yè)鏈設計、生產(chǎn)與建設流程加快了裝配式建筑企業(yè)的發(fā)展，對裝配式建筑的需求也在急劇增加。2017年7月住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布《“十三五”裝配式建筑行動方案》，提出統(tǒng)籌發(fā)展裝配式建筑設計、生產(chǎn)、施工及設備制造、運輸、裝修和運行維護等全產(chǎn)業(yè)鏈，增強產(chǎn)業(yè)配套能力?，F(xiàn)在各個地方都在努力推進裝配式建筑的實際應用，但是由于裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈成熟度不高、信息不對等、相關人才和產(chǎn)業(yè)技術工人資源缺乏、過程管理機制缺失等問題，使得裝配式建筑可持續(xù)化發(fā)展停滯不前。因此，為促進裝配式建筑的可持續(xù)發(fā)展應用，有必要建立一個科學的評價體系。

1 裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展的概念及內(nèi)涵

1987年世界環(huán)境與發(fā)展委員會提出了”可持續(xù)發(fā)展”的概念。對于裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展，當前還沒有一個統(tǒng)一的概念，研究在對可持續(xù)發(fā)展內(nèi)涵的學習和理解的基礎之上，根據(jù)裝配式建筑的特點，做出相應的裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展概念界定。研究認為裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展是一種度，用來描述裝配式建筑在全生命周期中的一種客觀狀態(tài)，這種狀態(tài)是裝配式建筑自身所固有的特性。

從系統(tǒng)科學的角度來看，裝配式建筑的可持續(xù)發(fā)展需要從宏觀到微觀，從政策到技術的一系列支持和保證。應該進一步明確可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵，以提供制定政策、引入限制規(guī)定、技術研發(fā)、開拓市場等決策方面的支持。研究將裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵剖析為安全可靠、低碳環(huán)保、智能化、引導產(chǎn)業(yè)發(fā)展四個方面。

安全可靠貫穿于裝配式建筑的全生命周期，可分為規(guī)劃安全、建設安全和運營安全。規(guī)劃安全應當以不同發(fā)展階段的要求為基礎，建立不同的安全規(guī)劃目標，以作為建設和運營安全規(guī)則制定的基礎。建設安全不僅要保證建設流程的安全，而且要保證工程質(zhì)量，需要專業(yè)的、標準化的技術轉(zhuǎn)讓、操作指南和管理系統(tǒng)。運營安全要對“人、機器、環(huán)境和管理”四個方面進行分析和管理，及時識別安全問題和風險點，迅速制定相應的戰(zhàn)略措施，以減少風險，改善安全?？沙掷m(xù)的裝配式建筑應該是低碳環(huán)保建筑，低碳環(huán)保包含環(huán)境友好和低能耗?！碍h(huán)境友好”是為了減少裝配式建筑在全生命周期內(nèi)對外部環(huán)境造成的負面影響?！暗湍芎摹笔侵笍难b配式建筑裝備到運行管理的一系列環(huán)節(jié)中，對節(jié)能減排提出的要求。智能化是裝配式建筑安全和效率的重要保證，是對管理者和使用者的智能。裝配式建筑應當引領產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，裝配式建筑發(fā)展的各個方面都與工業(yè)發(fā)展密切相關，工業(yè)開發(fā)水平不應是裝配式建筑發(fā)展的瓶頸，而應該主動適應其發(fā)展。

2 裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展評價指標體系建立

指標的構(gòu)建應反映裝配式建筑的標準化程度，構(gòu)建原則應從整體上把握裝配式建筑的可持續(xù)發(fā)展，給予合理的評價。裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展評價評指標的選擇，一般遵循科學性、可操作性、多樣性、層次性和完整性這五項基本原則。

通過全生命周期過程這一理論可以將裝配式建筑可持續(xù)評價劃分為產(chǎn)品設計、生產(chǎn)與運輸、施工、使用與日常維護和材料報廢與資源回收5個主要階段。通過整理相關文獻，分析現(xiàn)有眾多學者的研究成果，對其中實用性指標進行統(tǒng)計分析。在此基礎上，對使用頻度較高的指標進行篩選及調(diào)整，最終得到裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展指標評價體系。

在設計階段，首先證明項目的可行性，其次強調(diào)體現(xiàn)土地集約性，為將周邊環(huán)境的危害降到最低，應該持續(xù)改善土地資源的利用效率。建筑所處的空間位置是否合理，所需技術設備是否滿足要求也需要在設計階段充分考慮。通過文獻整理得到項目凈現(xiàn)值、動態(tài)投資回收期、環(huán)境適應性、選址與城市系統(tǒng)協(xié)調(diào)、設備技術水平、預制率、能源消耗率、土地利用率、原材料利用率9個指標。齊寶庫認為環(huán)境適應性、選址與城市系統(tǒng)協(xié)調(diào)、設備技術水平、預制率對于裝配式建筑的設計階段影響較大；劉喆認為能源消耗率、土地利用率、原材料利用率對于裝配式建筑的設計階段影響較大。

