基于AHP 法的装配式混凝土建筑质量风险评价

陈 龙

（福建林业职业技术学院 建筑工程系，福建 南平 353000）

装配式混凝土建筑是指以工厂批量加工和预制的标准化钢筋混凝土构件和配件，运输到施工现场后通过现场吊装、装配而成建筑工程。近年来，国内装配式建筑日渐升温，并呈现快速发展的态势，在新冠疫情中雷神山医院、火神山医院十余天建成，可谓是装配式建筑的典范之作。

闫丽颖、岳瑞杰通过GO 法计算系统的装配式建筑进行多维度的系统的风险评价［1］。丁彦、田元福通过建立装配式建筑质量风险三维模型，找到质量风险因素，计算概率并排序，区分重点风险，以期找到有效的控制措施［2］。Zhai Y 针对严重影响了建筑的质量和效率的预制施工存在着大量的不确定性，提出了操作套期保值的设想［3］。瞿富强等通过构件装配式构件评价模型，对某地13 家构件厂质量风险评价，分析确定较高质量风险因素并提出对策［4］。

通过文献研究发现，装配式建筑在设计、构件生产、运输、吊装施工阶段都存在质量风险因素。鉴于现有研究装配式建筑质量风险评价还存在评价指标不全面等问题，本文拟在已有研究的基础上，以装配式建筑为研究对象，利用AHP法，确定装配式建筑的质量风险各因素权重，并采用模糊综合评价法，评价装配式建筑的质量风险等级。

1 构建装配式建筑质量风险评价指标体系

虽然国家大力推行装配式建筑，但装配式建筑技术还在初级阶段，未形成可靠的装配式建筑产业链。装配式建筑质量建设的各个阶段都有多种因素影响工程质量，要对装配式建筑质量风险准确评价，就要找出所有的质量风险因素，并建立评估指标体系。对装配式建筑质量事故进行统计，结合文献梳理，最终从设计阶段、构件生产阶段、构件运输阶段、施工阶段4 个阶段建立质量风险评价模型，该质量风险评价模型包括两个层次，其中第一层次为控制层，包含4 个一级指标；第二层为指标层，包括29 个二级指标层，具体如表1 所示。

表1 装配式建筑质量风险评价指标表

2 基于AHP-Fuzzy 的装配式建筑质量风险评价模型

AHP 法是在计算质量风险因素评价指标权重时，通过对风险因素中每两个因素相对重要性进行相互比较，计算得到风险因素的权重，并进行一致性判断。Fuzzy 是以不确定性的事物为其研究对象，将定性指标进行定量化，运用模糊数学计算，对影响装配式建筑质量的多种风险因素进行全面的评估［5］。

2.1 构建网络分析模型

构建装配式建筑质量风险AHP 评价模型。AHP模型由目标层、控制层和指标层构成，其中以装配式建筑质量风险为目标层指标，依据装配混凝土建筑建设过程各阶段质量风险各要素之间相互关系，构建出层次分析框架，如图1 所示。

2.2 确定评价指标权重

使用层次分析法确定各评价指标权重，具体步骤如下：

1）构造判断矩阵。

根据表1 所示标度法，将装配式混凝土建筑质量风险评价体系中指标层因素两两比较，确定它们相对重要标度分值，进而构造判断矩阵，其数值重要性标度如表2 所示［6］。

图1 基于AHP 的装配式建筑质量风险模型

表2 重要性标度含义表

2）层次单排序及一致性检验。

采用方根法计算特征向量并做归一计算得到各质量风险因素权重，其计算公式如下［7］：

式中aij为指标因素重要性标度，Mj为第i个指标相对其他指标相对重要性标度乘积，为方根，wi为指标权重。

一致性检验是为了确保判断矩阵符合随机一致性，其计算公式如下：

式中λmax为特征根，Cli为一致性指标，CRi为一致性比率，Rli为平均随机一致性指标。Rli数值如表3 所示［2］。

表3 平均随机一致性指标RI 值

当CRi＜0.1 时，说明判断矩阵具有一致性，否则应调整矩阵判断矩阵使其满足一致性。

2.3 模糊综合评价

1）构建评语集。

评语集是专家对某装配式混凝土建筑质量风险因素层进行评价等级的集合，表示为V={v1，v2，v3，……，vn}。n为评价等级的数量，一般取3～5。

2）构建模糊关系矩阵。

判定各质量风险因素的附属程度，评判结果用模糊组合得到矩阵。

3）多级模糊综合评价。

本评价模型采用多层次评价指标体系，故要进行多级模糊综合评价。

首先计算一级指标模糊综合评价矩阵：

进而得到二级指标模糊综合评价矩阵：

以此类推，最后得到综合指标模糊综合评价矩阵：

其中Bn为模糊综合评价结果，Wn表示对应评价因素的权重集，Rn表示第n阶评价对象模糊综合矩阵。

3 应用实例

福建省某个预制装配式建筑项目，总建筑面积约1.7 万平方米，总投资额约1 亿元，总工期480天。采用预制装配式框架剪力墙结构+预制外挂墙板体系，预制率54.53%，装配率74%。项目主体结构包括灌浆套筒连接预制柱、四边出筋预制叠合楼板、预制梁和预制楼梯等5 类构件。

