基于改进层次分析法的装配式建筑建造质量风险研究

洪文霞，孙运雷

(青岛理工大学 管理工程学院，山东 青岛 266000)

随着工业化转型的逐步加快，我国掀起一阵发展装配式建筑的热潮，装配式建筑以它高效环保、高质量的优势正在慢慢取代混凝土现浇建筑，国家推出了很多政策来推动装配式建筑发展，鼓励项目提高装配率.相对于现浇混凝土建筑，装配式建筑在建造工序和流程上发生了本质上的变化.百年大计，质量为本，在建筑工业化盛行的这一时代，项目质量水平风险因素的识别与把控是一个值得关注的问题.

学者们对装配式建筑的质量问题进行了很多研究，易紫妮、赖芨宇从施工前、施工中、施工后三个阶段分析质量安全风险因素，运用了多级可拓的评价方法，建立了装配式建筑质量安全风险评价可拓模型[1]，王志强基于构件的角度建立了装配式建筑建造质量风险，将惩罚型变权法引入到客观权重的计算当中，提供了一种新思路[2].陶明白简单分析了装配式建筑应用过程中存在的风险点，譬如生产质量风险以及成品保护风险等，并提出了相关建议[3].李晓娟认为装配式建筑施工过程中的质量风险评价复杂程度高，并且风险易叠加，对装配式建筑的施工风险按阶段分为前中后三部分，采用了熵权法和模糊综合评价模型进行案例与模型的双向验证[4].吴伟东立足于项目实施阶段，站在总承包商的视角分析装配式建筑的质量风险构成，在权重计算上，将三角模糊数引入层次分析法进行确定，结合实际项目确定风险等级[5].丁彦，田元福构建了AHP-ABC评价模型，通过对风险因素的打分，采用ABC分类方法对风险类别加以区分排序评价，以实现风险的重点管控[6].

对于装配式建筑风险，学者们的研究角度有所不同，采用的研究方法也有所差异.装配式建筑建造过程的复杂性决定了风险辨识的困难程度，因此装配式建筑的风险管理仍然是可深究的方向，关于采用方法，每个方法都有其优势和弊端，因此可对弊端进行改进以达到更好的效果.基于此，本文的研究角度为装配式建筑建造过程的质量风险研究，采用方法为改进层次分析法.

1 指标体系的构建

质量风险有不确定性、普遍性、客观性、发展性和可定量性几大特性[7]，在建筑工程施工中，质量风险的发生往往具有偶然性，但是经过相关行业的统计和积累，发现质量风险在一定程度上可以预测，常用的质量风险识别方法有头脑风暴法、生产流程法、WBS等.本文采用的质量风险因素识别方法为生产流程法，根据装配式建筑的建造流程进行风险分析，既可对风险进行全面分析，又可提高效率.基于此，形成了装配式建筑建造过程的质量风险指标体系，如图1.

图1 装配式建筑建造质量风险指标体系

2 指标体系模型

2.1 基于层次分析法和熵权法形成的改进层次分析法

传统的层次分析法为9个划分标度，过多标度的存在使得估算困难，且不易通过一致性检验，基于此，将改进的层次分析法在形式上首先减低为3个标度：当指标的重要度为x1>x2时，标度为2；当指标的重要度为x1=x2时，标度为1；当指标的重要度为x1

(1)初始判断矩阵

对指标按照三标度进行重要度选择，形成指标体系的初始判断矩阵aij(n×n)

(2)建立判断矩阵

计算指标的相对重要度，通过指标之间的相对重要度进行对比计算，得到质量风险指标体系的判断矩阵bij(n×n)：

(3)计算初始指标权重

(4)权重修正

利用前文所提出的改进方法对初始权重进行修正，将初始权重与信息熵权重融合，得到项目指标的最终权重.具体计算规则如下：

①判断矩阵标准化处理

②计算指标信息熵权重λi

(5)最终权重

2.2 模糊综合评价法

(1)确定质量风险评价体系的指标集和评语集

指标级U=(u1,u2,…,um)，评价集通常用V表示.V=(v1,v2,…,vn)，通常评价结果有四类或五类.

