装配式建筑施工安全评价体系构建与研究.pdf

192城市建筑 Urbanism and Architecture/2023.11设领域节能减排、融入“双碳”布局、加快建筑业产业升级具有十分重要的意义和作用。装配式建筑的兴起与推广，可以极大地降低建筑业生产过程中的碳排放，减少一系列传统建筑施工带来的污染。然而，由于装配式建筑具有吊装工艺复杂、施工机械化程度高、生产工人的专业程度较低、施工管理水平有限、项目各参与方协调能力差等突出问题，使建筑施工存在极大的安全隐患，在一定程度上阻碍了装配式建筑的健康发展。因此，如何从管理层面上应用新技术与新理论相结合的方法，协调装配式建筑的施工过程，提高装配式建筑施工管理效率，降低装饰建筑建设过程中的风险，消除施工过程中的隐患，成为当前亟待解决的一大难题。1 安全评价体系构建的意义1.1 丰富装配式建筑安全评价理论体系建筑工程项目建设中可分为投资决策阶段、项目实施阶段及运行维护阶段三个阶段，安全评价的核心为项目实施阶段，以装配式建筑的施工过程作为核心，挖掘较为全面的风险因素，并结合调查研究、数据挖掘、网络分析、熵权分析等多种研究方法，进行定性与定量之间的转换，构建成一种以云模型为基础的装配式建筑建设全过程安全评价体系，进而丰富装配式建筑安全评价理论体系1。1.2 提高装配式建筑施工安全性装配式建筑的推广减少了现场作业人员数量，降低了作业过程部分潜在风险，保护了环境，但施工过程复杂、操作要求高，尤其是装配式构件吊装作业，容易出现安全事故。全面的安全施工管理方案将指导管理人员有效控制摘要在装配式建筑施工技术被广泛应用的当下，保证施工的安全具有重大意义，因此需要对装配式建筑施工安全进行评价，建立相应的安全评价体系，在安全评级体系的发展过程中，由于其具有一定的模糊性，难以进行量化处理，基于此，借助云模型理论提出一种装配式建筑施工安全评价体系，对安全评价指标进行赋权，并确定权重建立评级云模型，再与构建的标准云进行对比，完成对于施工的安全评价，进而指导装配式建筑安全施工与安全管理。关键词装配式施工；安全评价；安全评价体系中图分类号TU714文献标识码A基金项目安徽省自然科学研究项目“基于云模型的现代装配式建筑建设全过程安全评价体系构建与研究”（KJ2021A1349）DOI10.19892/ki.csjz.2023.11.41Abstract As the construction technology of prefabricated buildings is widely used,it is of great significance to ensure the construction safety.Therefore,it is necessary to evaluate the construction safety of prefabricated buildings and to establish a corresponding safety evaluation system.In the development process of the safety rating system,due to its fuzziness,it is difficult to quantify.Based on this,a construction safety evaluation system for prefabricated buildings is proposed with the help of cloud model theory.It gives weight to the safety evaluation indicators,determines the weight,establishes a rating cloud model,and then compares with the standard cloud to complete the safety evaluation of construction,thus guiding the safety construction and safety management of prefabricated buildings.Key words prefabricated construction;safety evaluation;safety evaluation system“十四五”规划对生态文明建设、新型城镇化建设提出了更高的要求，进一步加强建筑工业化发展，对推进建作者简介：杨传福（1991-），男，讲师。