住宅建筑設計方案評價指標體系及其權重分析★

馬嚴晨 秦 楠

(中原工學院信息商務學院,河南 鄭州 451150)

0 引言

住宅建筑設計方案的優劣直接影響建設成本和建設工期，也影響住宅項目的經濟效益和使用價值；經濟合理的技術設計方案可以降低住宅工程造價甚至可達10%～20%，住宅建筑設計方案的評價和方案優選涉及到關于建筑經濟、文化、性能和使用等多方面因素的模糊性和多種不確定性，對住宅建筑設計方案進行模糊評價，目前尚無統一的方法，如何構建住宅建筑設計方案的評價指標體系是搞好住宅建筑設計與施工的基礎性工作。國內不少學者投入大量精力研究建筑設計方案的模糊評價方法，并取得了一系列的研究成果。萬良等采用模糊數學對綠色建筑方案進行優選[1]，劉萬琳等建立了綠色建筑設計方案的指標體系和綜合評價模型[2]，劉萍等在總結國內外綠色建筑評價體系的評價方法基礎上完善我國綠色建筑建筑評價體系[3]。

本文將利用層次分析法對建筑設計方案的評價目標進行多層次分解，從經濟指標、技術性能、社會文化和使用功能等4個方面，建立住宅建筑設計方案模糊評價和優選的遞階指標體系。根據住宅建筑設計方案評價遞階層次結構的目標層、準則層和指標層，分別構造目標層與準則層和準則層與指標層之間的判斷矩陣，并計算出了準則層和指標層的權重。

1 構建評價住宅建筑設計方案的指標體系

根據住宅建筑設計方案評價指標的完整性、相對獨立性和可操作性的原則，參考GB/T 50362—2005住宅性能評定技術標準、結合住宅建筑設計方案工程實踐經驗和采用德爾菲法對影響住宅性能的評價指標進行篩選[4,5]。主要考慮影響住宅建筑的經濟、社會文化、性能和使用等4個方面16個指標因素來構建住宅建筑設計方案評價指標體系，經濟性因素(B1)是住宅建筑建造與維護的成本，滿足建設單位的經濟技術指標要求，也應滿足客戶需求支付意愿。主要包括住宅工程實際建造費用的工程造價成本(B11)，節約用地對單價造價影響的建筑空間利用率(B12)，住宅建設時間長短的建設工期(B13)，物業費用的維護成本(B14)；社會文化因素(B2)表現為建筑與社會、藝術、文化和規劃等要素的匹配度，具體指藝術性、內外環境協調性、文化差異化及創新性。主要包括住宅建筑的造型與美觀(B21)、綠化與美化(B22)、與規劃協調性(B23)和文化兼容性(B24)；建筑性能因素(B3)是建筑安全性、功能完善、節能環保、先進性和完整性等4個方面，主要包括建筑安全性(B31)是住宅結構形式、結構的強度穩定性、住宅防震等影響住宅安全穩定等因素，建筑功能因素(B32)是房間平面空間處理、房間組合和房間通風、采光等滿足人體對空間使用要求的吻合度，建筑物環保性(B33)是住宅建筑物對使用人健康和環境影響以及建筑物與自然環境的相互融合，建筑節能(B34)是指在建筑材料生產、房屋建筑和構筑物施工及使用過程中盡可能降低能耗；使用性能因素(B4)是使用者對使用建筑的舒適性、方便性和可維護性的滿意程度，主要考慮生活設施完善度(B41)、功能分區合理性(B42)、管理可維護性(B43)和交通便利性(B44)。建立由目標層(A)、若干準則層(BX)及指標層(BXY)等組成的住宅建筑設計方案遞階層次結構評價指標體系如圖1所示。

2 構造兩兩比較判斷矩陣

2.1 判斷矩陣構建

對住宅建筑設計方案評價指標體系中的每一層次各因素相對上一層指標重要性用標度數值1，2，…，9及它們的倒數形式給出判斷，并構建成判斷矩陣形式[6]。按照層次分析法對住宅建筑設計方案評價指標分別進行兩兩比較，利用專家咨詢法使判斷矩陣定量化，判斷矩陣中的標度數值根據調研數據、統計資料以及專家意見綜合權衡后得出，判斷矩陣中bij表示bi與bj相對于上一層次指標Ak的重要性，bii=1表示元素之間自身相互比較其相對上一層次指標重要性相等，bij=1/bji表示bi與bj相對于上一層次指標Ak的重要性和bj與bi相對于上一層次指標Ak的重要性相互為倒數。

2.2 計算權重向量

計算判斷矩陣每列之和，根據式(1)對判斷矩陣每列進行歸一化計算，得到權重判斷對應的正規化矩陣[7]，判斷矩陣每列的歸一化計算公式如下：

(1)

求正規化矩陣的每行之和，根據式(2)對正規化矩陣的計算每行歸一化權重系數，得到被評價指標的權重：

(2)

2.3 一致性檢驗

由于受諸種主客觀因素的影響，建筑設計方案評價指標體系的判斷矩陣很難出現嚴格一致性的情況。因此，根據判斷矩陣的λmax進行一致性進行檢驗，判斷矩陣λmax的計算公式如下：

(3)

為了檢驗判斷矩陣的一致性，定義一致性指標為CI=(λmax-n)/(n-1)，當CI=0時，判斷矩陣具有完全一致性。λmax-n愈大，CI就愈大，那么判斷矩陣的一致性就差。為了檢驗判斷矩陣是否具有滿意的一致性，需要將CI與平均隨機一致性指標RI進行比較。如果判斷矩陣CR=CI/RI<0.1時，則此判斷矩陣具有滿意的一致性，否則就需要對判斷矩陣進行調整。

2.4 計算權重

由住宅建筑方案設計、建筑施工、物業管理和業主等組成的專家組，專家組判別各準則之間的評價指標相對住宅建筑設計方案目標層(A)重要性進行兩兩比較，構建判斷矩陣A-B如表1所示。

表1 判斷矩陣A-B

W=[W1,W2,W3,W4]=[0.305,0.078,0.49,0.127]。

3)根據式(3)計算最大特征根和CR，CR為：

CR=0.098<0.1。

從CR計算結果可見，判斷矩陣A-B滿足一致性要求。

專家組判別4組指標層B1x,B2x,B3x和B4x的評價指標與它們相對應B1,B2,B3和B4的4個準則層的相對重要性進行兩兩比較，分別構建判斷矩陣B1-B1x,B2-B2x,B3-B3x和B4-B4x，類似判斷矩陣A-B的計算過程可以得到4組指標層對應其準則層的權重，指標層對應準則層權重乘以準則層對應目標層權重可以得到指標層對應目標層綜合權重，4組指標層對應其準則層的權重值如表2所示。

表2 4組指標層對應其準則層的權重值

3 結語

本文較為全面地考慮了影響住宅建筑設計方案性能的4個主要方面的16個評價指標，構建了基于層次分析法的住宅建筑設計方案模糊評價指標體系和判斷矩陣，為確定指標體系權重提供了一種很好的解決途徑，提高確立住宅建筑設計方案評價指標和指標權重的客觀性、準確性和科學性。