基于灰色模糊综合法的装配式建筑施工安全风险评价

武晨阳，常春光（沈阳建筑大学， 辽宁 沈阳 110168）

0 引 言

装配式建筑是把传统建造方式中的大量现场作业工作转移到工厂进行，在工厂加工制作好建筑用构件和配件（如楼板、墙板、楼梯、阳台等），运输到建筑施工现场，通过可靠的连接方式在现场装配安装而成的建筑[1]。装配式建筑主要包括预制装配式混凝土结构、钢结构、现代木结构建筑等，因为采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理、智能化应用而成为现代工业化生产方式的代表。

欧洲是装配式建筑的发源地。20世纪50年代，第二次世界大战后，欧洲大陆的建筑普遍受到战争的影响，遭受重创，以致于无法满足人类正常的住房需求，且当时劳动力资源短缺，急需一种建造速度快且劳动力占用较小的新建造方式，于是国外的装配式建筑应运而生。到了20世纪60年代，装配式建筑得到大量推广，掀起了建筑工业化的高潮。

近年来，装配式建筑凭借其新兴的建造技术以及独特的优点，在我国始终保持着良好的发展势头，是一种集经济效益和环境效益于一体的新型的现代化的建筑施工方式，也是我国建筑的未来发展方向，但由于我国装配式建筑技术比较落后，管理制度体系尚不完善，在实际施工过程中对安全风险的把控不到位，在施工中存在各种安全隐患。我国研究者对这些问题进行了深入研究。齐宝库等[2]通过分析装配式建筑全寿命周期各个阶段的特点，构建风险评价指标体系，并运用层次灰色评价法全面合理地确定装配式建筑的评价等级；李朔等[3]通过分析沈阳市装配式建筑所面临的形势，构建了沈阳市装配式建筑评价指标体系；常春光等[4]运用WBS-RBS-G1法，对装配式建筑施工安全进行了风险评估；王朝辉[5]运用AHP模糊综合法模型对装配式建筑施工安全进行评价，并利用该模型对一实际工程项目进行了安全性评价；孟涛[6]通过建立可拓学评价模型，并结合实例，完成了对该项目的综合风险评价，得到了风险评价指标的相应综合评价等级；王伟祎等[7]基于灰色关联度与TOPSIS法相结合的安全评价模型对装配式建筑施工安全进行了评价；付杰[8]梳理出装配式建筑现场施工的7类事故成因，联合应用层次分析法及灰色聚类评价方法，对一典型项目进行安全状态评价；郑学士[9]结合装配式建筑的特点和施工特征，从建筑安全事故的角度分析了影响施工安全的关键因素，并提出应对措施。以上研究成果在装配式建筑安全评价方面起到了至关重要的作用。本文通过建立装配式建筑施工安全评价指标体系，引入灰色关联分析法确定指标权重，运用模糊综合评价法定量计算风险值，从而对安全应对措施的采取进行优先选择的指导。

1 构建装配式建筑施工安全风险指标体系

笔者通过分析常见的工程项目施工安全影响因素，并结合装配式建筑施工的特点，在阅读大量文献和书籍的基础上，最终从人、物、机、技术、管理5个方面筛选出安全风险指标，建立指标体系（如表1所示）。

表1 装配式建筑施工安全风险指标体系表

2 基于灰色关联度的多级模糊综合评价模型

2.1 基于灰色关联度确定评价指标权重

2.1.1 收集分析指标数据

数据获取方式是专家的评价打分，邀请n位比较权威的专家，对我们所构建的评价指标进行评判，假如在本文中需要确定权重的指标有m个，我们通过发放专家问卷、回收、整理获得相应指标的评判情况，根据这个评判结果构建评价矩阵

2.1.2 计算序列差

我们所说的序列差就是根据专家评价，综合来选取出相对于最重要的装配式建筑施工安全风险因素，然后将其他风险因素与此因素进行比较而得到的结果。假如R11是专家评价中所占权重最大的风险因素，计算

