基于模糊层次分析法的高层建筑施工安全评价分析

田 琼 周 基

（湖南科技学院 土木与环境工程学院，湖南 永州 425199）

基于模糊层次分析法的高层建筑施工安全评价分析

田 琼 周 基

（湖南科技学院 土木与环境工程学院，湖南 永州 425199）

文章研究高层建筑施工过程中的安全综合评价方法，对施工现场作业人员、施工材料、施工机械设备、施工管理方法和施工环境五个方面，运用模糊层次分析法构建模型，系统科学的分析和评价了施工项目的安全问题，从而有效地对项目建筑施工安全进行预测、预报、预防，确保高层建筑施工的安全。

高层建筑施工；安全综合评价；模糊层次分析法

1　引　 言

随着新材料、新结构和新工艺在建筑领域层出不穷，同时，各大城市的飞跃发展，更促进了高层建筑的蓬勃发展。然而，建筑业向来就是一个安全事故频发的行业。由世界各国的行业死亡事故案例资料可以证明建筑业是属于死亡事故高发行业，仅次于矿山事故。从高层建筑当前的安全生产现状可以发现，不论是建筑企业内部管理还是管理部门监督管理均存在一定的安全问题，这严重制约了我国高层建筑的安全工作的开展。在工程建设中，如何发现建筑施工过程中存在的危险，如何在安全事故发生之前对可能发生的危险进行科学的识别、预测，怎样对一个建设工程项目进行安全评价。这一系列问题就成为安全生产所要研究的重要课题。因此，为了避免和降低建筑安全事故的发生率，建立健全高效的建筑工程安全保障体系，并且加强施工现场的安全管理工作就显得尤为重要。

2　建筑工程系统安全评价

2.1建筑工程系统安全评价

系统安全分析的目的就是为了进行安全评价。通过分析了解系统中的潜在危险和薄弱环节所在，发生事故的概率和可能的严重程度等，这些都是评价的依据。

系统安全评价往往要以系统安全分析为基础，通过分析了解和掌握系统存在的危险因素，但不一定要对所有危险因素采取措施。而是通过评价掌握系统的事故风险大小，以此与预定的系统安全指标相比较，如果超出指标，则应对系统的主要危险因素采取控制措施，使其降至该标准以下。目前建筑施工企业安全评价是按照《施工企业安全生产评价标准》(JGJ/T77一2003)对建筑工程的施工进行评价。

建筑施工安全评价指标体系是由一系列衡量建筑施工安全评价水平的指标或标准组成，是用于安全评价的安全因素的集合。安全评价体系是安全评价的核心问题，该体系设置的合理与否直接关系到评价结果的准确度和可信度。

2.2建筑施工安全评价方法

安全评价工作开展较早的国家是美国、英国和日本。目前国内外常用的安全评价方法有数十种，归纳为四大类，即：指数法、安全检查表法、概率风险评价法和数值模拟与人工智能方法[1]。常用的有以下几种：

1.指数评价法

指数评价法使用方便，适用于像化工厂这样多种灾害并存结构复杂且隐患概率及其后果模型难以确定的领域。但是这类方法的缺点也是比较明显的。①评价中模型对系统安全保障体系的功能重视不够，特别是危险物质和安全保险体系间的相互作用关系未予以考虑。②由于危险源是危险物质或安全保障体系之间相互作用的有机体，是危险、危险能量与安全防护体系之间相互矛盾着的既对立又统一的整体，评价中只注重某一侧面显然是不全面的。各因素之间全部以加或乘的方式处理，忽视各因素之间的重要性差别。③评价之初就有风险意义的指标值，使得评价后期对系统的改进显得非常的困难。在各指数法评价模型中，指标值的确定只与指标的设置与否有关，而与指标因素的客观状态存在水平无关，致使出现危险物质的种类、含量、空间布置相似，而实际水平相差较远的系统，其评价结果有相似的后果，这是指数类评价方法灵活性检查和敏感性相差的主要原因。

