基于三角模糊數(shù)的營房增層改造工程質(zhì)量評價(jià)

王建國，宋 楠，王祥宇，王文康

(中國人民解放軍后勤工程學(xué)院 軍事工程管理系，重慶 401331)

既有營房增層改造工程是一個(gè)多層次、多目標(biāo)的復(fù)雜系統(tǒng)工程，涉及加固、新建、改造等，對工程的安全可靠性和使用功能等有著一定的要求。傳統(tǒng)的建筑工程質(zhì)量評價(jià)方法往往重視建筑的結(jié)構(gòu)安全，對使用功能的評價(jià)涉及較少，且既有營房增層改造工程質(zhì)量評價(jià)具有很大的模糊性和不確定性，傳統(tǒng)的方法難以將增層工程質(zhì)量科學(xué)、準(zhǔn)確地表現(xiàn)出來。從分析既有營房增層改造工程質(zhì)量的具體要求入手，對影響工程質(zhì)量的指標(biāo)進(jìn)行整理、分析，建立工程質(zhì)量評價(jià)體系。采用三角模糊數(shù)和模糊綜合評價(jià)方法對既有營房增層改造工程質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)，合理建立評價(jià)模型，科學(xué)賦予指標(biāo)權(quán)重，準(zhǔn)確評估工程質(zhì)量。

1 構(gòu)建既有營房增層改造工程質(zhì)量評價(jià)體系

既有營房增層改造可以采取多種方案，如直接增層法、改變荷載傳遞增層法和外套增層法。針對采取不同方案的改造工程，所應(yīng)用的工程質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)也不盡相同。采用直接增層方案，對工程質(zhì)量考慮較多的是原有建筑的地基、上部結(jié)構(gòu)的加固和增建工程與原有建筑結(jié)構(gòu)的連接。采用改變荷載傳遞增層方案更加關(guān)注新結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性和使用功能完善性。而對于外套增層而言，原營房與套建增層框架的協(xié)同工作、連接構(gòu)造和結(jié)構(gòu)體系的抗震性能則尤為重要［1］。在此重點(diǎn)研究采用直接增層方案所涉及的增層改造工程質(zhì)量評價(jià)體系。

營房直接增層改造工程與新建工程有所不同，在考慮增建工程本身質(zhì)量的基礎(chǔ)上，同時(shí)在結(jié)構(gòu)方面要考慮地基基礎(chǔ)及原有結(jié)構(gòu)的加固和與原建筑物結(jié)構(gòu)主體的連接。多層全框架結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮上下框架柱的對齊連接，而多層內(nèi)框架增層部分的結(jié)構(gòu)布置應(yīng)與下層結(jié)構(gòu)相同。同時(shí)，植筋工程［2］、新舊混凝土結(jié)合面工作性能［3，4］和新舊結(jié)構(gòu)交界處的轉(zhuǎn)換梁［5］都對結(jié)構(gòu)安全有較大影響。在既有營房功能改造中，隔熱、保溫、通風(fēng)、采光等改造應(yīng)在原有基礎(chǔ)上得到進(jìn)一步完善，既可以通過增加采光面積、改善外墻保溫性能等技術(shù)手段，也可以在考慮空間環(huán)境與生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上利用現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果［6］。同時(shí)增建部分給排水、暖通和電氣設(shè)施與原建筑的配套結(jié)合、上下結(jié)構(gòu)的空間布局也是衡量工程使用功能的重要指標(biāo)。最后建筑立面上的協(xié)調(diào)美觀則是從美學(xué)角度考量工程質(zhì)量。因此，針對增層改造工程質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)的特殊性，建立工程質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)［7］如表1 所示。

2 基于三角模糊數(shù)的工程質(zhì)量綜合評價(jià)

2.1 三角模糊數(shù)的基礎(chǔ)知識

為了有效提高評價(jià)工作的準(zhǔn)確性，在評價(jià)過程中引入三角模糊數(shù)，較好地解決工程質(zhì)量評價(jià)模糊性和不確定性問題。

表1 營房增層改造工程質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)

2.2 工程質(zhì)量模糊綜合評價(jià)

在評價(jià)過程中引入三角模糊數(shù)，能夠有效解決模糊性和不確定性問題，使既有營房增層改造工程質(zhì)量評價(jià)更具科學(xué)性與準(zhǔn)確性。

采用三角模糊數(shù)和模糊綜合評價(jià)方法對既有營房增層工程質(zhì)量評價(jià)的過程:

1)確定既有營房增層工程質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系U 和評價(jià)集合E［10］。一級指標(biāo)集合:U ={U1，U2，U3}，二級指標(biāo)集合U1={U11，U12，U13，U14}，U2={U21，U22，U23，U24，U25}，U3={U31，U32，U33}。

