基于AHP-熵权法的装配式建筑成本影响因素研究

何潇蓉 肖钦文 张 涛

(河北建筑工程学院，河北 张家口 075000)

0 引 言

早在上世纪50年代，我国便出现了装配式建筑，当时主要是引进前苏联的技术，北京民族饭店于1959年就首次采用预制装配式框架—剪力墙结构，在20世纪60-80年代装配式建筑得到了发展，90年代进入低潮，到本世纪初再次得到了恢复、发展与创新，并形成了技术体系和技术标准.加之装配式建筑因其在环境保护方面具有“四节一环保”的性质，并与传统的建筑相比，有建造快、施工污染少、资源节约利用度高的优点,得到了政府的大力支持，国家“十三五”规划中提到装配式建筑将成为未来建筑行业发展的方向,《装配式建筑评价标准》也于2018年2月1日正式实施，为装配式建筑发展提供了坚实的保障.但装配式在成本方面远远高于传统建筑，根据全国各地测算到的相关数据得到，装配式住宅与传统现浇混凝土住宅相比增加造价幅度约每平米300-700元[1]，并且不同的装配率造价增加幅度也不相同，装配率越高，造价增加的幅度就越大，30%的装配率，其造价增加比例大约在6%-9%左右，40%的装配率，其造价大约在10%-12%[2-3].因此，装配式建筑的成本过高是影响装配式建筑发展的重要原因，不降低装配式建筑的成本过高这一问题，即便是在国家政府的大力推行之下，装配式建筑的发展依旧会缓慢不前.本文运用AHP-熵权法对影响装配式建筑成本管理的因素进行分析，根据分析结果提出针对性的建议，为装配式建筑节约成本提供一定的理论依据.

1 指标选取

本文通过梳理近几年装配式建筑成本影响因素为主题的论文30余篇，遵循全面性、科学性、客观性等原则，将装配式建筑成本影响因素划分为设计、生产、运输、施工4个方面，提出装配式建筑具有全面性、整体性的成本影响因素15个评价指标体系[4-12]，如表1所示：

表1 装配式建筑的成本影响因素表

2 AHP与熵权法结合进行数据分析

2.1 AHP指标权重确定

本文通过对10位从事装配式建筑的工程师、进行装配式建筑成本研究的专家和学者寻求意见，采用专家打分法得到了相关数据，并运用AHP层次分析法对数据进行计算处理，得到各评价指标的权重系数.

表2 AHP指标权重计算表

表3 指标层AHP层次分析法W2j权重值

2.2 熵权法确定权重

在专家打分法的过程中采用5分制，即(1分：很不重要；2分：不重要；三分：一般重要；4分：较为重要；5分：非常重要).通过10位专家对影响因素指标评分之后，利用熵权法计算出个各指标的熵权系数.具体按如下公式计算：

(1)数据标准化处理

(1)

其中，Mj为Xij最大值，mj为Xij最小值.i是年份次序(i=1,2,…，m)，j是指标次序(j=1，2，…，n).

(2)标准化处理后的数据非负化，由于数据中有负数,为了避免求熵值时对数的无意义,要对数据进行非负化处理:

X″ij=X′ij+0.0001

(2)

(3)对指标做比重交换

(3)

(4)计算指标的熵值

(4)

(5)计算指标差异度

Aj=1-Hj

(5)

(6)计算指标权重

(6)

2.3 AHP-熵权组合权重

AHP-熵权法有效避免了单一赋权法的缺陷，提高了指标权重的科学性和准确性，有利于装配式建筑成本因素的识别.修正公式为：

(7)

式中：W2j，Wj，W分别为改进的AHP权重、熵权法权重、组合权重.

表4 AHP-熵权法综合权重表

通过AHP-熵权法组合权重计算后，可以清楚地观察到，运输阶段和施工阶段对装配式建筑的成本影响较大，其他阶段对装配式建筑的成本也有一定的影响.其中工厂运至施工现场费用、仓储费用、施工阶段的人工费、机械使用费这几个指标居于关键位置，对装配式建筑成本的影响较大.

