基于G1-熵权法对早期人防工程安全评价.pdf

第 卷第 期 年 月 西安文理学院学报(自然科学版)()文章编号:()基于 熵权法对早期人防工程安全评价王 华(甘肃兰州倚能设计咨询有限公司兰州)摘 要:早期人防(地道式)和现代城市人防地下室总括为人防工程.目前对于早期人防工程检测安全评价研究几乎空白.提出了 主观权重计算法和熵权客观计算法相结合的方式分别计算主客观权重且用 法和熵权法组合对主客观权重进行优化采用 的安全评价模型计算其安全等级.并以西北某市早期人防工程为算例进行验证.该方法为早期人防工程的安全评价提供了依据.关键词:早期人防 法熵权法 分析中图分类号:文献标志码:(.):().:所谓早期人防工程主要是指 年之前以人工开挖为主的人防工程因建设时物资匮乏且受技术、材料条件限制大量工程存在设计标准低质量差的问题又年久失修各部位结构普遍出现老化、破损及坍塌情况.目前对早期人防工程的研究主要集中在现状摸排、损坏程度定性等.因此一种简单可靠、定性定量分析相结合的安全评价方法就显得尤为重要.收稿日期:基金项目:中国地震局地震工程与工程振动重点实验室开放基金项目()中国地震局地震工程与工程振动重点实验室重点专项()国家自然科学基金项目()作者简介:王 华()女甘肃兰州人甘肃兰州倚能设计咨询有限公司工程师主要从事结构工程设计工程检测与鉴定加固研究.基于 和熵权法的指标权重确定方法.主观权重确定 法步骤陈述如下:()序关系的确定通过比较不同评价指标 对相关评价目标(或评价准则)的重要关系对评价指标根据重要性进行排序.重要关系通过咨询专家得出.()临近指标重要性判别设 的重要程度为 则专家对评价指标重要程度的判断比值 定义为:/()的取值如表 所示.表 取值参考表重要性程度.同样重要.稍微重要.明显重要.强烈重要.极端重要()权重系数 的计算若专家给出 的理性赋值则权重系数 为:()()而 ().客观权重确定.熵权法赋予权重熵权法是用多指标变异性的大小来确定指标所对应的权重再通过熵权对各指标的权重进行修正的一种进行客观赋权的方法.假设 个评价对象 有 个评价指标.个评价对象可几何表述为由:()个评价指标组成的 维评价空间中的 个点将这 个点投影到特定 的一维空间中即为求解对应的评价值.熵权法函数计算被评价对象的综合评价函数如下:()式中:为 维权重系数向量()为表示评价对象的状态向量.若评价对象 有 个标准观测值则将其代入式()可得 ()若 则式()可写成 ()求得指标向量 的线性函数 以便 对所有评价对象取值分散以便确定.个评价对象取值对应的综合评价函数 的样本方差为 ()()将原始数据进行归一化处理并将式()代入式()中于是有 ()式中 为实对称矩阵.权属向量的性质限定 当 且 取最大值可求得.计算归一化指标数据矩阵的最大特征值所对应的特征向量利用熵权法求得各指标的客观权重客观权重 ().第 期王华.基于 熵权法对早期人防工程安全评价.熵权法确定组合权重 法反映了专家在每一步的偏好但很难排除人为因素造成的偏见.熵权法较为客观但无法反映专家的经验和知识.故通过组合 法和熵权法确定指标的综合权重可以充分利用 法和熵权法的优点.设指标 的 法权重为 指标 的熵权法权重为 为偏好系数则组合权重表示如下:()()式中 能同时表现出主、客观权重主观偏好系数()具体值由决策者根据偏好给出.安全评价等级的划分根据早期人民防空工程分类与处置标准()中相关规定同时参照我国人防安全评价的习惯初步建立相应的安全评价等级体系如表 所示.表 早期人防工程运行安全评价等级等级标识描述完好状态处于安全运行状态只需例行维护基本完好状态除例行维护外部分需特别维护才可保证安全运行局部损伤状态功能部分丧失可能影响人防工程的正常使用但具备改造条件危险状态存在严重缺陷不能安全运行必须加固的.早期人防工程评价指标体系评价指标必须全面、科学且相对独立经对目前各种文献提出的早期人防工程评价指标总结分析通过咨询专家反复试验基于项目安全为总目标兼顾平战结合、经济效益及社会效益本文提出以下 项指标组成早期人防工程的评估指标体系.具体如图 所示.图 评价指标体系 灰色关联分析()模型的构建用 模型判断整合方案优劣的具体步骤如下:()数据标准化处理原始数据进行归一化之后得出预处理矩阵 ().()确定参考数列和比较序列中的极大值和极小值设()为评价序列.即共有个样本数列每个序列有个指标.西安文理学院学报(自然科学版)第 卷设各指标最优值组成的为参考数列为 ()则归一化后该数列最优值为().()计算两个数列的绝对差就同一指标而言设其参考数列与评价数列差值的绝对值为()则()并得到差异矩阵 为差异矩阵 中的极大值和极小值.()计算灰色关联系数()()/()式中 为分辨系数用以调整最大绝对差值过大使数据()计算灰色关联度灰色关联度为:()()式中 为各评价指标的权重 为第 个样本的灰色关联度.