被动式建筑施工质量风险评价研究

李慧敏 史保星 徐浩洋 晁越霆 李欣颖

(1.河北建筑工程学院经济管理学院，河北 张家口 075000；2.河北省绿色建筑协同创新中心，河北 张家口 075000)

0 引言

近年来，被动式建筑作为新型节能建筑在国家的大力支持下得到了快速推广，逐渐成为建筑业的重要转型方向之一，但在其发展过程中始终存在各种风险[1]。为更好地应对这些风险因素，国内学者从不同角度开展了研究，主要集中于利益相关方方面。刘进[2]基于业主视角，将绿色施工阶段风险划分为技术风险、成本风险、管理风险，并利用层次分析法构建模型，计算出关键风险因素，为业主在施工阶段的风险管理提供了参考建议；聂倩钰[3]通过社会网络分析方法对被动式建筑施工阶段不同参与方所面临的风险进行了多方位分析，为被动式建筑风险的研究奠定了基础；王志强[4]基于被动式建筑施工安全风险因素的耦合视角，结合实际案例，指出安全培训教育、制度、安全意识等是主要影响因素，应对上述因素加强防范措施；赵丽[5]对项目全生命周期各阶段进行划分，对被动式建筑成本风险影响因素进行了分析，结果表明，材料、设备质量，专业技术人员等是影响成本的关键风险因素；黄定轩等[6]通过Bayesian网络构建风险解释结构模型，从不同背景对不同风险因素按重要性进行等级划分，为绿色建筑项目管理者提供借鉴。综上，目前学者们对被动式建筑风险的研究主要集中在项目参与方、成本、安全及外部因素方面，对于施工阶段的质量风险却鲜有涉及。而对于被动式建筑风险的研究既要从工程项目全生命周期出发，也要从某个方面或某个阶段进行考虑。同时，基于单一方面的质量风险研究也应根据实际现状收集、筛选和识别影响因素，选取成熟的方法进行合理分析。

从发展现状来看，国家对被动式建筑的质量标准提出了更为严格的要求，加上建筑项目本身所牵涉的范围较广，其所应用的管理、技术、材料等更为复杂，然而与之相匹配的施工管理人员和技术人员跟进速度却远远滞后于其发展需求。因此，本研究通过对被动式建筑施工现场实际现状进行调查，并依据被动式建筑施工特点，将《近零能耗建筑技术标准》(GB/T51350—2019)、《被动式超低能耗建筑节能工程施工及质量验收标准》(DB13(J)/8389—2020)、《河南省超低能耗建筑节能工程施工及质量验收标准》(DBJ14/T—2021)等规范标准作为参考依据，对被动式建筑施工质量风险因素进行收集、梳理，并通过AHP分析法对风险评价指标进行权重分析评价，得出关键风险影响因素，为施工承包商应对施工质量风险提供指导，也为政府制定相关政策提供参考，进一步促进被动式建筑的发展。

1 被动式建筑施工特点及施工质量影响因素识别

1.1 被动式建筑施工特点

被动式建筑作为新型节能建筑，在整个施工过程中具有高度的系统性和紧密的衔接性，通过最大限度地利用自然采光、通风、太阳热等与被动式建筑智能技术手段相结合，从而达到室内温度均衡、空气质量良好的状态[7]。由于被动式建筑在施工技术方面要求更多的是精细化施工，如保温围护结构、无热桥结构、新风热回收系统等相结合，每个环节的施工都会影响下道程序[8]。被动式建筑是依据当地自然条件因地制宜，每个区域的施工条件和技术应用有所差异，因此需要管理人员和技术人员根据施工现场实际现状制订合理的施工方案。同时，施工方案的实施需要各部门人员之间的紧密配合，责任落实到位。

1.2 被动式建筑施工质量风险因素的识别

本研究基于被动式建筑施工承包商视角，通过大量相关资料的收集整理及专家审核建议对施工阶段的质量风险因素进行识别，具体可归结为以下几类。

1.2.1 管理因素

管理因素是指施工管理。施工管理是一个较为复杂的过程，也是提高工程质量、保证工程进度、减少成本和提高经济效益的关键。施工管理所产生的质量风险主要是针对施工承包商管理者，如项目经理、项目总工及项目参与方的管理者等，包括对被动式建筑的绿色设计理念认知不足、管理经验缺乏、施工现场布局不合理以及管理人员失职等。因此，施工管理过程中所产生的质量风险不容忽视[9]。