研究方向：装配式建筑、安全评价、工程测量。作者单位：阜阳职业技术学院装配式建筑施工安全评价体系构建与研究Study on the Establishment of Construction Safety Evaluation System for Prefabricated Buildings杨传福 马雪晴 杨金凤Yang Chuanfu,Ma Xueqing,Yang Jinfeng1932023.11/Building Technology and Application 建筑技术应用安全风险因素，找出并解决和避免施工中存在的安全隐患。对建设全过程进行安全评价，将降低装配式建筑建设安全风险，提高企业施工安全管理能力。1.3 推动现代装配式建筑可持续发展可持续发展理念是一种获得当今世界各国和各技术领域普遍认可的科学发展观，在当前我国大力推广使用装配式建筑的背景下装配式建筑的安全可持续发展日益凸显其重要性。然而，安全是一切发展的前提与保障，安全评价的目的也是尽可能达到最小损失和最佳安全收益目标，发现和分析生产性活动中存在的安全风险，提出科学、合理、有效的相应对策与建议，并进行安全事故防范监测工作。本项目的研究将会促进现代装配式建筑可持续发展，有助于施工企业实现产业增值。2 装配式建筑施工安全评价模型应用方式本文建立了基于云模型的装配式建筑施工安全评价体系，在评价体系中首先确定评级指标体系，再通过聘请行业专家打分的方式，确定主观权重、客观权重、评估数据、评价等级标准。主观权重的确定采用层次分析法（AHP），客观权重的确定使用熵权法，使用的方法具有一定的科学依据，通过 AHP 熵权法确定综合权重，将综合权重与在评估数据基础上建立的评价云进行结合，构建综合评价云，再通过评价等级标准构建出标准云，经综合评价云与标准云进行对比，根据对比中的相似度，来判断项目的安全等级和评价等级之间的关系，从而完成装配式建筑施工安全评价，具体流程如图 1 所示。3 装配式建筑施工安全评价体系构建3.1 安全评价指标的选取在进行安全评价指标选取时应满足相应的原则，主要表现在四个方面：客观性，在选取指标、处理相关数据及利用公式进行计算时，要有科学依据，尊重客观现实；全面性，选取指标时，指标应具有广泛代表性，覆盖面广；系统性，熟悉指标特征，能够掌握指标之间的相互联系；可操作性，选取指标也应有统一标准、统一数据格式。基于对装配式施工特点的研究和对装配式施工安全事故的起因进行研究，通过对安全事故报告中安全隐患的诱导因素进行识别汇总，经过问卷调查、文献查阅、专家座谈等方法，确定了装配式建筑施工安全评价体系2。装配式建筑施工安全评价体系如表 1 所示。3.2 确定指标权重分配本文主观权重的确定采用层次分析法（AHP），客观权重的确定方法采用熵权法，综合权重的确定采用AHP 熵权法。3.2.1 主观权重的确定采用 19 分标度法和专家打分对安全决策目标因素进行层次分析，建立判断标度矩阵，如表 2 所示。表 1 装配式建筑施工安全评价体系表目标层一级指标二级指标装配式建筑施工安全评价指标体系人的因素 A1管理人员现场装配 A11技术水平 A12防护措施 A13疲劳作业 A14物的因素 A2吊装件超重 A21起重机器发生故障 A22构件高空坠落 A23构件质量问题 A24构件堆放问题 A25设备维修和维护 A26环境因素 A3安全意识 A31措施 A32培训 A33现场风险识别 A34危险物品存放 A35管理因素 A4运输环境 A41气候 A42不可抗力 A43作业环境 A44作业环境政策环境 A45建立标准云评价指标体系确定主观权重确定客观权重评估数据评价等级标准确定综合权重评价云构建综合评价云评价结果输出绘制云图对比相似度云图分析图 1 装配式建筑施工安全评价流程图（图片来源：作者自绘）194城市建筑 Urbanism and Architecture/2023.11表 3 评价标准划分表评价标准划分标准特别安全90100一般安全7590安全6075一般危险4060特别危险040表 2 判断标度表重要性标度相同1相对重要3十分重要5非常重要7极端重要9中间值2,4,6,8注：a 元素与 b 元素之比为 xab，b 元素与 a 元素的比为 1/xab。