區域住宅安全等級評價方法研究

摘 要：對湖南省部分地區農村住宅安全性進行了調查，在分析影響安全等級的各個指標基礎上，確定了各指標的權重，并獲得了層次單排序及層次總排序結果.采用二級模糊評判方法對調研地區的住宅安全等級進行了評價.研究表明，運用層次分析法和模糊綜合評判法評價區域住宅安全等級，不僅可以客觀地評價某地區住宅的綜合安全等級，而且可以根據各指標權重的不同提出有針對性的改善措施.

關鍵詞：層次分析法；安全等級；評價指標體系；二級模糊評判

中圖分類號：TU241.4 文獻標識碼：A

Study of the Appraisal Method for the Safety Level of Residence in Certain Area

DU Yun-xing， ZHAO Guang-chao，ZHOU Fen

(College of Civil Engineering， Hunan Univ， Changsha， Hunan 410082， China)

Abstract:Referring to the investigation data of rural residence in Hunan Province， the indexes were analyzed and their weight value was determined and ranked. Second-calculation fuzzy evaluation method was used to appraise the residence-safety level of the survey area. The results have shown that the analytic hierarchy process and fuzzy evaluation method can not only appraise the residence-safety level objectively， but also give some suggestions according to the weight value of the indexes.

Key words:analytic hierarchy process; safety level; evaluation index system; second-calculation fuzzy evaluation

由于經濟條件和居民安全意識的原因，我國農村住宅存在著不同程度的隱患.近年來的自然災害突顯了農村住宅存在的問題，引起了社會各界對農村住宅安全狀況的廣泛關注.因此，科學地評價農村區域住宅的綜合安全等級，并在此基礎上提出有效的改善措施是擺在危房改造工作者面前的緊迫任務.區域住宅安全等級評價是對某個地區所有住宅進行整體的安全等級評估，該評價體系影響因素多、組織關系復雜，目前的研究成果往往是研究者根據實地考察并結合經驗對某地區住宅總體安全等級進行評價而得出，其結論通常受人為因素影響較大，評價結論的客觀性受到一定的影響.因此，選擇合理的評價方法對區域住宅安全等級評價極為重要.

層次分析法［1］(Analytic hierarchy process，簡稱AHP)是一種定性與定量相結合的多準則評價方法，可通過層次分解將復雜系統簡化為若干個簡單系統，便于對復雜系統的分析.模糊綜合評判模型［2］不僅可以考慮影響區域住宅安全等級的眾多因素，且能使評價體系的評價結果更加客觀.鑒于以上兩種方法的特點，本文擬采用層次分析法建立區域住宅安全等級評價指標體系的層次結構模型，確定各指標的權重.然后利用算得的權重，運用模糊綜合評判模型計算所調查地區住宅的整體安全等級.

1 研究方法介紹

1.1 層次分析法

1.1.1 建立層次結構模型

在分析要解決的問題之后，根據各因素屬性的不同，將問題包含的因素劃分為不同層次(如目標層、準則層、指標層等)，用框圖形式表明層次的遞階結構及因素的從屬關系.

1.1.2 構造判斷矩陣

1) 構造判斷矩陣：對各層次因素采用兩兩比較的方法，得出權重系數判斷矩陣A.

A=aijn×n=a11…a1nan1…ann.

式中：aij為因素i相對因素j的重要性量化值

2) 計算各判斷矩陣的最大特征值λi及其所對應的歸一化特征向量ωi.由于沒有必要精確計算，本文采用模糊數學中的“和法”近似計算：

①將A的每一列向量歸一化，得ij=aij/∑ni=1aij；

②對ij按行求和，得i=∑nj=1ij，=(1，2，…，n)T；

③ 將按列歸一化，得ω=(ω1，ω2，…，ωn)Τ， ωi=i/∑ni=1i；

④ 將A，ω帶入式λ=1n∑ni=1(Αω)iωi即可.n為判斷矩陣的階數.

1.1.3 層次排序及一致性檢驗

計算判斷矩陣的一致性指標，并檢驗其一致性.定義Ic為一致性指標，Ic=(λ－n)/(n－1)，Ir為隨機一致性指標，Ir的取值見表1，一致性比率Rc=Ic/Ir.