在生產(chǎn)運輸過程中，資源的不充分使用會造成環(huán)境施工過程中的耗能，各種污染物的排放都會對環(huán)境產(chǎn)生影響。在節(jié)能、環(huán)保的同時預制件的生產(chǎn)和運輸?shù)某杀緫攸c考慮。通過文獻整理得到構(gòu)件生產(chǎn)成本、構(gòu)件運輸成本、廢料產(chǎn)生量、廢水排放量、生產(chǎn)機械化程度、材料節(jié)約及低碳材料使用率、水資源利用率7個指標。徐雨濛認為構(gòu)件生產(chǎn)和運輸成本、生產(chǎn)機械化程度、廢料和廢水排放量、材料節(jié)約及低碳材料使用率、水資源利用率對于生產(chǎn)運輸階段影響很大。

在施工階段，要提高節(jié)約水資源的意識和重要度，強調(diào)雨水和污水的再利用。在施工過程中，要提高室外因素的重要性，盡量提高周邊綠地的占比面積，同時滿足文明建筑施工的要求。通過文獻整理得到構(gòu)件安裝成本、噪聲污染程度、揚塵排放量、固廢排放量、污廢水排放量、碳排放量、綠化率、工人技術熟練度、機械節(jié)能率9個指標。鄭玉婷認為構(gòu)件安裝成本、噪聲污染程度、揚塵排放量、固廢排放量、污廢水排放量、碳排放量、機械節(jié)能率對于施工階段的影響較大。

使用和維護階段應改善室內(nèi)環(huán)境，提升室內(nèi)環(huán)境的舒適度，同時要注重運營管理以及廢棄物的收集和處理，實現(xiàn)水資源的有效利用，并確保良好的綠化效果。通過文獻整理得到運營維護費、垃圾回收處理能力、室內(nèi)自然采光系數(shù)、室內(nèi)新風率、污廢水回收利用率、居民滿意度6個指標。楊蘇認為室內(nèi)自然采光系數(shù)、室內(nèi)新風率、污廢水回收利用率在使用和維護階段比較重要。

報廢與維護階段主要考慮建筑的使用年限、回收階段的技術設備水平以及建材的重復利用情況。

通過對各階段的分析以及文獻閱讀，并且結(jié)合專家意見，最終得到表1裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展指標評價體系。

表1 裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展指標評價體系

3 基于云模型的綜合評價

3.1 云模型概念及應用

云模型是以綜合概率和模糊數(shù)學理論為基礎的質(zhì)量概念和定量數(shù)值變換模型。通過期望（Ex）、熵（En）和超熵（He）的三個數(shù)值特性，有機地結(jié)合評價對象的模糊、隨機以及不連續(xù)性，實現(xiàn)不確定性和定量價值概念之間的自然轉(zhuǎn)換。

目前在決策領域中使用云模型的研究相對較少。雖然一些研究人員在準則值用語偏好的決策問題上使用浮動云進行集合，并根據(jù)云圖的相對貼近程度來決定解決方案的排名，這種方法仍然存在一定的局限。部分學者對復雜系統(tǒng)的評價過程很感興趣，以云模式為基礎，構(gòu)建了定性變量與定量變量轉(zhuǎn)換方法，通過多重條件及多規(guī)則生成器，將定性變量及定量變量在不同條件下變換，最終確保測試對象的質(zhì)量水平。部分學者在綜合評價中考慮運用云權(quán)重，但是在激活相同的云模式時，如果有其他的準則值參與，就無法解決排名問題。

3.2 評價等級界定以及指標權(quán)重的確定

為了將裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展的評價進行量化處理，研究將評價標準劃分為5個等級，分別為優(yōu)秀、良好、合格、差、極差。根據(jù)指標評價體系可知其評價指標眾多，評價結(jié)果易受指標主觀賦權(quán)的影響。所以，本文運用以組合數(shù)為基礎的加權(quán)平均運算C-OWA，以減少專家主觀偏好所引起的負面影響。但是使用該方法所得到的指標權(quán)重與位置有較大關系，這使得結(jié)果準確性降低，熵權(quán)法彌補了這一缺陷。所以，本文綜合C-OWA算子和熵權(quán)法來計算權(quán)重，方法如下：

（1）邀請行業(yè)

n

個專家對同一階段所包含的指標的影響度評分，指標C的數(shù)據(jù)集為（a，a，…，a，…，a），把這一數(shù)據(jù)集從大到小的依次重新排列，并從0開始標號得到b≥b≥b≥ …≥b≥…≥b，即：（b，b，…，b，…，b）。

