基于未確知測度理論的高層建筑施工安全風險評價

鄭超欣，徐 迪

(1.河北工程大學 裝備制造學院，河北 邯鄲056038;2.河北工程大學經(jīng)濟管理學院，河北邯鄲056038)

目前，國內(nèi)外學者已經(jīng)對建筑施工安全評價進行了大量研究，主要運用層次分析、灰色理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊綜合評價等方法，但是大多是以建筑總體的施工安全為主要研究對象，沒有針對高層建筑的具體特點開展深入研究［1］。本文以高層住宅建筑施工階段中的安全因素為研究對象，將未確知測度理論和信息熵理論用于其風險評價中，得出風險等級預(yù)測值，為高層建筑施工安全管理作出正確決策提供依據(jù)。

1 未確知測度模型

設(shè)研究對象空間為U={x1，…，xm}，xi表示第i個評價對象，對每一個評價對象有n個評價指標，指標空間為I={I1，…，In}，xij是第i個評價對象的第j個指標的評估值;研究對象U處于某一狀態(tài)，其未知狀態(tài)的集合簡稱未確知區(qū)間集［2］。

1.1 指標體系與評價等級的確定

評價對象xi的指標Ij有k個評價等級c1，…，ck，每個指標的類別標準已知。構(gòu)成研究對象U的評價空間C={c1，…，ck}，滿足:=?，則稱{c1，…，ck}為狀態(tài)空間的分割;這里評價類別向量{c1，…，ck}是有序的，若ci＞ci+1(或ci＜ci+1)，即ci比ci+1 強(或弱)，又稱{c1，…，ck}是狀態(tài)空間的一個有序分割［2］。

若已知m個評價對象x1，…，xm的指標，則評價矩陣

1.2未確知測度函數(shù)的構(gòu)造

未確知測度函數(shù)μ(x)是用［0，1］上的一個數(shù)描述xij屬于ck類的程度，稱xij屬于ck類的未確知測度為 μijk，即 μijk= μ(xij∈ck)，且滿足歸一化條件，即 μijk∈［0，1］且根據(jù)每個具體指標的變化特點選出與之相適應(yīng)的未確知測度函數(shù)［2］。然后可求得單指標未確知測度矩陣

1.3 指標權(quán)重的確定

當屬性值xij和評價指標給定后，屬性權(quán)重也就相應(yīng)的確定，在屬性測值的未確知測度中隱藏著，故一般情況不適合再次人為規(guī)定，應(yīng)依據(jù)屬性的實測值來確定各個指標的權(quán)重，借用信息熵的概念來定義Ij的峰值［3］

式中k是評價級別數(shù)目;Vij的大小是指標Ij的重要性程度的反映。定義屬性Ij的權(quán)重為

1.4多指標綜合測度矩陣

根據(jù)已經(jīng)確定的指標權(quán)重，可得到評價對象的多指標綜合測度，如下式

1.5識別與評價結(jié)果分析

由于評價類別{c1，…，ck}有序性，很明顯用最大測度識別是不合適的，所以，引入置信度識別準則，若{c1，…，ck}滿足ci＞ci+1，對置信度 λ(0.5＜ λ ＜1)計算，通常取0.6 或0.7［4］

2 實例研究

本文以高層住宅項目邢臺市新世紀嘉園怡景苑50#、51#樓施工為例，該工程位于橋東區(qū)中興大街北側(cè)，襄都路西側(cè)，建筑面積24 493.18㎡，剪力墻結(jié)構(gòu)。其中50#樓地上18層，地下2層;51#樓地上17層，地下2層。該項目于2013年2月1日開工，計劃于2015年2月4日竣工。通過對50#、51#樓施工過程中大量危險源的研究，并結(jié)合前人研究成果［1，5－8］，篩選出具有代表性的評價指標，建立了高層建筑施工安全風險評價的指標體系，評價指標有五大類組成，如圖1所示。

在五大類評價指標中選取19項因素作為此次評價的影響因子，分別用I1，…，I19表示。在評價過程中，參考大量前人的研究結(jié)果［1，5－8］和專家建議，并結(jié)合工程實例的具體情況，運用賦值的方法將其定量化。通過分級標準化法將每個指標分為5級，評判集為{C1，…，C5}，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級，分別表示安全風險低、安全風險較低、安全風險一般、安全風險較高、安全風險高。根據(jù)專家建議，每級設(shè)置一個取值標準，具體分級和賦值見表1。

結(jié)合工程實際，根據(jù)調(diào)查結(jié)果和專家打分確定指標值，其中安全評分表參考JPJ－2011建設(shè)施工安全檢查標準的相應(yīng)打分項，且做出了相應(yīng)的調(diào)整和改進。具體各個評價指標的指標值詳見表2。

表1評價指標的等級標準Tab.1 Criterion table of high －rise building construction risk judgment grades

表2評價指標調(diào)查統(tǒng)計表Tab.2 Statistics of high －rise building construction risk indicators

依據(jù)表1和表2構(gòu)造出未確知測度函數(shù)，詳見圖2和圖3。

參照表1和表2中給出的數(shù)據(jù)及圖2、圖3求出單指標未確知測度評價矩陣

根據(jù)式(1)、式(2)求出評價對象x對應(yīng)的指標權(quán)重向量為 ωj=(0.051，0.045，0.062，0.048，0.062，0.062，0.051，0.054，0.054，0.045，0.045，0.045，0.062，0.045，0.045，0.045，0.062，0.068，0.044)

然后根據(jù)式(3)計算出多指標綜合測度矩陣(ωjk)=(0.06 0.47 0.30 0.17 0)

最后，根據(jù)綜合測度矩陣對評價對象x進行識別和排序，取置信度λ=0.7，由式(4)求出

λ =0.06+0.47+0.30=0.83 ＞0.7，所以x∈C3，即新世紀嘉園怡景苑項目目前風險等級為Ⅲ級，安全風險一般。

綜合分析計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該項目在施工階段不存在特別突出的安全問題，但是為了確保安全風險得到更為有效地控制，應(yīng)該制定完善的應(yīng)急預(yù)案和安全管理措施，將風險始終控制在可接受的范圍內(nèi)。

3 結(jié)語

本文這種模型適用于高層建筑施工安全風險狀況的評價，具有一定的可行性和科學性，可為管理者提供決策依據(jù)，具備一定的推廣應(yīng)用價值。

在此需要特別說明的是，考慮到不同地區(qū)各方面的實際情況不同，在風險等級標準的劃分和評價指標的選擇上應(yīng)進行必要地調(diào)整，以便得到更加科學有效地評價結(jié)果。

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