當一致性比率Rc=0時，A具有完全一致性；當Rc＜0.1時，A具有滿意一致性；當Rc≥0.1時，A不具有滿意一致性，應予以調整或舍棄不用.

一致性滿足后，即可確定單一層次下各指標的權重，得到層次單排序結果.然后計算組合權重即可得到層次總排序結果.

1.2 模糊綜合評判法

1) 構造單因素評判矩陣:

Ri=rijn×n=r11…r1nrn1…rnn.

rij為因素i對評價等級j的貼近度.

2) 根據層次分析法中求出的各分項的權重ωi，運用公式Ai=ωiRi(i=1，2，…，n)計算Ai，由計算結果可得二級模糊綜合評判矩陣，進而進行二級模糊評判.

2 區域住宅安全等級評價指標體系的建立

及指標權重的確定

2.1 指標的確定

使用單一指標(如建筑材料)來評價一個地區住宅的安全等級，難以全面反映該地區住宅的安全性狀況，因此必須用系統的觀點，綜合考察諸多影響因素.反映區域住宅安全等級的指標很多，采用不同的分類方法和分類標準會得到不同的指標體系.所采用指標數量的多少，也會對評價結果產生一定的影響.根據住宅的實際情況，結合有關的資料，本文初步制定了評價區域住宅安全等級的指標體系，如圖1所示.這些指標對區域住宅安全等級的重要性程度是不一致的，合理確定各指標的權重非常重要.為了克服主觀性權重的影響，本文采用層次分析法確定各指標的權重.

2.2 調研數據分析

本次調研地區為湖南省郴州市宜章縣小塘村、坦山村、匯溪村，常德市臨澧縣金家村、群樂村、古城村，湘西土家族苗族自治州瀘溪縣水卡村、楠木沖村、峒頭寨村.所選的分別為各縣經濟水平好、中、差的3個行政村，以確保采樣的廣泛性和合理性.課題組采用住房和城鄉建設部專門設計的《中國農民住房情況調查》問卷，調查內容涉及農戶類型、建造年代、結構形式、設防狀況等方面.為保證調查信息的可靠性，本次調研所有問卷由調研人員在現場填寫.限于篇幅，本文僅列出郴州市宜章縣匯溪村的統計結果，同理可以得到其他行政村的統計結果.

根據匯溪村調研數據，將其結果統計如下：

1)從經濟狀況方面來講，貧困戶住宅的危房率為48%，20世紀90年代前所建住宅的危房率為43.6%，近期收入水平較低農戶的住宅危房率為13.9%.

2)從結構形式方面看，生土結構住宅的危房率為34.1%，木結構住宅的危房率為1%，磚混結構住宅的危房率為1.1%，磚木結構住宅的危房率為13.4%.

圖1 區域住宅安全等級評價指標體系

Fig.1 Evaluation index system of safety level

3)從建筑材料方面統計知，墻體材料破壞較嚴重的住宅占總數的45.8%，屋面材料破壞較嚴重的住宅占總數的47.5%，砌筑材料質量差的住宅占總數的48.6%.

4)從建造水平角度分析可知，未請工匠，由農戶自己動手建造的住宅的危房率為5.2%，農戶自己進行結構設計的住宅的危房率為48.6%.

5)從地基基礎來看，危房中地基破壞較嚴重的住宅占總數的4.6%，基礎破壞較嚴重的住宅占總數的2.3%.

6)從安全意識角度考慮，無抗震設防措施的住宅的危房率為48%，安全意識差的農戶，其住宅的危房率為24%，當構件破損是影響住宅安全狀況的主要因素時，對應的危房率為46.4%.

7)從場地狀況來看，建造在危險場地上的住宅占總數的2.1%.

2.3 構造判斷矩陣

參照圖1的指標體系，根據層次分析法的相關標準和分析步驟，采用1～9標度法［3-4］(見表2)，依據匯溪村的統計資料并加以綜合分析，得到判斷矩陣見表3～表9.其中相對重要性的值是根據2.2中統計得到的各指標對應的危房率和分析人員的認識經過反復研究后確定的.由于是單一指標兩兩比較，因此相對重要性的值容易確定.