层次分析法需计算特征向量，并对特征向量进行归一化处理，得到各风险指标的主观权重3。计算公式如下：（1）Wa=nni=1xabna=1nni=1xab式中：xab指标重要性标度；a，b指标元素。在计算主观权重后，要进行一致性检验，一致性检验的计算公式如下：（2）CRa=RIa（n-1）1n（AW）aWana=1式中：RIa平均随机一致性指标。通过矩阵的特征根与一致性指标、平均算计一致性指标进行一致性检验，若 CRa0.1，则判定矩阵可通过一致性检验。3.2.2 客观权重的确定对指标进行熵值法赋权，将指标数据标准化，将打分数据构成矩阵 M=mab，将矩阵归一处理为 N，得到标准化矩阵 N=nab，计算公式如下：nab=mab-min（ma）max（ma）-min（ma）（3）式中：min（ma）第 a 个指标因素的最小值；max（ma）第 a 个指标因素的最大值。然后需要对第 a 个指标的信息熵 Ea进行计算，计算公式如下：Ea=-ln（n）-1ni=1PablnPab （4）式中 Pab计算公式如下：Pab=nabni=1nab（5）再根据信息熵 Ea进行熵权 Fa的计算，计算公式如下：Fa=1-Eani=1(1-Ea)（6）3.2.3 综合权重的计算利用 AHP 熵权法计算综合权重 Ga，计算公式如下：Ga=Wa Fani=1Wa Fa（7）3.3 建立评价模型采用云模型的方式建立评价模型。通过构建标准云、评价云来确立综合评价云，通过综合评价云与标准云的相似度对比完成评价模型的建立4。3.3.1 确立标准云将评价标准分为五个区间，分别为特别安全、一般安全、安全、一般危险、特别危险，并根据分数进行划分，划分标准的表现形式为（xa,min-xa,max)，如表 3 所示。计算划分标准对应的标准云数字特征，并计算特征参数，特征参数的表现形式为（期望 Exa，熵 Ena，超熵Hea）。期望 Exa计算公式：Exa=xa,min+xa,max2（8）熵 Ena计算公式：Ena=xa,min-xa,max2.355（9）超熵 Hea计算公式：Hea=k （10）式中：k常数，根据模糊程度进行取值，本文取值0.5。3.3.2 确定评价云利用相关专家打分法进行计算，特征参数的表现形式为（期望 Exy，熵 Eny，超熵 Hey）5。期望 Exy计算公式：Exy=1aay=1Pxy（11）式中：a专家个数；Pxy第 x 位专家对第 y 个数据的评估打分。熵 Eny计算公式：（12）Eny=1aay=1|Pxy-Exy|2（下转第 201 页）2012023.11/Building Technology and Application 建筑技术应用外，在技术层面上实现了标准作为数字化辅助应用的组成部分，为未来标准结合面向对象的编程技术、人工智能技术，实现更为智能的自动解析与人性化推荐等打下基础。标准的人机互动将会成为未来建筑行业标准数字化的热点研究方向。参考文献1张丹浅析建筑报建方案复核软件的设计与实践 C/2018 年中国城市规划信息化年会论文集，2018：161-1652李晓明，王伟玺，郭晗，等集成建筑信息模型的建筑报建核查系统 J测绘科学，2016，41（06）：148-1523黄双喜，张友良面向 CSCW 的 CAD/CAM 系统设计 J中国机械工程，1999，10（03）：288-2914WINNERRI,PENNELJP,BERTRANDHE,etal.TheRoleOfconcurrentEngineeringinWeaponsSystemAcquisitionA.InstituteforDefenceAnalysis(IDA),ReportR-338,USA,1988.5GRUDINJ.Computer-SupportedCooperativeWork:HistoryandFocusJ.Computer,1994,27(05):19-26.6曾庆玉从建筑设计到结构设计 