(2)进行单因素模糊评价，得到评价矩阵R

(3)确定指标因素权重向量

指标权重在前文已叙述，不再赘述.

(4)确立模糊综合评价矩阵

假设指标所对应的评语集的隶属度为评语集上的指标向量，所有指标的评语向量共同构成从U到V的模糊综合评价矩阵R

(5)综合评判

综合评判矩阵为C=μ·R

(6)判断项目等级

3 实例分析

青岛一装配式建筑，共分为三期进行建设，整体采用PC建筑体系，装配率可达70%.本文收集了项目的相关数据展开质量风险的研究，旨在体现项目整体的质量风险等级以及存在哪些可改进的因素.

3.1 指标权重计算

(1)考虑到评价的科学性和有效性，对评价指标采用专家咨询法进行数据获取，得到指标初始判断矩阵，详见表1：

表1 一级指标初始判断矩阵

(2)根据上节公式得到指标体系的判断矩阵以及指标权重，详见表2：

表2 一级指标判断矩阵及权重

表3 指标体系综合权重

(2)根据上节公式得到指标体系的判断矩阵以及指标权重，详见表2：

(3)以上计算均为一级指标的计算过程，二级指标的计算方式与之相同，经过计算，得到二级指标的判断矩阵以及指标权重如下：

w1={0.4167,0.0833,0.0833,0.4167}

w2={0.0970,0.5601,0.0485,0.2020,0.0924}

w3={0.0734,0.0287,0.1943,0.0287,0.1943,0.4805}

w4={0.0550,0.1178,0.2634,0.5638}

(4)指标权重修正

按照上节提出的指标修正方式进行计算，得到最终权重.

一级指标的信息熵权重为λi=(0.3612,0.2638,0.1396,0.2354)

由此得到指标的最终权重为μi=(0.2182,0.3371,0.3818,0.0629)

指标体系中各二级指标的最终权重计算结果详见表3：

μ1=(0.4167,0.0833,0.0833,0.4167)

μ2=(0.1333,0.3259,0.0557,0.2775,0.2076)

μ3=(0.1413,0.0377,0.2508,0.0377,0.2529,0.2796)

μ4=(0.0636,0.2088,0.3412,0.3864)

3.2 模糊综合评价模型

针对研究问题设计了调查问卷，风险的等级程度按照1,2,3,4,5打分进行统计，评价风险集为高、较高、中度、低、较低.共发放40份调查问卷，填写完成经过识别和分析，得到32份有效调查问卷，通过收回的问卷结果对隶属度进行计算.资料回收情况见表4：

表4 资料回收统计

续表4

根据最大隶属度原则，项目的综合风险取值为0.479，为低风险项目，符合该项目的现实状况.各个阶段均为低风险等级.

4 应对措施

(1)设计阶段是一个项目的基础工作，也是首要工作，设计内容的把控对后期生产和施工起到决定性的作用，对于装配式建筑项目来说，设计阶段需要重点解决的是构件的深化设计以及标准化、模数化设计.引入BIM技术和区块链等大数据技术，加强沟通效率，缩短信息传递时间，提高信息传递精度.

(2)通过案例分析结果可知，构件的出厂合格率是一重点.构件生产运输阶段应做好构件的存放保护，保证构件出厂合格率.同时要做好运输规划，减少构件的损坏.

(3)施工阶段的管理主要在人员以及吊装工作上，要保证吊装稳定且高精度，构件安装过程中，技术人员应做好监测，对构件的点位是否准确做出判断.同时，施工技术人员的素质技能也应该不断提升，日益适应项目发展需求.

(4)验收阶段应加强人员的责任意识，质量是项目的根基，验收人员应保持高度的重视和公平，另一方面要做好成品保护，从而降低后期质量风险.