2.安全检查表法

安全检查表是一种静态评价方法，其优点是操作简单、直观、易于企业的同步管理。该方法存在的主要问题是：①对系统安全结构的控制缺乏深度和系统性，作为安全管理的手段之一是可行的，但只能作为安全管理辅助的分析方法，不能单独作为安全评价方法；②检查表大多是由有经验的人编写，主观和经验的局限性是显而易见的；③检查表大多数采用评分法或回答“是”/“否”的形式进行，对一些主观指标难于做出客观的评价；④安全检查表是一种静态评价方法，无法做出系统整体的动态安全评价。若能解决这些问题，安全检查表的生命力仍然旺盛。

3.概率风险评价方法

概率风险评价方法代表了安全评价的又一个发展方向，是一种精度较高的定量安全评价方法。这类方法通过综合分析系统的基本单元元件的性能及其致灾结构关系，推算整个系统发生事故的概率，通过对灾害后果的估计，来综合反映系统的危险程度，并同既定的目标值相比较，判定其是否达到预期的安全要求。或者，将危险概率值划分为若干等级，作为系统安全评价及制定安全措施的依据。概率评价法使用的前提是能对系统完整分析、数据充足和准确，否则使用起来很困难。

4.常规统计法

这是应用数理统计的原理，进行回归分析的一种方法，是传统方法的典型代表，而且仍然在广泛的应用。这类方法在评价因素少，且主要影响因素突出的系统安全评价中比较适用。对多因素且因素之间相关性大的系统则无法应用这一方法。

5.层次分析法

层次分析法[4]是一种能有效地处理那些难于完全用定量来分析复杂问题的手段。层次分析法的缺点在于其所构造的模型是递阶层次结构，即从高到低或从低到高的层次结构。而在实际分析中，还会遇到更复杂的系统。在这些系统中，层次已经不能表明高或低了，这是因为某一层次既可直接或间接地影响其它层次，同时又直接地或间接地为其它层次所影响。这种类型的问题，通常用网络结构模型来描述。

3　基于模糊层次分析法的高层建筑施工安全评价

要对施工项目进行安全综合评价，首先就需要建立安全评价指标体系。评价指标体系是安全评价的核心问题，评价指标选择得是否恰当直接影响综合评价结论[5]。

3.1高层建筑施工安全模糊综合评价的可行性

模糊综合评价[2]是借助模糊数学的一些概念，对实际的综合评价问题提供一些方法，它与概率、统计的方法是不同的。客观事物的不确定性有两大类，一类是事物对象是明确的，但出现的规律不确定；另一类是事物对象本身不明确，如年轻、年老、严重、不严重等这一类程度上的差别没有截然的分界线。模糊综合评价就是以模糊数学为基础，应用关系合成原理，将一些边界不清，不易定量的因素定量化、进行综合评价的一种方法。“安全”与“危险”之间没有明显的分界线，即安全与危险之间存在着一种中间过渡的状态。这种中间状态具有亦此亦彼的性质，也就是通常所说的模糊性。而模糊数学用“隶属度”来刻画这种模糊性，以达到定量精确的目的。

用模糊综合评价方法来评价高层建筑施工安全是可行的。首先，高层建筑施工安全评价涉及因素众多，且权重各异，比如高层建筑环境安全，特别是组织管理与安全制度，更是难以量化，只能用“安全”、“较安全”、“危险”等等级概念来描述，具有较强的模糊性。其次，某些因素受外界环境的影响较大，具有偶然性，如安全设施失效等，往往没有规律性，难以预测。另外，对于机械设备质量的评价是具有模糊性的，因为影响机械设备的某些因素是模糊的。由于主观原因，人们对某些影响因素的褒贬程度不尽相同，很难直接用统计学的方法确定这些因素的具体判断值。因此如何对模糊信息资料进行量化处理和综合评价就显得尤为重要。为此，利用模糊综合评价原理对高层建筑施工质量进行评价有其科学性和实用价值。但是有时需要考虑的因素很多，因素间还可能分属不同的层次，这时就需要在每一层上对要解决的问题进行评价，即所谓的多级模糊综合评价。