IDM 标准研究 D北京：清华大学，20167汤淼基于 GIS 的城市规划总图数据标准及城市规划辅助系统研究D长沙：中南大学，20138孙澄宇，李梦婷，姜涵宸城市规划管理技术规定的自动化核查方法初探 J建筑科学，2021，37（10）：161-1699KHEMLANIL.CORENETe-PlanCheck:SingaporesAutomatedCodeCheckingSystemZ.2005.10 EastmanC,LEEJM,JEONGYS,etal.AutomaticRule-BasedCheckingofBuildingDesignsJ.AutomationinConstruction,2009,18(08):1011-1034.11 孙澄宇，柯勋建筑设计中 BIM 模型的自动规范检查方法研究 J建筑科学，2016，32（04）：140-14512 胡耀锋，刘洋，邓兴栋，等一种三维建筑报建与审批方法：CN114722471AP2022-07-0813 陈真，王兆江，庞前聪城乡规划法下规划信息化建设的若干思考：以珠海市规划信息化建设为例 J中外建筑，2008（11）：128-13014 刘曦泽，王益谊，杜晓燕，等标准数字化发展现状及趋势研究 J中国工程科学，2021，23（06）：147-15415 汪烁，段菲凡，林娟标准化工作适应全球数字化发展的必然趋势：标准数字化转型 J仪器仪表标准化与计量，2021（03）：1-3，1416 IEC/ISOZ/OL.https:/www.iso.org/smart.超熵 Hey计算公式：（13）Hey=|S2-E2ny|式中：S2样本方差。S2=ay=1（Pxy-P）2。3.3.3 确立综合评价云将利用 AHP 熵权法计算出的综合权重 Ga和上述计算出的指标评价云代入以下公式，可得综合评价云，综合评价云特征参数的表现形式为（期望 Ex，熵 En，超熵 He）。期望 Ex计算公式：Ex=bb=1GaExy （14）式中：b 为指标个数。熵 En计算公式：（15）En=bb=1GaE2ny超熵 He计算公式：He=bb=1GaHey （16）3.3.4 相似度对比对综合评价云（Ex，En，He）与各等级标准云（Exa，Ena，Hea）进行对比，计算相似度，越大，说明相似度越高，相似度越高说明该项目的安全等级近似于评价等级，计算公式如下：=1nnn=1e-（xz-Exa）22E2na（）（17）式中：xz标准状态下，由 MATLAB 软件生成第 z个随机数，xz=（Ex，E2xz），Exz=（En，H2e）；n运算重复次数。根据对比结果，确定评价等级，为装配式建筑工程施工质量控制及安全管理提供参考。4 结语本文通过引进云模型的方式，建立了装配式建筑施工安全评价体系，在体系的构建过程中，给出指标选择、数据处理等环节的原则，建立安全评价体系表，确定判断度标准及评价标准划分区间值。通过层次分析法、熵权法对指标进行处理，通过将主观权重和客观权重相结合的方式提高了权重的准确性，在此基础上建立评价云模型，为装配式建筑施工安全评价提供帮助，保证施工的安全性，提高装配式施工工程质量。本文不足之处是应用案例不丰富，评价体系运行过程当中出现的问题还需进一步优化解决。后期可在案例分析、模型优化方面进行深入探讨与研究。参考文献1吴贵弟.装配式建筑施工安全风险评价探究 J.大众标准化，2022（11）：120-122.2武晨阳，常春光.基于灰色模糊综合法的装配式建筑施工安全风险评价 J.建设监理，2021（10）：54-57.3杨振宏，杨长浩.基于物元模型的装配式建筑施工安全评价 J.建设科技，2021（12）：65-69.4姜东民，陈雅静，张永正.基于数据挖掘的装配式建筑施工安全动态评价体系构建 J.青岛理工大学学报，2020，41（02）：66-72.5王迪，申建红，贾格淋，等.基于模糊集与 DS 证据理论的装配式建筑施工安全风险评价 J.黑龙江工程学院学报，2022，36（01）：36-43.（上接第 194 页）