基于價值工程的綠色施工方案評價

蘇偉澤

閩南理工學院 土木工程學院，福建 石獅 362700

引言

21 世紀以來，各國紛紛掀起了城市化建設的熱潮，建筑業迎來一個嶄新的時代。以往工程建設過程中會消耗大量能源材料、對環境造成負面影響，因此在建筑行業推廣可持續發展是非常必要的，具有極大的現實意義。建筑業走的更長遠的有效途徑就是改變以往的方式方法，推行綠色施工。然而現階段綠色施工所體現的成本過高、經濟效益低的特征，阻礙了其在建筑行業中的運用和發展。運用價值工程分析了綠色施工中成本與功能的關系，通過關系式得出實現功能最大化成本最小化的有效途徑，構建綠色施工中的成本優化模型并選擇最佳綠色施工方案，實現資源的有效利用，減少建設成本投入。通過價值工程對相關數據進行對比分析處理，得到最佳綠色施工方案，實現建筑業的可持續發展。

1 綠色施工方案

1.1 研究背景

綠色施工是指貫徹落實法律法規的要求，通過先進的技術手段對生產資源進行優化，實現資源的有效循環利用和建筑的可持續性，擺脫傳統施工技術存在的弊端。我國綠色施工理念起步比較遲，相應學科的理論研究較少，技術研究深度和廣度不夠，加之建筑企業對實施綠色施工技術帶來的效益存在疑慮，一定程度上使得綠色施工的推行受到了制約。若能通過綠色施工技術減少工程實體凈耗材料外的成本，降低建設的費用從而增加利潤，就能大大提高企業推行綠色施工的積極性了[1]。

價值工程主要通過價值公式，分析產品功能與費用的關系，優化方案得到實現低成本高功能的途徑，以提升產品的價值[2]。如何把價值工程與綠色施工進行結合，分析并優化施工中的功能和成本的關系，這具有極其重要的現實意義。

1.2 研究目的與意義

從市場角度看，伴隨經濟全球化的到來，建筑市場將迎來更為激烈的競爭。因此，建筑企業不應只看眼前的利益，更要放眼長遠的效益。要求企業樹立綠色的創新理念，實施綠色施工，以國際環境管理標準作為努力的方向。從戰略高度看來，建設工程項目全壽命周期的各個階段都是控制的要點，但工程的施工階段直接涉及資源利用和環境影響，更應該予以重視。項目施工過程中對環境、資源造成的嚴重影響應采用方法改進。

2 基于價值工程的綠色施工方案分析

2.1 價值工程的原理及方法

價值工程是以產品或作業的功能為重心，以提高產品或作業的價值為目的，通過有組織的創造性的工作，尋求用最低的壽命周期成本，可靠的實現產品或作業必要功能并著重于功能分析的一種管理技術[3]。將價值工程運用到綠色施工方案中，分析施工方案中功能與成本存在的聯系，并對其進行優化，得到改進的綠色施工方案，具有重要的理論意義和實際應用意義。

價值即產品具有的功能與獲取此功能的所有成本的比值。表達式如下：

式中 V——價值

F——研究對象的功能

C——全壽命周期費用

由上述關系式可知：在功能一定的條件下，通過降低實現該功能全部費用可以提高價值。而價值數值的大小側面反映了建筑企業的施工水平和有效利用資源的程度。

2.2 價值工程特征及實施步驟

2.2.1 價值工程特征

價值工程在實際生產中應用廣泛，它綜合考慮了項目功能和成本的關系，通過合理的方式方法找尋實現成本最低化，價值最高化的途徑，提高產品價值。其主要特征有：

①功能分析；②著眼于提高價值；③側重于產品的研發設計階段；④集體協作開展有組織的活動。

2.2.2 價值工程的實施步驟

價值工程的實施可以分成四個階段，每一階段互相聯系逐層遞進，通過對數據的處理，最終解決問題。具體實施步驟如表1。

表1 價值工程實施步驟表

3 綠色施工方案價值工程評價方法

3.1 研究對象的選擇

工程建設項目采納哪種施工方案，不應只看重費用的節制，也需要考慮到對場地以及周邊環境的負面影響，綜合各個指標選用最佳的方案。

3.2 綠色施工技術方案功能分析

3.2.1 綠色施工技術方案的功能指標

(1)水資源消耗量：目前水資源十分緊缺，尤其是北方區域，水資源的嚴重缺乏甚至會導致生態系統的失衡。

(2)能源消耗量指標：指每平米建筑面積所需要耗費的能量[4]。

(3)三廢排放量：即廢氣、廢水、廢渣。需要嚴格控制三廢的排放，降低其對環境造成的影響。

(4)噪聲振動擾民影響：聲污染也是一種環境污染，噪聲控制不僅有利于居民健康，更是文明施工的要求。

(5)對周邊環境影響：工程建設施工活動一定程度上會影響周邊建筑物、構筑物、土層穩定性以及地下管線等。

3.2.2 采用層次分析法確定功能系數

層次分析法，簡稱AHP，是將影響目標層決策判斷的元素分解成決策層、因素層以及對策層等多個層次，再進行定性與定量評選分析的方法[5]。這是一種系統分析的運籌學方法，由美國匹茨堡大學的教授薩蒂在上世紀70 年代提出，其對多因素和多準則以及多方案的總結評價極為適用，具體步驟如下[6]：

(1)構建遞階層次結構

遞階層次結構模型多分為三層：①決策層：即最高層，是指決策方案所追求的最終目標；②因素層：即評價方案優劣的標準，也稱為準則層；③方案層：也稱對策層，是指解決決策問題的具體方案[7]。

