基于熵權(quán)-G1法的裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)研究

田 原，王寶令（沈陽(yáng)建筑大學(xué)， 遼寧 沈陽(yáng) 110168）

0 引 言

近年來(lái)，隨著我國(guó)建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑施工的高能耗、高污染特性也給我國(guó)的生態(tài)環(huán)境造成了一定影響。為了解決建筑施工環(huán)境污染的難題，建筑施工技術(shù)也在不斷革新。裝配式施工技術(shù)作為建筑行業(yè)日益變革的成果，其綠色低碳、節(jié)能高效的施工方式受到了很多建筑行業(yè)工作者的重視。與傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的建筑施工方式相比，裝配式建筑施工過(guò)程中的安全管理因涉及預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸、堆放、吊裝和現(xiàn)場(chǎng)拼接安裝等多個(gè)環(huán)節(jié)，因此難免會(huì)出現(xiàn)新的不確定性的施工風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。需要建立有針對(duì)性的指標(biāo)體系和模型，對(duì)施工安全進(jìn)行全方位的分析、提出相應(yīng)的管控措施，有效減少安全事故的發(fā)生。

1 評(píng)價(jià)原理和方法

1.1 G1法理論

G1法是一種主觀賦權(quán)方法，其主要觀點(diǎn)是：通過(guò)對(duì)指標(biāo)體系中的每層指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比來(lái)確定重要程度，計(jì)算更加簡(jiǎn)便的同時(shí)也能直觀地體現(xiàn)出各指標(biāo)的主觀權(quán)重。

1.2 熵權(quán)法理論

熵權(quán)法是指根據(jù)各指標(biāo)能為決策者提供信息量的多少，來(lái)確定待評(píng)價(jià)問(wèn)題中各指標(biāo)權(quán)重的一種方法。當(dāng)某指標(biāo)提供的信息量越大，則權(quán)重也越大；反之，則相反[1]。既能夠充分利用各指標(biāo)所包含的有效信息直觀體現(xiàn)相互之間的差異，又能夠盡量避免賦值時(shí)存在的主觀性。

2 建立裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.1 裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

筆者結(jié)合傳統(tǒng)建設(shè)施工方式的安全管理控制要素和裝配式建筑的自身特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的安全法規(guī)和專業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行匯總研究，以及對(duì)業(yè)內(nèi)專家學(xué)者研究成果的文獻(xiàn)梳理，最終分析匯總出24個(gè)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)。由于指標(biāo)都是定性指標(biāo)，難以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，因此通過(guò)總結(jié)已有研究并結(jié)合專家咨詢，將指標(biāo)劃分為人員因素、材料因素、設(shè)備因素、技術(shù)因素、管理因素和環(huán)境因素6個(gè)等級(jí)[2]，對(duì)裝配式施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的表述。各評(píng)價(jià)指標(biāo)，如圖1所示。

圖1 裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2 安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

2.2.1 G1法賦權(quán)

（1）確定指標(biāo)的重要程度并排序。首先，邀請(qǐng)有關(guān)的行業(yè)專家對(duì)已經(jīng)確定的一級(jí)指標(biāo)集Sj=（S1,S2,...,Sj）的重要程度做出判斷，由專家挑出一級(jí)指標(biāo)中最重要的；然后，依次在剩余的指標(biāo)中繼續(xù)挑選重要的。直到所有一級(jí)指標(biāo)挑選完成并按照自身的重要程度重新排好順序。設(shè)結(jié)果為X1＞X2＞…＞Xj。

（2）確定相鄰指標(biāo)之間的重要程度。由各位專家對(duì)排序之后的相鄰指標(biāo)Xj-1和Xj之間的重要性進(jìn)行比較，得出Rj=Xj－1/Xj并取其平均值。其具體賦值，見表1。

（3）計(jì)算一級(jí)指標(biāo)對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重。計(jì)算第z個(gè)一級(jí)指標(biāo)對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重

（4）計(jì)算二級(jí)指標(biāo)對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重。同理，將每一個(gè)一級(jí)指標(biāo)下的二級(jí)指標(biāo)按重要性排序；然后計(jì)算出相鄰二級(jí)指標(biāo)的Rj，代入式1和式2，得到二級(jí)指標(biāo)對(duì)一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重；最后，求出二級(jí)指標(biāo)對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重。計(jì)算公式為

式3中，Uj為二級(jí)指標(biāo)j對(duì)于相應(yīng)一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重。

2.2.2 熵權(quán)法求各指標(biāo)值權(quán)重

（1）邀請(qǐng)專家做出判斷。首先，需判定每一個(gè)指標(biāo)的重要程度，劃分為很重要、重要、一般、不重要和很不重要5個(gè)程度，其對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)為5、4、3、2和1；然后，邀請(qǐng)m位專家根據(jù)自身的知識(shí)儲(chǔ)備和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)n個(gè)指標(biāo)進(jìn)行打分。這樣就可以匯總出每一位專家對(duì)每一個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，從而可以得到裝配式建筑施工安全評(píng)價(jià)矩陣R=(rij)mn。

式4中，rij為第i個(gè)專家對(duì)第j個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值。

（2）計(jì)算各指標(biāo)得分在總得分中所占的比重pij

（3）計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的熵值

式6中，k=1/lnm。

（4）計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的熵權(quán)wj'':

