基于未确知测度理论的高层建筑施工安全风险评价

时间：2024-07-29

郑超欣，徐迪

(1.河北工程大学装备制造学院，河北邯郸056038;2.河北工程大学经济管理学院，河北邯郸056038)

目前，国内外学者已经对建筑施工安全评价进行了大量研究，主要运用层次分析、灰色理论、人工神经网络、模糊综合评价等方法，但是大多是以建筑总体的施工安全为主要研究对象，没有针对高层建筑的具体特点开展深入研究［1］。本文以高层住宅建筑施工阶段中的安全因素为研究对象，将未确知测度理论和信息熵理论用于其风险评价中，得出风险等级预测值，为高层建筑施工安全管理作出正确决策提供依据。

1 未确知测度模型

设研究对象空间为U={x1，…，xm}，xi表示第i个评价对象，对每一个评价对象有n个评价指标，指标空间为I={I1，…，In}，xij是第i个评价对象的第j个指标的评估值;研究对象U处于某一状态，其未知状态的集合简称未确知区间集［2］。

1.1 指标体系与评价等级的确定

评价对象xi的指标Ij有k个评价等级c1，…，ck，每个指标的类别标准已知。构成研究对象U的评价空间C={c1，…，ck}，满足:=Ø，则称{c1，…，ck}为状态空间的分割;这里评价类别向量{c1，…，ck}是有序的，若ci＞ci+1(或ci＜ci+1)，即ci比ci+1 强(或弱)，又称{c1，…，ck}是状态空间的一个有序分割［2］。

若已知m个评价对象x1，…，xm的指标，则评价矩阵

1.2未确知测度函数的构造

未确知测度函数μ(x)是用［0，1］上的一个数描述xij属于ck类的程度，称xij属于ck类的未确知测度为 μijk，即 μijk= μ(xij∈ck)，且满足归一化条件，即 μijk∈［0，1］且根据每个具体指标的变化特点选出与之相适应的未确知测度函数［2］。然后可求得单指标未确知测度矩阵

1.3 指标权重的确定

当属性值xij和评价指标给定后，属性权重也就相应的确定，在属性测值的未确知测度中隐藏着，故一般情况不适合再次人为规定，应依据属性的实测值来确定各个指标的权重，借用信息熵的概念来定义Ij的峰值［3］

式中k是评价级别数目;Vij的大小是指标Ij的重要性程度的反映。定义属性Ij的权重为

1.4多指标综合测度矩阵

根据已经确定的指标权重，可得到评价对象的多指标综合测度，如下式

1.5识别与评价结果分析

由于评价类别{c1，…，ck}有序性，很明显用最大测度识别是不合适的，所以，引入置信度识别准则，若{c1，…，ck}满足ci＞ci+1，对置信度 λ(0.5＜ λ ＜1)计算，通常取0.6 或0.7［4］

2 实例研究

本文以高层住宅项目邢台市新世纪嘉园怡景苑50#、51#楼施工为例，该工程位于桥东区中兴大街北侧，襄都路西侧，建筑面积24 493.18㎡，剪力墙结构。其中50#楼地上18层，地下2层;51#楼地上17层，地下2层。该项目于2013年2月1日开工，计划于2015年2月4日竣工。通过对50#、51#楼施工过程中大量危险源的研究，并结合前人研究成果［1，5－8］，筛选出具有代表性的评价指标，建立了高层建筑施工安全风险评价的指标体系，评价指标有五大类组成，如图1所示。

在五大类评价指标中选取19项因素作为此次评价的影响因子，分别用I1，…，I19表示。在评价过程中，参考大量前人的研究结果［1，5－8］和专家建议，并结合工程实例的具体情况，运用赋值的方法将其定量化。通过分级标准化法将每个指标分为5级，评判集为{C1，…，C5}，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级，分别表示安全风险低、安全风险较低、安全风险一般、安全风险较高、安全风险高。根据专家建议，每级设置一个取值标准，具体分级和赋值见表1。

结合工程实际，根据调查结果和专家打分确定指标值，其中安全评分表参考JPJ－2011建设施工安全检查标准的相应打分项，且做出了相应的调整和改进。具体各个评价指标的指标值详见表2。

表1评价指标的等级标准Tab.1 Criterion table of high －rise building construction risk judgment grades

表2评价指标调查统计表Tab.2 Statistics of high －rise building construction risk indicators

依据表1和表2构造出未确知测度函数，详见图2和图3。

参照表1和表2中给出的数据及图2、图3求出单指标未确知测度评价矩阵

根据式(1)、式(2)求出评价对象x对应的指标权重向量为 ωj=(0.051，0.045，0.062，0.048，0.062，0.062，0.051，0.054，0.054，0.045，0.045，0.045，0.062，0.045，0.045，0.045，0.062，0.068，0.044)

然后根据式(3)计算出多指标综合测度矩阵(ωjk)=(0.06 0.47 0.30 0.17 0)

最后，根据综合测度矩阵对评价对象x进行识别和排序，取置信度λ=0.7，由式(4)求出

λ =0.06+0.47+0.30=0.83 ＞0.7，所以x∈C3，即新世纪嘉园怡景苑项目目前风险等级为Ⅲ级，安全风险一般。

综合分析计算结果发现，该项目在施工阶段不存在特别突出的安全问题，但是为了确保安全风险得到更为有效地控制，应该制定完善的应急预案和安全管理措施，将风险始终控制在可接受的范围内。