根據(jù)工程質(zhì)量及爭先創(chuàng)優(yōu)的目標(biāo)，將既有營房增層工程質(zhì)量的評價(jià)集合分為5 個(gè)等級，即U ={U1，U2，U3，U4，U5}，U1代表質(zhì)量評價(jià)為“優(yōu)秀”，說明目標(biāo)工程質(zhì)量優(yōu)秀;U2代表質(zhì)量評價(jià)為“良好”，說明目標(biāo)工程質(zhì)量達(dá)到良好水平;U3代表質(zhì)量評價(jià)為“合格”，說明目標(biāo)工程質(zhì)量基本達(dá)標(biāo);U4代表質(zhì)量評價(jià)為“待合格”，說明工程質(zhì)量經(jīng)過返工后可以達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn);U5代表質(zhì)量評價(jià)為“不合格”，說明工程質(zhì)量為不合格。

運(yùn)用三角模糊數(shù)方法將評價(jià)集合量化［11］，有隸屬度函數(shù)和三角模糊數(shù)形式~ai表示，如表2 所示。

表2 營房增層改造工程質(zhì)量評價(jià)集

2)確定評價(jià)指標(biāo)權(quán)重［12］。邀請專家對3 個(gè)一級指標(biāo)和12 個(gè)二級指標(biāo)兩兩比較，給出評價(jià)，其三角模糊數(shù)互補(bǔ)判斷矩陣為

其中，k=1，2，…，m;i，j=1，2，3…，n。

第二步通過加權(quán)平均計(jì)算專家評分，計(jì)算得到:

第三步通過公式［10］A=(a+4b+c)/6 計(jì)算出平均值，形成精確數(shù)判斷矩陣Fij。最后通過行和歸一化的方法得到二級指標(biāo)權(quán)重集Wi和一級指標(biāo)權(quán)重集W。

其中，i=(1，2，…，k);W=(W1，W2，…，Wn)。

3)邀請專家對評價(jià)集合的12 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評分，形成評價(jià)矩陣。假設(shè)專家同等重要，對評價(jià)矩陣中的數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均處理，得到綜合評價(jià)矩陣，其中

對權(quán)重集Wi和模糊評價(jià)集進(jìn)行加權(quán)，得到指標(biāo)隸屬度:

3 實(shí)例分析

3.1 工程背景

某部隊(duì)營區(qū)，一棟3 層的框架體系辦公營房，于1998 年投入使用，建筑面積為1 872 m2?，F(xiàn)決定改善辦公條件，在原有營房基礎(chǔ)上增加二層。根據(jù)地勘報(bào)告與現(xiàn)場勘查，原營房基礎(chǔ)形式為人工灌注樁，樁身直徑為1.0 m、1.2 m，樁身長度為7 m。原營房的梁、板、柱的混凝土等級為C25，抗震等級為6 度設(shè)防。經(jīng)結(jié)構(gòu)檢測與內(nèi)力分析，基礎(chǔ)承載力可以滿足增層后要求;對部分縱筋不足的框架柱，采用了增加柱截面的方法進(jìn)行加固;對部分抗剪不足的框架梁，采用粘貼U型鋼條的方法進(jìn)行加固。本工程采用了植筋技術(shù)與界面劑增強(qiáng)新舊混凝土的整體工作性能。在維護(hù)1 結(jié)構(gòu)節(jié)能改造方面，采用粘貼膨脹聚苯板薄抹灰涂料飾面做法;將保溫性、密封性差的外窗更換為斷熱鋁合金節(jié)能外窗。建筑立面上，拆掉原有營房的外墻飾面磚，與新建工程外墻統(tǒng)一干掛花崗巖，協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

3.2 工程質(zhì)量評估

首先邀請專家對一級評語指標(biāo)和二級評語指標(biāo)兩兩比較并規(guī)范化，構(gòu)造模糊互補(bǔ)矩陣，通過加和平均和權(quán)重計(jì)算，得出二級指標(biāo)權(quán)重集Wi和一級指標(biāo)集W:

專家對營房增層改造工程質(zhì)量的12 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評分，具體得分見表3。

表3 四位專家對工程質(zhì)量評價(jià)模糊集

匯總專家對安全性能指標(biāo)的評價(jià)，通過算術(shù)平均計(jì)算得到的4 個(gè)評價(jià)矩陣的綜合矩陣:

將安全可靠性指標(biāo)權(quán)重W1與相乘，得到安全可靠性指標(biāo)隸屬度:

圖1 某營房增層改造工程質(zhì)量評價(jià)隸屬度函數(shù)

通過計(jì)算得:

計(jì)算工程質(zhì)量相似度:

通過比較，C良好明顯大于C優(yōu)秀，結(jié)果證明該增層改造工程的質(zhì)量等級為良好。

4 結(jié)束語

通過對既有營房增層改造工程質(zhì)量的安全可靠性、使用功能和建筑環(huán)境三方面的評價(jià)指標(biāo)建立，準(zhǔn)確地定位了影響增層改造工程質(zhì)量的關(guān)鍵。運(yùn)用三角模糊數(shù)學(xué)方法，通過專家評估，分析確定增層改造工程質(zhì)量等級，使增層改造工程質(zhì)量評價(jià)的模糊性問題得以較好解決。結(jié)合某營房工程的實(shí)例分析，證明該方法具有可行性與可操作性。

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