总之，模糊综合评价是一种适用于用在高层建筑施工安全方面评价的一种可行的方法。下面详细介绍一下模糊综合评价的方法。

3.1.1建立梯阶层次结构

针对复杂的目标问题，分解为基本的属性单位评价元素（即评价因素），再把这些元素根据不同的属性分成若干组，以形成不同的层次，同一层次的元素作为准则，对下一层次的某些元素起支配作用，同时又受到上一层次元素的支配。这种从上至下的支配关系即形成一个梯阶层次。最上的层次一般是复杂问题的分析目标；中间层是评价元素层、子评价元素层；最下面是基本评价元素层。如表3.1所示。

表3.1 梯阶层次结构示意表

3.1.2.构造判断矩阵

建立梯阶层次结构以后，上下层评价元素之间的隶属关系即被确定，假设上一层的元素UK对下一层次元素UK+1有支配关系，则目标即是在准则PK下按相当重要性对UK+1的元素赋予相应的权重。针对准则PK，2个元素以Ui、Uj的重要性赋值，采用1-9的标度方法进行。

一般对于n个因素来说，根据标度法对每个元素进行两两比较后，就可得到两两判断矩阵A=(Aij)n×n。显然有以下性质：

（1）Aij＞0；

（2）Aij=1/Aij；

（3）Aij=1

根据判断矩阵用最大特征根法计算权向量T和最大特征根lmax，其具体步骤如下：

（1）计算判断矩阵A每一行元素的乘积

②计算判断矩阵A的“随机一致性指标” RI。

表3.3 RI值

③计算“随机一致性比率”

当Cl<0.10时可以认为判断矩阵具有满意的一致性。否则，就必须重新进行两两比较以调整判断矩阵中的元素，直至判断矩阵具有满意的一致性为止。

（6）这时从判断矩阵中计算出的最大特征根所对应的特征向量经标准化后，才可以作为层次分析的排序权值T。

3.1.3模糊层次分析法综合评价

有了权重，现在只要把各个部分的评价等级（或分数）与权重合成即可得到最终的评价目标的结果。

3.2在项目的施工现场安全评价

在项目的施工现场安全评价体系的主要指标包括：人的因素(B1)、施工材料的因素(B2)、施工机械设备的因素(B3)、管理因素(B4)、现场环境的因素(B5)，我们可把它们设为影响安全的一级指标。然后通过数学方法计算出相应的权重值，然后同样可根据相应的子指标因素。例如，环境因素分别会有三个子指标因素：施工地区气候因素的隶属度、施工现场照明的隶属度、施工综合环境的隶属度、计算出相应的子权重值，有了权重值后，就只要把各个部分的评价等级（或分数）与权重合成即可得到最终的评价目标的结果。然后我们可以评价工程项目的安全问题。在第一层指标权值计算之后，我们得出人、材、机、法、环五大因素的相对权重数据。其中，哪些项因素所占比重较大，将会成为影响施工安全的最主要因素，符合事故致因理论。因此，在制定相应的施工安全计划时，应最先考虑此方面的因素，然后是其它因素的考量。综合各种因素，为确保有效提高项目施工安全问题，我们可就各因素的改进有针对性的提出建议。

4　结　语

本论文在总结安全生产基本知识、基本理论的基础上，简要地对建筑施工安全评价方法中的指数评价法、综合评价法、安全检查表法、概率风险评价法、常规统计法、层次分析法等方法进行了阐述，通过论证与方法研究，确定模糊层次分析法作为本论文综合评价高层建筑施工安全的方法，论文通过上述研究，希望为今后我国高层建筑工程安全评价工作提供一定的借鉴作用。

[1]金磊.试论建筑安全系统工程的理论与方法[J].新建筑,1990,(1).

[2]曹炳元.应用模糊数学与系统[M].北京:科学出版社,2005.

（责任编校：何俊华）

TU208.3

A

1673-2219（2015）05-0079-04

2015－01－20

田琼（1981－），女，湖南科技学院土木与环境工程学院讲师，研究方向为工程经济。