Δ1k表示矩阵中其他指标因素相对于R11的重要程度。

2.1.3 计算灰色关联系数

随后计算灰色关联系数

q表示最小序列差，Q表示最大序列差，α为分辨系数，通常取0.5。

2.1.4 计算灰色关联度

计算灰色关联度

2.1.5 归一化处理得到指标权重

将计算的结果进行归一化，得到各指标的权重T1k；同理，可求出其他风险指标的权重T＝（T11，T12，...，T1m）。

2.2 建立多级模糊综合评价模型

模糊综合评价是一种利用模糊数学工具，对评价对象隶属等级状况进行综合评价的一种方法。计算步骤如下。

2.2.1 建立模糊评价集

本文根据工程的需要评价等级分为五级，评价集为V＝{v1，v2，v3，v4，v5}，即重大风险、较高风险、中等风险、一般风险、可控风险，对风险等级进行量化，可以将其分别赋值为5、4、3、2、1。

2.2.2 建立灰色模糊评价矩阵

根据构建的评价指标体系，确定各评价因子集与相应评价集之间的关系，并对各评价因子进行量化，从而构建模糊关系评价矩阵

评价矩阵R中的元素rij是对象在因素上关于评语的特征指标，称为隶属度，可由专家依据评价等级对评价对象的打分结果统计得到。

2.2.3 计算评判结果矩阵

B＝T○R＝（b1，b2，...，bm），式中为模糊算子，选取加权平均型作为模糊算子，该算子依据权重的大小对所有因素均衡兼顾。

该步骤是一个一级综合评价过程，我们要进行的是二级评价。原理是一样的，只要从每个子指标层到指标层再到目标层逐步进行，即下级综合评价的结果作为上级评价的输入，直到得到最终的评价结果为止，这里不做描述。

3 实例分析

3.1 项目概况

本文选取某市装配式建筑住宅项目为例，该项目3栋23层、2栋24层商品住宅楼采用装配整体式剪力墙结构，装配式建筑面积45 605.09 m2，装配式实施率为56.2%，预制构件主要由部分剪力墙、阳台板、设备平台板、飘窗、楼梯组成，单体预制率达26%。

3.2 指标权重的确定

通过邀请8名专家进行访谈，根据建立的施工安全风险评价指标对评价体系中的16项指标进行评价打分，并对评分结果进行整理，得到矩阵

根据专家的评价结果可知，风险因素R31是最重要的风险，利用公式计算各风险指标的序列差，以及灰色关联数，然后将其归一化处理，得到各指标权重，分别填入表2、表3和表4。

表2 R31与R中其他风险因素的序列差

表3 R31与R中其他风险因素的序列差关联系数

表4 装配式建筑施工安全风险指标指标层相对于目标层的各权重向量

3.3 风险安全评价

结合各指标的特点，建立评价集为V＝{重大风险，较高风险，中等风险，一般风险，可控风险}

根据专家对该项目各指标的评价结果，构建模糊关系评价矩阵。其结果

一级模糊综合评价：

B1＝T1·R1＝（0.035，0.328，0.253，0.078，0）；

B2＝T2·R2＝（0.272，0.280，0.243，0.091，0.024）；

B3＝T3·R3＝（0.465，0.365，0.165，0，0）；

B4＝T4·R4＝（0.215，0.258，0.184，0.158，0）；

B5＝T5·R5＝（0.268，0.291，0.168，0.129，0）。

二级模糊综合评价：

A＝W·B＝（0.314，0.305，0.209，0.009，0.006）

目标层的综合判断矩阵：

A＝W·B＝（0.314，0.305，0.209，0.009，0.006）

风险评价等级：

V＝（1，2，3，4，5）T

综合评级结果计算如下：

Z＝A·V＝3.601

通过一系列的计算及分析，完成了对该项目的综合评价，由结果表明，该项目的安全风险属于中等偏上风险。针对该项目，可以从吊装及吊装设备安全风险、构件质量、技术水平、结构节点连接技术及临时支撑等对该项目施工安全影响较大的几个方面进行重点管控，做出针对性的安全风险管理措施，进而有效控制风险因素，降低施工安全风险等级。

4 结 语

本文通过对装配式建筑施工特点的分析，结合众多项目中常见的施工安全风险，从5个方面构建了装配式建筑施工安全风险指标体系，利用灰色关联度法对确定风险指标的权重，最后采用模糊综合评价方法对该项目进行评价，确定其施工安全风险等级，对指导管理者针对项目中具有重大危害程度的风险因素来制定有效措施，具有参考意义。