裝配式建筑工程施工質量控制研究

徐冬梅

（遼寧工業大學，遼寧 錦州 121001）

據統計自2014年開始，中國裝配式建筑占比持續上升，截至2020年，其建筑面積達6.3億m2，較2019年增長了50%，已超額完成目標。但是該成績相比世界上70%的國家的滲透率存在較大的差距。加之國內建筑行業勞動力短缺及開發成本的上升，裝配式建筑的相對優勢在進一步擴大。雖然裝配式建筑具有成本較高、抗震性差、參與方多及施工過程復雜等特點，但是環保節能、預制構件可量產、施工周期較短確是其最大的特點，對于建筑行業的發展具有重要意義。

在裝配式建筑施工質量控制問題研究方面，田紫鳶等認為從業人員素質、專業技術人才匱乏及管理人員等是影響施工質量控制的根本原因。王爽等針對施工質量分為施工前、施工中與施工后3個部分建立評價指標體系，得出的結論是良好的裝配式建筑施工質量控制需要這三者的協同，某一項出了問題，則會功虧一簣。鐘春玲等從構建要素、裝配準備、裝配過程與裝配驗收4個階段驗證了C-OWA與向量夾角余弦的結合在裝配式建筑施工質量評價的實際意義。國外學者Sunkuk Kim，Jeong Tai Kim等一方面談到了使用鋼截面的預制混凝土結構的質量先進性，另一方面結合預制混凝土框架材料、施工及結構等方面的復雜性研討出了預制凝土框架的嵌入節能方案；de Lima Araújo Daniel等學者通過兩步牛腿計算模型與分析模型證實了兩步牛腿法可以提高預制混凝土結構的工業化生產，減少模板中的開口和切口；Sheryl Staub-French等通過在3D-BIM技術的基礎上增加了進度項，很好地實現了施工進度的情景模擬，此舉措為有效提升裝配式建筑施工質量做出了重大突破。Ali和Amin通過實踐證明了BIM技術與RFID技術的結合可提升PC構件等信息的留存率；Mohammad Fadhil Mohammad認為政策、施工技術、管理人才、檢查制度和應急機制等均是影響裝配式建筑施工質量的因素；Faridah Ismail也從人—材—機3方面分析了裝配式建筑施工質量的影響因素，同時認為在具備良好的施工基礎后，需要有項目團隊的有效配合。

本文在充分考慮裝配式建筑的特點基礎上，引入WSR理論（“物理—事理—人理”的簡稱），從“物理、事理、人理”3個方面系統化與條理化地梳理施工產品、過程與人員之間的相互作用關系，由此建立施工質量的綜合評價體系，結合OWA-耦合度進行相關影響因素的定量化研究，實現對裝配式建筑施工質量的客觀評價，最后據此提出相關控制建議。

1 裝配式建筑施工質量控制評價指標體系建立

1.1 基于WSR理論的相互作用分析

WSR理論是一種系統的方法論，又是一種解決復雜問題的重要工具。其理念認為雖然有一些方法可以從事理表明與物理結構上分析存在可行性，但是最終實踐確實不盡如人意，由此看來忽視了人理的后果則是事倍功半的。那么對于裝配式建筑施工質量控制評價而言，其整體施工的組成由施工產品、施工活動與施工人員3方面要素組成，且任何一項的缺失必然會造成最終效果的失真與失敗。因此，需要考慮三者的相互作用關系，選取完整的指標，從而建立完善的評價體系。三者的相互作用關系如圖1所示。

基于WSR理論，施工產品、人員及活動之間存在內在聯系，三者相互影響、相互促進，又相互制約，構成了施工質量控制的閉環體系，實現三者高度的耦合協調是保證施工質量的關鍵。從本質上講，施工是一項系統的管理工程（表1），其最終的質量如何，一定是取決于施工人員、產品與活動的具體操作。具體的施工目標產出了施工產品，而產品對施工人員具有一定的約束性與引導性，施工活動恰恰是滿足了以上二者才可發生，因此利用“物理—事理—人理”方法的思想與裝配式建筑施工質量控制的內涵有著天然的契合性，并且該方法也遵循PDCA（計劃plan、執行do、檢查check、處理act）循環程序，經過循環檢驗為最終的施工質量控制提供有效思路。