1.2.2 技术因素

技术因素是指在施工过程中所用的施工技术，如施工技术方案、施工工艺和施工技术经验等。在传统建筑施工过程中，施工技术是保障工程质量的关键，被动式建筑也同样如此。由于被动式建筑施工技术复杂，会产生更多的风险因素。目前，施工承包商主导的被动式建筑施工项目数量较少，存在缺乏相关的技术经验、绿色施工方案不合理、施工工艺落后、机械设备操作不当等问题，这是产生施工质量风险因素的根源。因此，技术因素对施工质量风险的影响不可忽视。

1.2.3 材料因素

绿色建筑材料的研发和应用是实现被动式建筑发展的必备条件之一。但受资源和地理位置的限制，绿色建筑材料生产整体发展不平衡，还未形成完整的产业链，能够满足被动式建筑节能门窗、保温材料、新风热回收系统设备等绿色建筑材料的生产商家有限，材料的质量要求未能够达到预期效果，个别的特殊绿色建筑材料需要依赖国外进口，整个运输周期长，增加了材料性能损坏的风险[10]。

1.2.4 人员因素

人作为第一生产要素，对于被动式建筑施工质量目标能否实现起着决定性作用。被动式建筑施工技术方面的特殊性需要与之相匹配的专业技术人员和专业管理人员进行施工和管理，目前被动式建筑管理人员和技术人员的水平、职业素养参差不齐、人员相对匮乏且流动性大，不能确保工程项目持续的正常施工，给工程施工质量造成重大风险隐患。

2 被动式建筑施工质量风险评价指标体系的构建

本研究依据被动式建筑整体施工特点，遵循风险评价指标体系构建的客观性、逻辑性、具体性、动态性和系统性原则，将管理因素、技术因素、人员因素和材料因素归纳为一级风险因素指标。通过大量文献资料收集和整理，以及走访调查等方式共筛选出18个二级风险因素指标，考虑专家建议后最终确定16个风险因素指标。被动式建筑施工质量风险评价指标体系见表1。

2.1 管理因素(A1)

(1)质量生产责任制(A11)。质量责任体系的不完善使以项目经理为首的质量责任度大大消减，导致质量问题逐渐增多。目前，被动式建筑施工承包商多数遵循传统责任进行划分，往往忽视被动式建筑设计理念，导致责任划分不明确、责任不到人。此外被动式建筑的相关案例较少，活动的实施未能形成系统的质量管理细则。

(2)施工管理经验(A12)。施工管理经验主要针对被动式建筑施工承包商管理者。一方面，被动式建筑在国内发展时间较短，诸多施工管理经验还是参照传统建筑管理模式，施工管理形式未能及时更新，对于被动式建筑绿色低碳的要求很容易被忽视；另一方面，关于其管理沟通能力，面对各种问题不能单方面做出决定，要与业主、设计和监理进行及时沟通处理，避免引发更大的质量问题。

(3)绿色设计理念理解程度(A13)。绿色建筑设计理念是在质量基础上实现的，若绿色建筑设计理念不够深入，将会与被动式建筑效果产生较大偏差。由于工程项目结束之后短时间内不能很好地体现出绿色效果，同时，施工承包商对被动式建筑绿色设计理念理解程度不够，使得特殊部位达不到精细化施工，导致质量缺陷，进而产生较大的质量风险。

(4)施工监管力度(A14)。工程项目的质量监管不能仅依靠业主和监理单位，施工承包商的内部审查监督更为重要。由于施工承包商前期投入大量成本，在后期追求利益最大化，施工质量控制不能严格按照国家绿色施工相关标准，自身的监管力度松懈，形成上下不一的问题。

2.2 技术因素(A2)

(1)施工技术经验(A21)。在施工过程中，施工技术是保证工程项目质量的关键。目前，被动式建筑施工技术整体偏低，存在施工工序杂而乱、细部节点处理不到位、隐蔽工程把控不严等诸多问题，每个环节的疏漏都将导致后期产生质量风险[11]。

(2)整体施工难度系数(A22)。被动式建筑在整个全生命周期内都以节能环保为主要目标，从而在质量方面提出了更高的要求，导致整个被动式建筑项目施工难度增加。同时，施工过程涉及范围也较广，需要从管理、组织、成本、技术、材料和机械等多方面考虑。

(3)低碳施工技术研发(A23)。在施工过程中被动式建筑施工技术的熟练应用是基础，交流创新研发是关键。目前，国内还未形成完善的被动式建筑技术交流平台，新兴信息技术(如BIM技术、人工智能技术、大数据等)的获取不够及时，对低碳技术的创新研发造成阻碍[12]。