3.1 装配式建筑质量风险指标权重确定

基于专家打分，用9 级梯度法构建判断矩阵。根据式（1）、（2）、（3）计算各因素权重见表4。

表4 装配式建筑质量风险因素一级评价指标权重

建筑质量风险U中各阶段构成的判断矩阵的特征向量为（0.483 2，0.271 7，0.088 2，0.156 9），一致性指标CR=0.005 4 ＜0.1，符合一致性检验。

同理：设计阶段质量风险U1中各影响因素构成的判断矩阵的特征向量为（0.043 1，0.133 2，0.286 5，0.064 4，0.081 8，0.204 3，0.186 8），一致性指标CR=0.023 0 ＜0.1，符合一致性检验。

构件生产阶段质量风险U2中各影响因素构成的判断矩阵的特征向量为（0.333 3，0.196 0，0.086 1，0.046 0，0.125 2，0.051 1，0.103 7，0.103 7，0.058 6），一致性指标CR=0.039 9 ＜0.1，符合一致性检验。

构件运输阶段质量风险U3中各影响因素构成的判断矩阵的特征向量为（0.247 8，0.535 7，0.105 3，0.073 1），一致性指标CR=0.033 6 ＜0.1，符合一致性检验。

施工阶段质量风险U4中各影响因素构成的判断矩阵的特征向量为（0.104 4，0.059 1，0.031 1，0.074 5，0.045 8，0.167 4，0.377 0，0.114 7，0.026 0），一致性指标CR=0.049 2 ＜0.1，符合一致性检验。

3.2 模糊综合评价

本次对福建省某装配式建筑进行质量风险分析，构建模糊矩阵关系。邀请建设单位代表、设计单位、施工单位和运营单位代表共27 人，按照所定义的五级评语对该项目质量风险进行评价。v1、v2、v3、v4、v5质量风险的结果对应“非常高，高，中，低，很低”的评语人数与总人数的比值。例如27 位专家对该装配式建筑质量风险评价体系中二级指标U1因素的评价，统计评价结果为v1等级的3 人、v2等级的3人、v3等级的10 人、v4等级的6 人和v5等级的5 人，则对应建造成本v1、v2、v3、v4、v5质量风险等级的结果为3/27=0.11，3/27=0.11，10/27=0.37，6/27=0.22，5/27=0.19，即建造成本0.11、0.11、0.37、0.22、0.19。按上述方法进行评价得到评价结果，如表4。

根据式（7）、式（8）、式（9）计算得二级指标模糊综合评价结果如下。

计算出该建筑一级质量风险评价指标模糊综合评价分值。

H1=0.042×1+0.171×2+0.344×3+0.290×4+0.150×5=3.33；

同理：H2=3.37、H3=3.75、H4=3.21；

一级指标模糊综合评价结果。

A=［0.036 0.151 0.376 0.289 0.148］

最后，通过计算得出该建设方案模糊综合评价分值H。

H=0.036×1+0.151×2+0.376×3+0.289×4+0.148×5=3.363。

3.3 评价结果分析

从上述计算结果可得项目质量风险总体评价结果为中等偏低，在具体质量风险类别中，施工阶段质量风险和设计阶段质量风险要高于综合水平。这是因为我国装配式建筑较发达国家起步晚，相应的管理制度还不完善，设计水平还有待提高，施工管理技术不成熟，缺乏有丰富装配式建筑经验的工程管理人员。

从表5 中可以看出，装配式建筑质量风险因素权重从大到小依次是设计阶段质量风险因素U1、构件生产阶段质量风险因素U2、施工阶段质量风险因素U3、构件运输阶段质量风险因素U4。要想控制装配式建筑项目的质量，首先要重视项目的设计质量，尤其要注意预制构件钢筋的配置和混凝土的强度设置；其次要严格把控构件生产的质量。

表5 项目质量风险评价调查结果统计表

4 结语

以某装配式混凝土建设项目为例，运用AHP～FUZZY 方法对装配式混凝土建筑设计阶段质量风险因素U1、构件生产阶段质量风险因素U2、施工阶段质量风险因素U3、构件运输阶段质量风险因素U4评价，通过研究得知该装配混凝土项目质量风险等级为中等偏低，其中设计阶段质量风险是质量风险管理的重点。该结果也为其他装配式建设项目质量管理总结了经验，为后续装配式建筑质量管理提供一些参考。