邵怡銘 李 坤 毛國陽

（山東理工大學(xué)建筑工程學(xué)院，山東 淄博 255049）

隨著國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《建筑業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》文件的出臺，智能化建設(shè)理念被提出，與此同時，建筑業(yè)開始朝著智能化、產(chǎn)業(yè)化、集成化、信息化等方向的發(fā)展。近年來，我國裝配式建筑工程的數(shù)量不斷增多，盡管這一趨勢在一定程度上增加了建筑行業(yè)發(fā)展的收益，但在深入研究中發(fā)現(xiàn)，裝配式建筑施工仍存在大量的安全隱患，這些隱患不僅會導(dǎo)致工程施工出現(xiàn)風(fēng)險，還會降低工程施工質(zhì)量[1]。因此，在工程建設(shè)中，如何降低和消除各種安全隱患，防止工程建設(shè)中出現(xiàn)安全事故，成為施工方的研究重點[2]，因此，本文將通過結(jié)構(gòu)熵權(quán)-ABC，設(shè)計針對裝配式結(jié)構(gòu)建筑的施工安全評價方法。

1 裝配式建筑工程概況

所選的實驗對象為某民居住宅建筑，建筑概況見表1。

表1 裝配式建筑概況

為避免此項目在施工中出現(xiàn)安全事故，打造地區(qū)一流工程項目，下文將設(shè)計基于結(jié)構(gòu)熵權(quán)-ABC的評價方法，對此建筑在施工中的風(fēng)險進(jìn)行全面、綜合的評估（以8棟建筑中的其中一棟建筑為例）[3]。

2 基于結(jié)構(gòu)熵權(quán)-ABC的裝配式建筑施工安全評價

2.1 建立裝配式建筑施工安全評價體系

由于裝配式建筑施工本身具備裝配精度高、堆場需求大、工序復(fù)雜等特點，因此會造成施工現(xiàn)場存在諸多的安全隱患，例如預(yù)制構(gòu)件倒塌、吊裝機械傷害等[4]。針對這些問題，通過對裝配式建筑施工全壽命周期進(jìn)行分析，確定裝配式建筑施工安全評價中的各項指標(biāo)。裝配式建筑施工全壽命周期即通過設(shè)計單位對裝配式建筑進(jìn)行設(shè)計，PC 構(gòu)件通過工廠批量化生產(chǎn)后運送到項目施工現(xiàn)場進(jìn)行堆放、吊裝、搭接、灌漿連接等關(guān)鍵步驟，但由于影響工程質(zhì)量和安全的因素諸多，現(xiàn)有構(gòu)建的安全評價體系結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜[5]。針對這一問題，通過結(jié)合德爾斐專家調(diào)查法和結(jié)構(gòu)熵權(quán)法，確定裝配式建筑施工安全評價體系，如表2所示。

表2 裝配式建筑施工安全評價體系

2.2 基于結(jié)構(gòu)熵權(quán)的指標(biāo)權(quán)重分配

結(jié)構(gòu)熵權(quán)法是將專家調(diào)查與模糊分析相結(jié)合，將得到的結(jié)構(gòu)由專家進(jìn)行盲度分析[6]。圖1為結(jié)構(gòu)熵權(quán)運行原理圖。

圖1 結(jié)構(gòu)熵權(quán)運行原理圖

經(jīng)過模糊分析，減少權(quán)重計算時的不確定性，對專家排序結(jié)果進(jìn)行“盲度”分析，再進(jìn)行模糊處理，以降低權(quán)重計算中的不確定度。根據(jù)德爾斐法的程序和要求，對n個評價對象生成相應(yīng)的專家問卷[7]，由政府、大學(xué)研究院和建筑企業(yè)分別派出q名工作經(jīng)驗豐富、專業(yè)理論水平突出的專家參加調(diào)查評價，按次要指標(biāo)的重要性排序，按各小組的權(quán)重進(jìn)行評分，形成一套指標(biāo)數(shù)集，并將其記為A={α1,α2,…,αn}。每一組專家指標(biāo)數(shù)集都對應(yīng)一個典型的排列數(shù)C，C 的表達(dá)式為C(C=cij)k*n，其中i 的取值為1,2,3，……，j 的取值為1,2,3，……，cij表示與專家i 對某一指標(biāo)j 給出的評價結(jié)果。由于專家評價矩陣存在潛在的偏差和溯源數(shù)據(jù)的不確定性。對上文得出的專家評價集進(jìn)行定性定量轉(zhuǎn)化，計算各專家評價指標(biāo)的因素隸屬度：

上述公式中，x表示為專家對各安全因素評估得出的權(quán)重定性排序數(shù)，x的取值為x=1,2,3，……。假設(shè)存在m=n+2 的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，將x=cij代入到上述公式（3）中能夠進(jìn)一步得出cij定量轉(zhuǎn)化后的數(shù)值dij。dij可通過dij=Π(cij)等式計算得出，dij可用于描述重要排序數(shù)的隸屬度。根據(jù)上述論述，結(jié)合矩陣C 計算得出相應(yīng)的隸屬度矩陣D，D的表達(dá)式為D(D=dij)k×n，其中i的取值為i=1,2,3，……，j的取值為j=1,2,3，……。假設(shè)每位專家都具有相同的話語權(quán)，即在評價過程中，認(rèn)為專家看法一致，則可以進(jìn)一步計算得出平均認(rèn)識度dj，其表達(dá)式為：