判斷矩陣中各元素的取值方法如下.對于表4，貧困戶住宅的危房率為48%，20世紀90年代前所建住宅的危房率為43.6%，因此，農戶類型對該地區住宅安全等級的影響比建造年代輕微重要，由表2可知，取a12=2；近期收入水平較低農戶的住宅危房率為13.9%，可知所調查地區農戶類型對住宅安全等級的影響比近期收入水平明顯重要得多，取a13=6；建造年代的影響比近期收入水平的影響明顯重要，取a23=5；根據判斷矩陣對稱元素互為倒數的取值原理可計算出表4中的其他數值.對于表5，生土結構住宅的危房率為34.1%，木結構住宅的危房率為1%，因此，生土結構比木結構的影響強烈重要，參照表2取a12=7；磚混結構住宅的危房率為1.1%，和生土結構比較知，取a13=7；磚木結構住宅的危房率為13.4%，生土結構對區域住宅安全等級的影響明顯比磚木結構重要，取a14=5；同理取a23=1， a24=1/5，a34=1/5，其余數值則根據判斷矩陣對稱元素互為倒數的取值原理得到.表6，表7，表8和表9的取值采用和表4，表5相同的原理，限于篇幅，不再逐個介紹.表3則是根據調研結果，由調研人員結合經驗分析得到的.

2.4 層次單排序

層次單排序[5]是指本層的所有各元素對上一層而言按照權重排出重要性的順序.按照層次分析法確定權重的方法，計算各因素的權重，并進行一致性檢驗.計算結果見表10.

2.5 層次總排序

層次總排序[6]是指計算同一層所有元素對于最高層的權重，并按相對重要性排序.根據層次分析法的原理，得到各指標在整個評價體系中所占的權重，見表11.同時進行整個層次模型的一致性檢驗，得出一致性指標值小于0.1，證明總排序的結果具有滿意的一致性.

3 模糊評價

3.1 一級模糊評判

首先建立因素類集和評語集[7].

主因素類集：U=﹛U1，U2， U3， U4， U5， U6，U7﹜=﹛經濟狀況，結構形式，建筑材料，建造水平，地基基礎，安全意識，場地狀況﹜

子因素類集：U1=﹛U11，U12，U13﹜，U2=﹛U21，U22，U23，U24﹜，U3=﹛U31，U32，U33﹜，U4=﹛U41，U42﹜，U5=﹛U51，U52﹜，U6=﹛U61，U62，U63﹜，U7=﹛U71﹜.

本區域住宅安全等級評價體系一共有兩級.評語集確定為V=﹛低（V1)，較低(V2)，中等(V3)，較高(V4)，高(V5)﹜.

根據上面的統計結果和計算分析可以得出第一級評價的綜合評價矩陣和各分項權重的比較矩陣.

再根據綜合評價公式Ai=ωiRi(i=1～7) 得出第一級綜合評價結果.具體結果如下.

R1=1.000 00.000 00.000 00.000 00.000 00.857 10.142 90.000 00.000 00.000 00.142 90.285 70.285 70.142 90.142 8，

R2=0.714 30.285 70.000 00.000 00.000 00.000 00.000 00.000 00.285 70.714 3

0.000 00.000 00.000 00.428 60.571 40.285 70.285 70.285 70.142 90.000 0，

3.2 二級模糊評判

根據一級模糊評判結果，可以得出二級模糊評判[8]矩陣R.再結合上面計算的Bi對A的權重ω，通過公式A =ωR即可得出如下對匯溪村住宅安全等級的綜合評價結果：

R=0.88080.07240.02340.01170.01170.51000.24710.07180.08420.08690.97660.02340.00000.00000.00000.87750.04080.04090.02040.02040.11910.23810.26190.16670.21420.89620.08980.01400.00000.00000.28570.28570.28570.14290.0000，

A=ωR=0.85030.07960.03410.01970.0163.