(2)判斷矩陣的構造

層次分析法實施的一個重要環節就是構造模糊矩陣。將影響目標決策的因素劃分成具有內在聯系的層次，以一定的事實依據和人為的主觀判斷來對比得到兩兩元素之間的相對重要性值，再根據表2 得到對應的標度，整理數據得模糊矩陣。通過對相關專家、有經驗的施工人員以及綠色施工的研究人員進行問卷調查，得到評價指標中重要性比較并運用九級標度法處理數據。矩陣中的兩元素的相對重要程度的對應關系如表2 所示。

表2 九級標度法指標量化表

得到判斷矩陣，類似如下：

其中aij=1/aji, aii=1。

(3)確定各功能要素的權重

運用幾何平均法，先計算出判斷矩陣權向量，進行歸一化處理，求得各指標的權重值，以求得到特征向量。對判斷矩陣的各行分量進行連乘，再對其結果進行幾何平均，具體公式如下：

再對矩陣各行分量連乘結果求和，將求出各連乘數據在連乘數據和中所占的比重，所得比重值即評價指標的權重向量。

(4)根據模糊數學理論，還要對算得的權重矩陣進行合理性的判斷，層次分析法中需要對模糊判斷矩陣進行一致性的檢驗，步驟如下：

式中λmax——判斷矩陣的最大特征值，A——判斷矩陣，W——判斷矩陣的權重向量，N——矩陣階數

一致性檢驗的相關指標：

式中 CI—— 一致性指標，RI—— 平均隨機一致性指標，取值根據表5，CR—— 一致性指標比率。

若CR＜0.1，表示判斷矩陣滿足一致性檢驗的要求，認為權重矩陣是有效合理的；若CR≥0.1，則表示判斷不盡合理，需要進行適當地調整，直到滿足檢驗的標準。

表3 一致性指標值參數表

(5)計算判斷矩陣的綜合權重(功能系數)

假設因素層為A 層，共m 個元素，重要度分別為a1,a2,…,am；下一層對策層為B 層，共n 個元素，它們相對A 層的重要度為b1i，b2i，…,bni，計算B 層的元素的綜合權重，公式：

3.3 計算成本系數、價值系數

4 綠色施工案例分析

4.1 工程概況

現有一工程深基坑，平面尺寸：95m×20m，基坑的深度大約5m，局部達7.2m。經過計算，現有兩種方案可供選擇：方案一、人工挖孔懸臂式支護；方案二、鉆孔灌注樁支護。兩種方案的造價情況見表4所示。

表4 兩施工方案的用料及造價

4.2 綠色施工支護方案評價

見表4，人工挖孔懸臂式支護方案的施工成本更低，但人們在評價施工方案時，不能只用貨幣作為衡量標準，而應綜合考慮方案的經濟、社會等多方面效益，以及對綠色施工技術要求等。

4.2.1 功能分析

（1）綠色施工功能評價指標

經過分析篩選本案例采用能源消耗量、對周邊環境影響、噪聲振動擾民影響以及三廢排放量4 個指標作為綠色施工功能評價的指標。

（2）用AHP 建立綠色施工評價模型

評價模型的建立：構建層次結構模型（圖1）——構造判斷矩陣——確定各功能要素的權重——一致性檢驗——確定功能系數——計算價值系數，選定施工方案

通過詢問相關方面的專家意見，根據九級標度法，對兩兩元素進行重要性比較，確定判斷矩陣中的元素值，根據判斷矩陣計算出權重矩陣，代表這層因素對上一層的影響權重。將判斷矩陣及權重向量的計算值計入下列表5 至表9。

表5 判斷矩陣A-B 方根的計算

表6 判斷矩陣B1-C 方根的計算

表7 判斷矩陣B2-C 方根的計算

表8 判斷矩陣B3-C 方根的計算

表9 判斷矩陣B4-C 方根的計算

（3）計算各功能的功能系數

層次結構模型中對某層元素重要性的計算，需要跟在上一層元素的相對重要性后面，即要從最上層開始計算，從上而下地計算出每層元素關于最高層次的綜合重要度，即綠色施工中各功能的功能系數。

計算得，鉆孔灌注樁支護方案的功能系數(0.622）較大，與人工挖孔懸臂式支護方案相比更符合綠色施工的功能要求。

4.2.2 計算各方案的價值系數

(1)成本系數=單個方案造價/所有方案造價之和，求得成本系數矩陣：

(2)價值系數=功能系數/成本系數，求得價值系數矩陣：

根據上面算得的價值系數矩陣，人工挖孔懸臂式支護的價值系數為0.974，低于鉆孔灌注樁支護的價值系數1.018，后者的造價比較高，但對于環境的不良影響程度比較低，體現的價值要更高，所以將鉆孔灌注樁作為綠色施工方案的優選的結果。

5 結語

在城市化建設熱潮中，推廣建筑業的可持續發展顯得至關重要。建筑企業在工程項目建設的時候不能只著眼于眼前的“節約”，而應放眼于建設項目全過程的綜合效益。實行綠色施工不僅能減輕對環境的負面影響，而且能夠有效地減少材料的浪費，當遇到施工成本和功能條件比較復雜，難以分析抉擇的時候，可以運用價值工程理論進行分析優選，得到最具綜合價值和效益的方案，對建筑企業提高社會形象和自身競爭力具有積極作用。推廣綠色施工不在于形式更應注重實踐，真正意義上的認識綠色施工的重要性，不斷改進施工技術，提高產品功能實現價值最大化，實現經濟社會可持續發展。