云模型装配式建筑施工安全评价探讨

摘要：本文通过研究分析目前各类装配式建筑工程的施工特点并与工程现场施工实际情况总结出了影响施工安全的主要因素，确立了装配式建筑施工安全评价指标体系。施工安全评价具有一定的模糊性，难以将定性与定量相结合，因此本文综合采用层次分析法及熵权法对各项指标进行赋权，合理客观地确定各指标的组合权重，并引入云模型确定项目的施工安全等级。最后以某装配式项目进行实例分析，应用上述施工安全评价方法和模型。

关键词：装配式建筑;云模型;组合权重;熵权法;施工安全评价

随着我国建筑业向产业化、集成化转型，装配式建筑近年来成为行业转型发展新趋势，但同样伴随着配套政策的不完善、安全管理运作能力的不足等因素使得近年来装配式建筑的施工安全面临挑战。因此，建立合理的施工安全评价体系和评价模型具有重大意义。

1安全评价指标体系的构建

本文在对装配式建筑的施工特点以及安全事故发生机理的研究的基础上，分析出装配式建筑施工安全风险致因，并通过调查问卷法收集相关领域专家及从业人员的建议，摈弃意见分歧较大的指标最终建立了装配式建筑施工安全评价指标体系，将其划分成目标层、准则层、指标层三层。其中包括了人员因素、机械因素、环境因素、技术因素以及现场管理因素5个一级评价指标和18个二级评价指标，见图1。

2指标权重的计算

层次分析法主要是将风险决策系统层次化，需要通过依靠专家打分法确定各个层次中关联两因素的相对重要程度，进而确定各因素的主观权重，有一定的偏好依赖性。熵权法能够体现指标变异程度及所蕴含的信息量的大小，以确定各指标的客观权重。对比于层次分析法，它的计算结果精度更高且更加具有客观性。本文将两种赋权法相结合，确定相应的主观权重以及客观权重，并进行综合赋权得出组合权重，两种方法的结合能在一定程度上提高结果的精确性。

2.1层次分析法确定主观权重

2.1.1构造判断矩阵将安全决策目标因素进行分层次综合分析，采用1-标度法结合专家打分法，需要对同一层次中的各因素的进行两两比较，以此确定各因素的重要标度分值，进而构造安全评价指标判断矩阵。判断矩阵标度见表1。2.1.2指标权重的计算及一致性检验计算安全评价判断矩阵的特征向量并对其进行归一化处理，计算得到各安全风险指标的主观权重。上式中为矩阵的特征根，CIi为一致性指标，RIi为平均随机一致性指标。一般，如果CR<0.1,则判断该矩阵通过一致性检验，否则就不具有满足一致性。

2.2熵权法确定客观权重

2.2.1数据标准化假设具有n个指标X1,X2,...,Xn，存在Xi={x1,x2,...xm}。需要将各评价指标数据进行标准化，进而得到标准化值Y1，Y2,...Yn，公式如下：

3安全评价云模型的建立

3.1模型原理

设U是一个用精准数值所表示的定量论域，C是U这个论域上的定性概念，x是位于论域U中的任意一个元素，且x是定性概念C的一次随机实现，x对c的确定度μ(x)∈[0,1]是由具有稳定倾向的随机数，μ:U→[0,1]，x∈X，使得x→μ(x)，则元素x在定量论域U上的分布称为云模型，每一个元素x称为云滴。云的三个数字特征包括期望Ex、熵En、超熵He。其中，期望Ex反映云滴群的重心位置；熵En反映了云滴的凝聚程度；超熵He反映了云的厚度。云发生器即为产生云的算法，主要分为正向云发生器和逆向云发生器，都可以利用等编程软件通过编程运行，运算机制如图2所示。

3.2确立指标标准云

标准云的建立是基于指标的评语集，建立评价标准的标度，并将该评价标准的分值划分为若干个子区间，其中第s个子区间的阈值为[Ismin,Ismax]，则该子区间所对应的的三个标准云数字特征为：

3.3确立指标评价云

运用专家打分法，邀请m个专家对n个指标进行打分，第i个指标所对应的云模型数字特征为（Exj，Enj，Hej）。3.4确立评价综合云将评价指标综合权重βi及指标评价云代入下式进行综合计算可得到评价综合云。经计算得到指标综合评价云后，将综合评价云与评价标准云进行比较，确定综合评价云所处的评价标准阈值范围，从而判断该项目的安全等级。

4工程实例

4.1工程概况

项目位于浙江某钢构基地内，建筑主要使用功能为集体职工宿舍，共两层，总建筑面积为平方米，该职工宿舍单层建筑面积为0平方米。一层层高为3.6m，二层层高为3.4m，建筑总高度为7.6m,建筑结构类型为装配整体式混凝土框架结构。为此，本工程设计采用了新型预制框架结构，用斜钢支撑取代了传统现浇混凝土墙，以增强建筑结构抗震性能和提高装配预制率。实现了梁、柱、外墙、楼板等主要结构构件的整体预制化和其他结构构件的全部预制化，单体预制率为83%。

4.2组合权重的确定

本文邀请了6名相关学者专家及4名参建项目的相关管理人员对各指标进行判断打分，打分范围为0~0分。分别利用层次分析法计算公式(1)计算出主观权重，熵权法计算公式(8)计算出客观权重，并将主、客观权重代入公式()进行计算得到各安全评价指标相应的组合权重，见表3。

4.3评价标准及评价云

根据国家相关规范及项目的实际情况并结合个专家的建议对本工程施工安全状态划分为危险、较危险、安全、很安全、非常安全五个区间，并根据公式(12)确定五个评价标准云数字特征参数，见表2。根据各安全评价等级的的标准云数字特征参数，利用Matlab编程软件可绘制出各评价等级的标准云图，见图3。

4.4指标评价云及评价综合云的确定

根据专家和管理人员对各指标打出的评分，计算出各指标的评价云数字特征（Exj，Enj，Hej）。以B指标为例，B的得分为(,80,83,75,84,80,76,81,,7),据此计算出该指标的三个数字特征为（7.7,2.6,1.）。同理，可计算出所有指标的评价云参数，见表3。将计算出的各指标的评价云参数和组合权重代入公式(12)中，可计算出该装配式工程项目的安全绩效评价综合云特征参数(.7,3.1,1.)。运用Matlab软件，利用云正向发生器绘制出综合云图，见图3。

4.5安全绩效等级的确定

由图3可看出综合云与安全等级“很安全”的标准云相靠近，但为了严谨性的科学性，还需要运用Matlab软件分别计算出综合云与五个安全等级标准云之间的相似度。比较相似度后发现综合云(.7,3.1,1.)与安全等级为“很安全”的所对应的Cloud4(.5,6.,0.5)相似度最高，因此可以得出该装配式工程项目最终安全等级综合评定为很安全。

5结论

本文建立了较为合理的装配式建筑施工安全评价指标体系，指标的选取更加贴合实际工程。本文综合采用综合赋权法，层次分析法确定主观权重，熵权法确定客观权重并对各项安全评价指标进行组合赋权，主客观相结合提高了权重的准确性。结合云模型进行实证分析，能够真实地反映装配式建筑施工的安全风险等级，使评价结果更加清晰合理。本文分析结果与工程事实相一致，从而证实该评价模型具有相当程度的实用价值，为装配式建筑施工安全评价研究提供科学方法。

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作者：刘喻 可馨 单位：江西理工大学