2.2.3 基于熵權(quán)法修正的G1法確定綜合權(quán)重

為了改善G1法賦權(quán)時(shí)主觀性過(guò)強(qiáng)的弊端，可以利用熵權(quán)法求出修正后的信息熵來(lái)判斷指標(biāo)重要性。這樣，可以消除專家判斷的主觀性，從而客觀地做出指標(biāo)重要性排序。因此，可以根據(jù)兩種不同的方法依次計(jì)算出指標(biāo)的權(quán)重，經(jīng)過(guò)組合后得出結(jié)果就是最終的綜合權(quán)重。本文采用拉格朗日極值法，確定兩種權(quán)重的待定系數(shù)。其計(jì)算公式為

根據(jù)拉格朗日極值法求解，公式為

3 裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

3.1 確定指標(biāo)集和評(píng)語(yǔ)集

首先，根據(jù)裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)建立相關(guān)的指標(biāo)集S=（S1,S2,...,Sn），以及各個(gè)指標(biāo)對(duì)裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)影響程度的評(píng)價(jià)等級(jí)A=（A1,A2,A3,A4,A5）=（高，中高，中等，較低，低）。

3.2 構(gòu)造模糊評(píng)價(jià)隸屬度矩陣

首先，根據(jù)上文權(quán)重的計(jì)算過(guò)程，求出每個(gè)指標(biāo)的綜合權(quán)重，再匯總形成裝配式建筑施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的最終權(quán)重集合W=（W1,W2,...,Wn）；其次，邀請(qǐng)專家分別根據(jù)評(píng)語(yǔ)集A對(duì)各個(gè)單一指標(biāo)進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)；再次，依據(jù)評(píng)判結(jié)果計(jì)算指標(biāo)屬于各個(gè)等級(jí)的頻數(shù)，從而求出各個(gè)指標(biāo)的隸屬度；最終，構(gòu)建評(píng)判矩陣R為

式11中，i為指標(biāo)個(gè)數(shù)。

3.3 模糊綜合評(píng)價(jià)分析

按照模糊綜合評(píng)價(jià)的分析方法，將安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重集W與安全評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)判矩陣R結(jié)合，就會(huì)得到裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)的模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果I，公式為I=WR。最后根據(jù)上文中劃分好的5個(gè)評(píng)語(yǔ)等級(jí)，給出最終的評(píng)價(jià)結(jié)果。

4 案例分析

4.1 工程概況

本文選取了WK項(xiàng)目為樣本進(jìn)行實(shí)證分析。該項(xiàng)目3號(hào)樓采用疊合樓板形式的預(yù)制裝配式樓板，4號(hào)樓～7號(hào)樓、9號(hào)樓～12號(hào)樓開敞陽(yáng)臺(tái)樓板采用疊合樓板形式的預(yù)制裝配式樓板；所有空調(diào)板采用預(yù)制空調(diào)板；全部住宅樓均采用預(yù)制樓梯。

4.2 確定指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)上文已確定的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采取專家打分的方法，邀請(qǐng)本項(xiàng)目建設(shè)單位、施工單位、設(shè)計(jì)單位和監(jiān)理單位的相關(guān)人員，根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況和自身的知識(shí)理論對(duì)本項(xiàng)目的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)上文計(jì)算過(guò)程，簡(jiǎn)化計(jì)算步驟，得出該裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算結(jié)果（見表2）。

表2 指標(biāo)權(quán)重表

4.3 模糊綜合評(píng)價(jià)分析

繼續(xù)邀請(qǐng)上述專家對(duì)指標(biāo)作出判斷。根據(jù)評(píng)語(yǔ)集A評(píng)判各個(gè)指標(biāo)對(duì)本項(xiàng)目的安全影響程度，得到本項(xiàng)目裝配式施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)判矩陣R。最后，將權(quán)重集W與之結(jié)合，得到本項(xiàng)目的施工風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為：

4.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果

（1）根據(jù)模糊評(píng)價(jià)的隸屬度最大原則，本項(xiàng)目施工安全各風(fēng)險(xiǎn)因素中最大隸屬度值為0.062 7；其對(duì)應(yīng)的評(píng)語(yǔ)集中的評(píng)語(yǔ)為中等，則本項(xiàng)目的裝配式施工安全風(fēng)險(xiǎn)程度等級(jí)為中等。

（2）影響本項(xiàng)目裝配式施工安全風(fēng)險(xiǎn)的六大因素中，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定為中高的因素是人員因素和管理因素。建筑施工必須按照一定的標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行，應(yīng)杜絕施工人員在建設(shè)過(guò)程中完全根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作的行為。可聘請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的管理人員對(duì)工人進(jìn)行操作前的知識(shí)普及及培訓(xùn)。風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定為中等的因素是技術(shù)因素。預(yù)制構(gòu)件吊裝是裝配式建筑施工中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，在進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件吊裝時(shí)與BIM技術(shù)等相結(jié)合。在吊裝過(guò)程中，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)平面布置和施工環(huán)境等實(shí)際情況，結(jié)合吊運(yùn)機(jī)械的相關(guān)技術(shù)參數(shù)制定可視化的吊裝方案[3]。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著裝配式建筑的大力推廣，裝配式建筑施工階段安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別也將有更高的要求。筆者通過(guò)建立相應(yīng)的施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，應(yīng)用熵權(quán)-G1法對(duì)WK項(xiàng)目各風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行了研究，并運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，該方法在裝配式建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)分析上可以得到有效運(yùn)用，且能精準(zhǔn)地識(shí)別重要的安全風(fēng)險(xiǎn)因素，達(dá)到保護(hù)作業(yè)人員人身安全、降低經(jīng)濟(jì)損失的效果。