由此可知，匯溪村住宅安全等級為“低”的貼近度是0.850 3，“較低”的貼近度是0.079 6，“中等”的貼近度是0.034 1，“較高”的貼近度是0.019 7，“高”的貼近度是0.016 3.因為“低”的貼近度0.850 3最大，所以，該地區的住宅安全等級低.

3.3 匯溪村住宅改善措施

由模糊評判結果可知，匯溪村的住宅安全等級低，需要進行改造.根據層次總排序結果可以看出，砌筑材料、設防狀況、屋面材料、農戶類型、設計方式、構件破損等是影響匯溪村住宅安全等級的主要因素.因此應該依次致力于提高砌筑材料的質量、采取抗震設防措施、改善屋面材料、增加農民收入、合理設計結構形式和對破損構件進行維修等方面的工作，有針對性地對該地區住宅進行改造.

3.4 各行政村對所屬縣住宅安全等級影響權重

3.4.1 郴州市宜章縣

統計表明，小塘村住宅安全等級較低，坦山村和匯溪村安全等級低.以各個行政村危房數量在該縣危房中所占比例為權重，可得3個行政村對該縣住宅整體安全性的影響權重依次為0.275 0，0.401 4，0.323 6.然后根據層次總排序結果，即可得到相應行政村各個指標對該縣影響的大小，見表12.

從表12可以看出，影響宜章縣住宅安全等級的主要因素是砌筑材料、設計方式、設防狀況、屋面材料、構件破損情況、農戶類型等，并且各個行政村的主要影響因素大致相同.

3.4.2 常德市臨澧縣

金家村和群樂村住宅安全等級較低，古城村安全等級中等.運用和宜章縣相同的原理，可得3個行政村對該縣住宅整體安全性的影響權重依次為0.404 5， 0.404 5， 0.191 0.然后根據各行政村對應的層次總排序結果，即可得到相應行政村各個指標對該縣影響的大小.

統計可知，影響臨澧縣住宅安全等級的主要因素如下：地基狀況、砌筑材料、抗震設防狀況、屋面材料、基礎狀況、設計方式、構件破損狀況等.

3.4.3 湘西土家族苗族自治州瀘溪縣

水卡村、楠木沖村和峒頭寨村住宅安全等級均為低.同理可得3個行政村對該縣住宅整體安全性的影響權重依次為0.517 3，0.260 5，0.222 2.然后根據各行政村對應的層次總排序結果，即可得到相應行政村各個指標對該縣影響的大小.統計可知，影響瀘溪縣住宅安全等級的主要因素是設計方式、屋面材料、砌筑材料、抗震設防狀況、地基狀況、構件破損情況等.

3.5 各個縣住宅安全現狀的對比

研究發現，本次調研的3個地區的住宅安全性較低，常德市臨澧縣的住宅安全狀況優于郴州市宜章縣，湘西瀘溪縣的安全狀況最差.其中基礎狀況對臨澧縣的影響明顯大于其他2個縣，農戶類型對宜章縣的影響較大.雖然影響因素不盡相同，但3個縣的主要影響因素均包括地基狀況、砌筑材料的質量、設防狀況、屋面材料質量、設計方式和構件破損情況等.因此，本次調研地區均應從這幾個方面著手，對住宅進行改造.臨澧縣還應特別注重住宅基礎的情況，宜章縣則應更加關注貧困戶住宅的安全性.在改造時還可根據各個行政村的指標對相關縣影響程度的大小對各行政村采取不同的措施，這樣就增加了改造工作的針對性.

4 結 論

運用層次分析法和模糊綜合評判法進行區域住宅安全等級評價，不僅可以客觀地評價某地區住宅的綜合安全等級，而且可以根據各指標權重的不同提出有針對性的改善措施.因此，將這兩種方法相結合進行區域住宅安全等級的評價是可行的.

提高本次調研地區住宅安全等級的主要措施如下：1)改善住宅的地基狀況；2)提高砌筑材料的質量；3)采取有效的抗震設防措施；4)改善屋面材料質量；5)合理設計結構形式；6)對破損構件進行維修等.

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