(4)机械设备应用(A24)。被动式建筑某些施工部位需要机械设备进行配合施工，例如，预制件的吊装和焊接需要专业技术人员进行操作，若操作不当很容易导致质量安全事故。

(5)施工技术方案(A25)。施工技术方案主要存在两方面的不足：一方面是施工技术方案编制不合理，导致被动式建筑可参考的项目不多，所编制的施工技术方案主要依靠设计图样，在整个施工质量风险编制时所隐含的质量风险不能够被发现，后期施工阶段才会逐渐凸显；另一方面是施工技术方案的执行效率低，方案编制的最终目的是保证工程项目有序施工，保证工程质量，但执行效率的降低大大增加了质量风险。

2.3 材料因素(A3)

(1)绿色建筑材料质量及价格(A31)。绿色建筑材料是被动式建筑工程项目质量控制的重要内容。目前，国内绿色建筑材料生产厂家有限，所生产的材料质量不能达到预期效果，为被动式建筑造成一定的质量风险。

(2)相关产业链(A32)。目前，国内生产绿色建筑材料生产企业分布不均，材料研发单位、生产企业、施工企业等之间交流相互脱节，且材料质量未能实施严格的监督体系。与之相关联的产业链(如保温材料、节能门窗、新型建筑墙体、防水材料和密封材料等)未形成系统的产业集群。

(3)材料运输及应用(A33)。目前，国内绿色建筑节能材料技术研发还存在诸多壁垒，特殊性能的建筑材料还需从国外采购，从运输、验收、储存、应用再到后期售后流程较为烦琐。尤其是材料验收和应用阶段，不能达到最佳性能。

2.4 人员因素(A4)

(1)人员技能水平及素质(A41)。目前，被动式建筑设计、施工技术人员水平和素质参差不齐，缺乏单独完成工程项目的能力。

(2)专业技术人员培养(A42)。人才培养是企业发展的首要条件。定期的人才培训是技能和职业道德的双重提高，施工承包商在专业技术人员培养方面还存在诸多不足，如培养内容和培养方式，要根据发展需求进行更新。

(3)人员供给(A43)。被动式建筑需要专业技术团队进行施工，但资质审核不到位导致后期管理人员、专业技术人员、施工人员未能及时就位，拖延工程项目整体进度，影响施工质量。

(4)技术人员交底(A44)。技术人员交底是施工阶段的重要环节，但施工人员过分依赖施工图样，从而对交底内容麻痹大意，未能按规范要求进行施工，导致施工质量不符合国家验收标准。

3 基于AHP层次分析法的施工质量风险影响因素分析

3.1 AHP层次分析法

层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)是由美国学者萨蒂提出。该方法通过将决策过程中的复杂因素进行量化分解，主要划分为目标层、准则层和方案层等层次，合理地将定性与定量相结合[13]。层次分析法适用于影响因素复杂且时刻都在不断变化的问题。由于被动式建筑施工质量风险具有很大的不确定性，各风险影响因素之间的关联错综复杂，本文选用此方法进行合理的分析。

AHP分析法在被动式建筑风险评价指标体系中的合理应用，能够促使定性分析评价与定量评价相结合，厘清施工质量风险因素之间的关联，从而得出施工质量风险关键影响因素，使风险评价指标体系更具科学性和系统性。

3.2 风险评价模型的构建

3.2.1 构建判断矩阵

通过大量相关资料和实地调研情况，采用1～9标度法对重要等级因素进行分类，构建判断矩阵A=(ai，j)n×n，其中，随着标度量化值的增大，i影响因素比j影响因素越加重要[14]。1～9标度量化表见表2。

3.2.2 层次单排序

层次单排序是针对上一层某元素与本层次中所有因素进行相互评比，根据计算判断矩阵A特征根和特征向量进行层次排序，并按照重要顺序依次罗列。对评价因子进行权重赋值，建立判断矩阵A，对其数值进行归一化处理，通过算数平均法计算因子的权重值ω，权重向量W=(ω1，ω2，ω3，…，ωn)T，公式如下

AW=λmaxW

(1)

(2)

式中，A是判断矩阵；λmax是判断矩阵的最大特征根；W是相应λmax的正交化特征向量；Wi是W分量相应因素单排序权值。

3.2.3 一致性检验

层次单排序是对因素赋值和重要度进行排序，其能否被正式接纳和应用需要通过一致性检验。一致性指标CI公式如下

CI=(λmax-n)/(n-1)

(3)

式中，n是指矩阵阶数。

为了进一步检查判断矩阵评价一致性是否可以被接受，引入平均随机一致性指标RI。RI的值具体与判断矩阵阶数n有关，平均随机一致性指标见表3。

表3 平均随机一致性指标

通过一致性比率CR值进行衡量，公式如下

CR=CI/RI

(4)