（2）計算b的加權(quán)向量為：

（4）計算相對權(quán)重，可表示為：

（5）將

n

個專家的評分結(jié)果構(gòu)造成

R

=(

r

)，其中

r

表示第

x

個專家對第

i

個指標的評分。將R矩陣標準化處理后得

R

'=(

r

')；（6）計算第

i

個指標的熵值

e

為：

（7）計算第

i

個指標的熵權(quán)

β

為：

（8）結(jié)合C-OWA算子和熵權(quán)法，計算綜合權(quán)重為：

3.3 評價標準云和評價綜合云

邀請

m

個專家對

n

項指標打分

D

=（

d

，

d

，…

d

，…

d

），其

i

=1，2，…，

m

，

j

=1，2，…，

n

，結(jié)合下式計算得到所有指標的評價云，其中第

j

個指標的評價云為

C

=(

E

,

E

,

H

)。

3.4 計算相似度并確定評價等級

運用MATLAB軟件，通過上述公式計算評價 綜 合 云

C

=(

E

,

E

,

H

)與 各 等 級 的 標 準 云

cloud

=(

E

,

E

,

H

)之間的云相似度

δ

，相似度越大則意味著該裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展評價與該評價等級越接近，反之則隸屬度越低。

4 實證分析

4.1 工程概況

實證分析所選項目是青島開發(fā)區(qū)一所小學，這是青島第一座組合式公共建筑，主要為教學樓和體育館，教學樓20 084.61 m，體育館27 863.62 m。土地面積36 721.50 m，總建設時間為300天。建筑的整體裝配式比率為34%，裝配式比率為43%。

4.2 確定評價標準并計算評價標準云

結(jié)合該教學項目的實際開展情況，將該項目的可持續(xù)發(fā)展評價等級標準劃分確定為5個基本等級，分別為優(yōu)、良、一般、差、極差，設定五個評分等級閾準均值為[0，10]。呂輝軍認為逆向云函數(shù)發(fā)生器的計算準確度與

x

和

he

的絕對值誤差有著密切的相互關系，如果設為en/he>10，ex的絕對誤差大約為0.01以下，en/he的相對誤差大約為2%以下，he的相對誤差為10%以下，認為0.04是可以滿足要求的。根據(jù)公式（7），可得到評價等級的云模型的特征參數(shù)，如表2評價等級及對應云模型所示。

表2 評價等級及對應云模型

4.3 計算綜合權(quán)重和綜合評價云

從專家?guī)熘羞x取15名專家進行評價，專家均具有建筑領域豐富的專業(yè)知識，對裝配式建筑有深層次研究和類似評估經(jīng)驗，對評價體系的各項指標進行打分，并結(jié)合相關項目的數(shù)據(jù)計算各項指標的組合權(quán)重。將專家對各指標的評估結(jié)果帶入公式（8），計算出各指數(shù)的指數(shù)云，計算結(jié)果如表3各指標權(quán)重和指標云所示。

表3 指標權(quán)重和指標云

將各指標的評價云與組合權(quán)重代入（9），可得到該項目的綜合云C=（6.721，1.447，0.8096），其云圖如圖1所示。通過云圖可以較為清晰地看出該教學項目的可持續(xù)發(fā)展的評價介于一般與良好之間，為了進一步確定該教學項目的可持續(xù)發(fā)展程度，還需要結(jié)合相似度進行驗證。

圖1 評價綜合云圖

4.4 計算相似度并確定評價等級

對綜合云C =（6.721，1.447，0.8096）和5個標準云間的相似度進行計算和評價。通過計算可以發(fā)現(xiàn)綜合云C與標準云Cloud最相似，所以項目可持續(xù)發(fā)展的評價等級為一般。

5 結(jié)論

本文從生命周期的各階段入手，對比各種方法，最后采用C-OWA算子和熵值法來求得綜合權(quán)重，使用云模型對裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展進行綜合評價，這樣能夠較快發(fā)現(xiàn)各階段的問題并提出解決辦法。C-OWA算子和熵值法的共同使用減小了極端情況對于權(quán)重的影響，同時兩種方法相互彌補，從而使得權(quán)重更加準確。模型的選擇對于評價也尤為重要，通過多方面，多方位的對比，本文選用云模型，該模型較好解決了不確定性這一問題，使得從定性評價轉(zhuǎn)變?yōu)槎吭u價的成為可能，為今后裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展評價提供了借鑒。最后，將模型運用于實際項目，通過對青島開發(fā)區(qū)一所小學的綜合評價，證明了文中的模型是可以準確評估其可持續(xù)發(fā)展能力水平，為裝配式建筑行業(yè)健康、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展提供了一定的借鑒。