表1 基于WSR理論的裝配式建筑施工質量系統

1.2 建立評價指標體系

根據WSR方法，從“物理—事理—人理”，即：施工產品、施工過程和施工人員3個維度進行評價指標體系的建立。首先通過問卷調查、專家訪談及專業人員求證，得到最終的初始評價指標；其次通過查找文獻與獲取根據，對初始指標進行篩選；最后根據裝配式建筑施工質量控制的實際要求與規范，得到了23個二級評價指標，具體見表2。

表2 基于WSR方法的評價指標體系

2 裝配式建筑施工質量控制評價模型構建

2.1 OWA算子賦權

在以往的裝配式建筑施工質量控制研究中，學者大多采用層次分析法（AHP），但是從唐溢的結論中看出，雖然從施工事前、事中與事后3個階段強調了技術、人員與施工準備的重要性，也提出了一些優化建議，但是主觀性較強。因此，本次研究選用了具有較強客觀性的OWA算子賦權法，具體賦權步驟如下。

第一步：首先邀請多位相關專家，對施工產品、過程與人員中同層次的二級指標進行重要程度打分（α1，α2，α3，…，αn），并進行降序排序，結果集結為（b1，b2，b3，…，bn）。

第二步：利用組合數設計得到數據b1的權重

第三步：對決策數據進行賦權，得出指標因素的權重ω′i，其具體權重公式為

第四步：計算最終的指標因素相對權重值，具體公式為

2.2 構建耦合協調性模型

耦合度通常用來描述各影響因素之間的相互作用關系，而其協調性指的是各因素之間相互作用關系在作業或發展過程中的協調性如何。那么由于裝配式建筑受到施工產品、施工過程及施工人員等因素協調性的影響，因此本研究從“物理—事理—人理”的耦合度協調度對具體的施工質量進行評價，并據此評價結果提出相應施工質量控制建議，實現對裝配式施工質量的科學控制。從WSR的角度分析，首先需要結合裝配式建筑產品的質量、施工過程的有序程度及施工人員的作業協調性3個方面進行模糊評價，并進行模糊評語的劃分，即：V=[v1，v2，v3，v4]，其代表的質量程度為高、較高、一般及低，每個評價區間對應1個評價結果，評價區間的模糊測度閾值M=[0.95，0.80，0.80，0.60，0.25]，具體評分區間可見表3。

表3 模糊評價區間

其次針對表2中的二級指標構建m×n的模糊評價矩陣R1，具體如下：

再次將ωi與R1的結果合成綜合矩陣Bi，具體公式如下

再次將表2中的一級指標矩陣與模糊測度閾值M進行合成得到一級指標（施工產品、施工過程及施工人員）的模糊評估值，具體公式如下所示

再次計算指標的耦合度，其公式如下所示

最后計算指標的耦合協調度，具體公式如下

式中：D為耦合協調度；T為綜合效益；f（x）為施工產品的價值，α為該權重；g（x）為施工過程的有序度，β為該權重；h（x）為施工人員的協調度；γ為該權重。

構建完評價模型后，需要針對施工產品、施工過程及施工人員的耦合協調程度進行定量化評價，其評價標準見表4。

表4 裝配式建筑施工質量評價標準

3 裝配式建筑施工質量控制實證分析

3.1 案例介紹

該案例選取了遼寧省某市區居民樓中的一棟樓，該建筑物共計26層，地上24層，地下2層，建筑面積約10 680.56 m2，采用的是剪力墻結構，實際工期為2a，屬于裝配式建筑項目。為了驗證該項目所構建的裝配式建筑施工質量如何，融入耦合性協調度的評價，并提出有效控制建議。