当CR≤0.10时，说明判断矩阵一致性检验通过，否则，需要重新调整。

3.3 风险因素的分析

通过1～9标度法，构建一级指标对目标层、二级指标对一级指标的判断矩阵，并进行一致性检验。

(1)构建一级指标A对目标层O判断矩阵，计算得到CI=0.027，CR=0.030 6<0.1，一致性检验通过。

(2)构建管理因素A1判断矩阵，当CI=0.010，CR=0.011 3<0.1，一致性检验通过。

(3)构建技术因素A2判断矩阵，当CI=0.017，CR=0.015 3<0.1，一致性检验通过。

(4)构建材料因素A3判断矩阵，当CI=0.009，CR=0.017 1<0.1，一致性检验通过。

(5)构建人员因素A4判断矩阵，当CI=0.009，CR=0.010 2<0.1，一致性检验通过。

3.4 层次总排序

以上计算只是针对准则层、方案层的排序，下一步将准则层与方案层综合考虑，利用加权平均分计算得出方案层权值总排序，其权重次序代表方案的重要性。层次权值总排序见表4。

4 结果与分析

基于AHP计算被动式建筑施工质量风险准则层权重为：技术因素A1(0.515 3)>管理因素A2(0.254 2)>人员因素A2(0.151 2)>材料因素A2(0.079 1)，其技术因素影响被动式建筑施工质量所占比重最大，管理因素次之。为使其分析结果更加合理性，结合准则层(一级指标)和方案层(二级指标)风险因素进行综合考虑，基于各影响因素综合权重重要性划分重要风险(施工技术经验A21、施工技术方案A25、质量生产责任制A11、机械设备应用A24、人员技能水平及素质A41)、次要风险(施工管理经验A12、低碳施工技术研发A23、绿色建筑材料质量及价格A31、专业技术人员培养A42、施工监管力度A14、整体施工难度系数A22)、一般风险(相关产业链A32、绿色设计理念理解程度A13、技术人员交底A44、人员供给A43、材料运输及应用A33)。

基于计算结果，提出以下相应措施：

(1)加强联合效应，提高施工技术水平。施工技术水平的提高需要多方联合，如政府、设计单位、科研机构、施工承包商和材料供应商等。一方面，政府起到主导作用，应不断鼓励科研机构与施工企业、设计单位的合作，对其研制出的新技术、新工艺、新产品等通过科研研讨会的形式进行宣传，使其在实际应用过程中减少质量风险事故；另一方面，引进国外先进技术，加强国外合作，形成一套适合国内的被动式建筑综合技术系统，制订合理的风险应对方案，为施工阶段的关键技术提供科学指南，为施工质量提供有力支撑。

(2)明确管理目标，推进系统化发展。在施工过程中，首先，要明确被动式建筑的目标，对目标进行逐步分级量化，最终形成系统化管理；其次，施工管理过程中完善质量生产责任制，做到责任到人、人员到位；最后，加强管理人员、技术人员、施工人员的责任感和监管力度，在发现问题的同时更好地解决问题。因此，管理目标的明确和系统化使施工质量风险在前期就能够得到良好的控制，防止风险的进一步演化，造成严重的后果。

(3)构建人员引进和培养体系，加强绿色建材质量监督管理。建筑行业人口流动性较大，尤其是被动式建筑专业技术人员匮乏。一方面，施工承包商应加强与高校教育之间的联合，定期开展被动式建筑论坛会，为高材生提供社会实践机会，同时也为人才的引进打下基础；另一方面，加强绿色建材质量监督管理，不仅要对材料使用过程进行监督，还要对运输环节进行监督，更要对材料生产工程进行全面监督，避免生产、运输、使用过程不出问题。

5 结语

目前，被动式建筑在我国得到快速发展，开展被动式建筑施工质量风险影响因素十分重要，因此构建风险评价指标体系非常必要。本研究基于AHP分析法对风险因素进行量化分解，并按照综合权重将风险划分为三个等级，最后提出有效的风险管理措施，从而构建较为完善的风险评价指标体系，为施工承包商提供有效的参考依据，并制订合理的风险应对方案。

被动式建筑施工质量风险影响因素众多且复杂，因此本研究对风险因素的识别还有不足之处，所建立的风险评价指标体系可能存在细微差距。随着被动式建筑后期不断发展和研究深入，应对其风险因素进行补充，逐渐形成完善的被动式建筑施工质量风险评价指标体系，进一步推动被动式建筑发展。