通过上式计算比较数列与参考数列的灰色关联度根据关联度大小对其进行排序关联度越大表明该指标的安全性越高.实例分析在早期人防工程中有些人防工程已经废弃从代表完整性较强的早期人防项目中象征性选择 条西北某市人防干道项目作为研究对象即某市人防干道.此 条干道为某市各区典型的现保存较为完整的也是此次评价体系中最为典型的有较好的对比性及可行性研究意义.条干道的现状及相关参数如下表.表 人防评价的相关参数描述干道里程/结构参数描述其他设备状况备注 主干道为素混凝土侧支洞拱腰为毛石砌筑拱顶为素混凝土.基本完好闲置 主干道为素混凝土侧支洞拱腰为毛石砌筑拱顶为素混凝土.基本完好闲置 主干道为素混凝土基本完好平时租赁在外储存香蕉 主干道为素混凝土侧支洞拱腰为毛石砌筑拱顶为素混凝土.基本完好闲置 主干道为素混凝土侧支洞拱腰为毛石砌筑拱顶为素混凝土.基本完好平时租赁在外储存香蕉橘子等 主干道为素混凝土基本完好闲置 对 条人防干道评价(以 表示)的安全状态运用 熵权法灰色关联分析进行综合评价相关数据如表 所示.表 人防干道评价数据人防干道主体结构控制参数指标.战备效益指标.第 期王华.基于 熵权法对早期人防工程安全评价续表人防干道经济效益指标.社会效益指标.对指标主观权重计算为了保证指标选取的可靠性对在人防地下室设计工程、人民防空办公室、早期隧道工程从事相关管理、设计、施工方面的 名专家随机选取其中 名发出调查问卷最终有效收回 份调查问卷.归一化数据确定其各指标的序关系为:底板裂缝、反碱拱腰起皮、掉砂拱腰、裂缝、渗水工程所在区域地质条件材料强度状况()内部设备完善程度口部防护设施工程口部所处位置及其设计平战转换条件()平时对工程的利用工程开发前景使用面积()工程出入口的繁华程度结构类型对平时使用的影响程度对地面建筑及交通影响的可能性对城市整体规划的影响程度().运用序关系分析法(法)对图 中二级指标进行主观权重的计算:(.)同理图 中一级指标的主观权重为:(.).熵权对指标客观权重的计算原始数据归一化后代入()中用 计算实对称矩阵.计算出主体结构控制参数对应的实对称矩阵:.进一步得出实对称矩阵 特征值所对应的对角阵.矩阵 的最大特征值所对应的特征向量为(.)进行归一化分析后得到主体结构评价指标权重系数(.).同理可得:战备效益评价指标权重系数:(.).经济效益评价指标权重系数:(.).社会效益评价指标权重系数:(.).计算二级指标进行客观权重(熵权法):西安文理学院学报(自然科学版)第 卷(.)同理可得一级指标客观权重:(.).熵权法对指标综合权重计算设主观偏好系数 为.由式()可得:(.)(.)结果如表 所示.表 指标权重一级指标主观权重客观权重综合权重二级指标主观权重客观权重综合权重.模型()标准化处理对矩阵 进行归一化处理:().().()确定差异矩阵 将矩阵 进行差异变换.第 期王华.基于 熵权法对早期人防工程安全评价.由此得.()灰色关联系数的计算得系数矩阵 .()计算灰色关联度计算各个人防干道的灰色关联度如表.由结果可知人防干道 的安全性最高.表 各干道的灰色关联度人防干道灰色关联度.评价结果分析通过对西北某市 条早期人防干道的安全状况分析结合规范及数据分析结果即某市人防干道 的灰色关联度分别为.、.、.、.、.、.其中早期人防干道 的灰色关联度值最大由表 评定其安全等级为级偏向级表明该人防干道基础设施牢固维护完善安全性高.结论()作为对 主观权重赋值方法的改进型方法序关系分析法(法)确定主观权重通过确定评价因素权重优化了计算路径使得确定主观权重更加客观.再加上熵权法具有明显的客观性得出来更加准确的辨识结果.()结合 熵权和灰色关联分析法提出了一种新的评价模型对西北某市早期人防安全状况进行评价.选取 条早期人防工程干道对该模型的适用性进行了检验评价结果与客观实际情况基本相符合.同时为西北其他区域的早期人防工程规划、设计、施工提供有效的借鉴.参 考 文 献 孙海朋卓卫东.早期人防工程检测评估方法研究地下空间与工程学报():.尹峰吴步旭余有山等.城市人防工程规划实施的影响因素评价研究.地下空间与工程学报():.李季王国波孙明等.某人防工程地震响应分析与抗震性能评价.西北地震学报():.焦斌.早期人防工程安全评估方法研究.工程建筑():.路瑞琴靳春玲贡力.基于 的明渠安全综合评价.人民长江():.李莉王玉广贾军明等.某早期人防工程现状调查研究.勘察与测量():.马广州张薇.城市早期人防隧道交汇位置结构改造分析.地下空间与工程学报():.晏月平张叶鹏.早期坑地道人防工程地质隐患特点及综合勘测.工程地球物理学报():.中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑结构检测技术标准(/).北京:中国建筑工业出版社.中华人民共和国住房和城乡建设部.危险房屋鉴定标准().北京:中国建筑工业出版社.责任编辑 仲 圆西安文理学院学报(自然科学版)第 卷