3.2 計算指標權重

基于上文中OWA算子賦權，首先選取一級指標W1中的6個二級指標的權重為例，得到的具體指標賦權數據見表5。

表5 專家評分表

由表5可知，運用OWA算子進行指標賦權，專家打分結果降序排序得到b=（4.5，4.5，4.5，4.0，4.0，4.0），那么根據公式（1）與公式（2）得到W1中的6個指標ω′11，ω′12，ω′13，ω′14，ω′15，ω′16的 權 重 值 為4.312 5，4.312 5，4.093 7，4.000，4.156 3，4.265 7。隨后根據式（3）進行二級指標權重向量的歸一化，得出的結果為ωW1=（0.172，0.172，0.163，0.159，0.165，0.169）；ωW2=（0.114，0.111，0.109，0.108，0.117，0.106，0.105，0.118，0.112）；ωW3=（0.132，0.129，0.133，0.142，0.135，0.131，0.128，0.140），確定的一級指標權重為α=0.428，β=0.254，γ=0.318。

3.3 計算耦合協調度

通過對專家與相關學者進行調研，根據“高、較高、一般、低”四個評價標準構建模糊矩陣，具體如下

根據公式（4）合成模糊綜合評估矩陣，具體結果為：BW1=W1×Rw1=[0.458 0.418 0.110 0.017]；BW2=W2×Rw2=[0.430 0.410 0.142 0.053]；BW3=W3×Rw3=[0.404 0.453 0.174 0.047]。

根據公式（5）進行矩陣合成，得到施工產品的質量，由此確定一級指標的模糊值，具體結果為f（x）=同理可得g（x）=BW2×M=8.349 5；h（x）=BW3×M=8.623 5。

根據式（6）計算的指標耦合度為

那么根據公式（7）得到的指標耦合協調度為

T=αf（x）+βg（x）+γh（x）=0.428×8.397 5+0.245×8.349 5+0.318×8.623 5=0.3820。

將T標準化后得到的T*=8.382 0/10=0.838 2，因此得到最終的耦合協調度為

據以上計算過程同理可得，得出施工過程與施工人員的最終耦合協調性為

4 結論與建議

本文基于裝配式建筑的特點，并充分參考了大量相關文獻之后采用WSR的“物理—事理—人理”思想，分別從施工人員、施工產品及施工過程3個維度梳理了影響裝配式建筑施工質量控制的23個影響因素，由此構建了裝配式建筑評價體系模型，通過OWA算子賦權有效避免了主觀賦權產生的不利影響。

4.1 結論

最終結合實證分析的結果：施工產品DW落在了[0.9-1.0]之間，其耦合協調性表現為“優”，但是施工過程DS與施工人員DR都落在了[0.7-0.9）之間，表示“事理—人理”的耦合協調性存在不足之處，造成此結果的原因可能是由于裝配式建筑施工對施工過程的有序性與精準度要求較高，其配吊難度相對較大，這就給施工人員造成了很大的施工難度，因此對于提升施工人員的整體素質與其群體的協調性要求是保障施工質量的有效途徑。

4.2 建議

由于裝配式建筑的預制構件吊裝的難度較大，且要求的精準度較高，因此結合研究結果提出的建議是，一方面針對施工人員來講，需要結合項目具體用人標準與數量，細化每個施工節點的人數，達到最優化的人員配置與效果；還應不斷地加強對施工作業人員進行實例培訓，制定相關施工作業管理規定，落實責任制，以此激勵施工人員專業素質的提升，達到有效控制裝配式建筑施工質量。另一方面，在管理方面，應建立完整的管理系統，各個任務要明確到個人，并培養在職員工的敬業意識。各部門之間若發現問題應及時交流，及時消除潛在的隱患。必要的話可以建立專門的監督小組，監督施工質量和各部門是否在履行本職工作。也可以建立一定的獎罰措施用來激發員工的工作熱情，對于優秀的員工給予一定的獎勵，表現差的員工給予相對應的處罰。在整個項目施工的過程中，完善的管理系統是保證項目有序順利進行的重要條件。