假設(shè)某一專家組i 對于某一指標(biāo)bj的認(rèn)知當(dāng)中存在的不確定性為“盲度”，并將其記為Ψj，則Ψj的表達(dá)式為：

對于每一項指標(biāo)αj，定義q 名專家對其的“總體認(rèn)識度”為σj(σj＞0)，計算公式為：

在上述公式基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行歸一化處理，其公式為：

通過公式（8）歸一化處理得到的結(jié)果即為每一項指標(biāo)通過結(jié)構(gòu)熵權(quán)計算得到的權(quán)重結(jié)果，以此實現(xiàn)對裝配施工安全評價指標(biāo)權(quán)重的劃分。

2.3 基于ABC法的安全風(fēng)險類型劃分

ABC 分類法又稱帕累托分類法，其主要通過對決定一件事物屬性所占權(quán)重的不同，將各因素分為A、B、C 三級，分別將其以重要、次要、一般命名[8]。并將由式(8)得出二級指標(biāo)αj的權(quán)重ξj按降序排列，經(jīng)累加得出安全風(fēng)險評價指標(biāo)的累加權(quán)重γ，根據(jù)表3進(jìn)行分類。

表3 基于ABC法的安全風(fēng)險類型劃分

根據(jù)安全風(fēng)險評價指標(biāo)類別對建筑總過程進(jìn)行分類管理。A級風(fēng)險屬于重要風(fēng)險，應(yīng)當(dāng)在施工前后期都做好重點監(jiān)管；B 級風(fēng)險屬于次要風(fēng)險，對于管理者和施工人員都應(yīng)當(dāng)有所注意；C 級風(fēng)險屬于一般風(fēng)險，在項目施工過程中應(yīng)當(dāng)注意，對項目的整體施工管理起到參考作用。

3 實證分析

搭建基于結(jié)構(gòu)熵權(quán)-ABC 分類法的智能建造裝配式建筑施工安全評價體系將通過BIM 技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和5G技術(shù)相結(jié)合搭建數(shù)據(jù)云平臺，將裝配式建筑工程施工過程評價體系全過程上傳到云平臺中進(jìn)行專家打分和數(shù)據(jù)處理，后根據(jù)風(fēng)險等級對裝配式建筑施工現(xiàn)場提供安全管理意見。

3.1 確定指標(biāo)權(quán)重

在專家的建議下，建立了一個典型的排序矩陣。邀請15 名具有豐富經(jīng)驗、理論水平突出的裝配式建筑安全風(fēng)險管理專家，將15名專家隨機分成5個小組（每個小組3 名專家），由不同的專家對5 項一級指標(biāo)進(jìn)行獨立的排序。采用熵方法進(jìn)行指標(biāo)盲度分析，并在此基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行綜合識別。通過上述方式得到指標(biāo)權(quán)重值，如表4所示。

表4 評價指標(biāo)權(quán)重

3.2 評價結(jié)果

此次活動邀請了10名對裝配式建筑安全風(fēng)險有一定了解的專業(yè)人士參加，并以問卷形式對其進(jìn)行評估。在已知此工程在施工中的安全風(fēng)險為“C”級的前提下，按照上文提出的步驟，對該項目施工進(jìn)行評價，評價結(jié)果如表5所示。

表5 建筑施工質(zhì)量評價結(jié)果

3.3 智能建造與安全評價應(yīng)用場景創(chuàng)新

廣義上智能建造是指建筑生產(chǎn)全壽命周期中，運用BIM 技術(shù)為代表的信息化技術(shù)開展的工程建設(shè)活動。

狹義上智能建造是指在設(shè)計階段和施工建造階段，以工程建設(shè)項目主體為中心，運用BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)，如圖2所示。

圖2 智能建造應(yīng)用場景創(chuàng)新

在此基礎(chǔ)上，明確基于結(jié)構(gòu)熵權(quán)-ABC分類法的智能建造裝配式建筑施工安全評價體系，從施工現(xiàn)場實際出發(fā)，依托物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、傳感技術(shù)等新型信息手段，以BIM技術(shù)為核心，借助智能監(jiān)測設(shè)備、傳感器、移動通信終端等產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)流，為建設(shè)項目工地提供數(shù)據(jù)支持，保證發(fā)揮各施工節(jié)點信息的共享和協(xié)同功效，實現(xiàn)施工現(xiàn)場安全精細(xì)化管理。

4 結(jié)語

在安全評價體系中，各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用呈現(xiàn)碎片化，各個模塊的組合和相互關(guān)系并不緊密，導(dǎo)致各項安全評價指標(biāo)缺少交互性和聯(lián)動性，無法實時地了解相關(guān)評價數(shù)據(jù)的變動情況與變動影響程度，不能充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)的共享和協(xié)同功效，數(shù)據(jù)價值無法得到充分應(yīng)用，不利于智慧工地的長期發(fā)展。為解決此方面問題，開展了此次研究，得到以下結(jié)論：

根據(jù)表5建筑施工質(zhì)量評價結(jié)果中的各個施工階段累加權(quán)重可知，各個階段的累加權(quán)重值均在85%～95%之間，證明該項目的施工風(fēng)險等級為“C”級，與已知的該項目施工風(fēng)險等級完全一致，證明此評價方法在應(yīng)用中得到的評價結(jié)果具有可靠性。