4 装配式成本管理的建议

4.1 设计阶段

装配式建筑在设计阶段主要是模数化设计，需要流程的精细化、信息化和一体化的融合.还需要全面考虑模具设计、配筋设计、部件尺寸、预埋构造、吊点位置等，整个装配式建筑的设计阶段需要多个专业领域的融合.因此，要加强对设计人员在装配式建筑设计领域的培训，提高他们的专业素养和能力，特别是着重培训他们运用BIM技术进行装配式建筑的三维模型设计，进而提高设计人员深化设计的能力.

4.2 生产阶段

4.2.1 提高模具的周转利用效率，降低材料浪费

由于当前国内的建筑工业化程度较低，且混凝土预制构件模具没有统一的行业标准，使得许多的模具难以进行多次重复利用，严重降低了混凝土预制构件模具的周转率，造成了材料的浪费.鉴于此，建议在设计初始阶段提高构件模具的通用性，减少浪费，降低成本.其次，扩大预制构件市场规模，使得预测构件的材料成本通过市场竞争而降低，减少建筑市场垄断势态的发生.

4.2.2 引进专业的预制构件生产机器，提高工业化水平，降低人工成本

当今随着社会主义市场经济的发展，人工成本越来越高，昂贵的人工成本严重的制约了装配式建筑的预制构件的生产，加之目前，很多预制工厂的配套设施不齐全，生产力水平不高，生产工艺也不成熟，并未形成规模化制造.为了达到预制构件的生产精度，需要投入更多的资源，特别是引进专业的预制构件生产机器[12]，这不仅能降低预制构件生产过程中高昂的人工费，更重要的是能够提高整个装配建筑行业的生产效率.并且对于预制构件生产过程中机械的使用，可还以采用融资方式或者租赁，降低一次性购买所造成的浪费.

4.3 运输阶段

通过研究发现装配式建筑的运输成本是其较传统现浇混凝土建筑成本增加最高的部分，降低运输成本迫在眉睫，由于装配式建筑的预制构件单体体积较大且容易损坏，因此，在运输过程中应根据构件数量和形状确定车辆类型的选择，使得运输空间充分被利用，减少运输次数,确定最优运输路线，提高运输效率[13].同时，还要注重预制构件工厂位置的设立，充分考虑交通的通达程度和市场的辐射范围，合理布局装配式建筑的预制工厂.

4.4 施工阶段

4.4.1 选择技术水平高的装配施工人员

由于装配式建筑在国内兴起较晚，发展较缓，面对预制构件现场组装，需要对技术安装工法进行优化，了解建筑结构体系并对建筑部品进行细化拆分，从而提高构件的安装速率，但专业的装配式人员在国内较为稀缺，需要通过引进和培养具备相应资质的管理和技术人员，提高管理和施工人员之间的配合默契度，避免由于缺乏沟通而造成进度延误，致使成本增加.

4.4.2 合理调配现场机械，提高现场机械的使用效率

装配式建筑现场施工多采用吊装作业的形式，它虽避免了传统现浇造成的污染，但增加了现场施工难度，同时对现场施工工作面的要求较高，很容易导致现场施工机械在工作时发生停摆，因此，需要对现场机械的调用进行合理分配，选用性能优越稳定、安全可靠、操作简单方便的机械设备，避免导致构件在空中滞留或发生碰撞，造成施工现场安全事故，这不仅有利于提高现场机械的使用效率，降低装配式建筑的施工成本，还有利于保证施工现场的安全.

5 总 结

随着新基建经济理念的提出，建筑工业化将得到更进一步的发展，装配式建筑作为建筑工业化的重要领域，随着十九届五中全会的召开，在《第十四个五年计划规划和2035年远景目标的建议》中多次强调发展绿色建筑，各地还先后颁布了《装配式建筑行动方案》，装配式建筑在今后将得到政府和社会的大力支持，本文运用专家打分法、AHP层次分析法与熵权法结合，计算出影响装配式建筑成本的指标综合权重，并结合影响因素最高的成本因素指标做出具有针对性的意见建议，注重施工阶段的人工费、机械使用费、运输阶段的工厂至现场运输成本、仓储费用、设计阶段设计人员的水平、生产阶段的材料费等，将是解决当前装配式建筑成本问题的关键因素.