基于模糊綜合模型的高層建筑工程安全風險評價

郭 棟

（甘肅工程建設監理有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

在實現“雙碳”目標的時代背景下，建筑業面向數字化、網絡化和智能化轉型，建筑工程領域迎來了新的發展機遇與挑戰［1-2］。其中，高層建筑作為現代化城市的主要標志之一，其可以充分利用有限的土地資源，通過垂直擴展來滿足城市人口增長和經濟發展對住房、商業和辦公空間的需求，在節約能源和資源、提供社會交流和互動空間、塑造城市形象和促進技術創新等方面具有明顯的優勢，已在全國各地蓬勃發展，而且在未來還將繼續發揮重要作用［3-5］。

近年來，高層建筑工程項目快速發展，取得了一系列成果，為智慧城市高質量發展提供了科技支撐、智力支持和保障服務。但是，也存在諸多亟待解決的問題，高層建筑工程與傳統的工程建設相比，不僅項目的安全風險增加了，而且項目的管理難度也提高了。因此，在推動高層建筑工程項目發展的同時需要進一步加強安全風險管理［6-9］。

本研究以甘肅省蘭州市某高層建筑工程項目為例，從人為因素、物料因素、管理因素和環境因素四個方面系統地分析了安全風險因素，建立了安全風險評價指標體系，基于模糊綜合模型評價了安全風險等級，旨在豐富高層建筑工程項目安全風險管理的研究方法與策略，對實現建筑工程高質量發展和信息化工程建設具有重要的意義。

1 研究方法與原理

運用模糊綜合模型進行高層建筑工程安全風險評價研究過程中，首先以層次分析模型［8-11］為基礎建立安全風險評價指標因素權重集，然后通過模糊綜合評價模型確定項目工程風險等級［12-14］。模糊綜合評價模型是基于模糊數學理論的一種多因素綜合評價方法，可以將模糊的定性指標因素進行定量化，進而對目標對象進行總體評價。其基本計算步驟如下。

①建立評價指標因素權重集合W。

②建立評價集V。

采用“1—10”評分法建立評價集，即V=｛V1，V2，V3，V4，V5｝=｛極低風險，低風險，中風險，高風險，極高風險｝，評分標準為｛極低風險=［0，2）；低風險=［2，4），中風險=［4，6），高風險=［6，8），極高風險=［8，10］｝。為了便于統計分析，分別取每個標準的中值作為最終得分，即｛極低風險=1；低風險=3，中風險=5，高風險=7，極高風險=9｝；

③建立模糊評價矩陣R，見式（1）。

④模糊綜合評價。

（?。┮患壞：C合評價，見式（2）。

式中：Mi為一級模糊變換矩陣；ωyi為因素層指標因素的權重；Ri為模糊評價矩陣。

（ⅱ）二級模糊綜合評價，見式（3）。

式中：Ni為二級模糊變換矩陣；ωzi為準則層指標因素的權重；B為一級模糊綜合評價矩陣按行依次排列組成的評價矩陣。

（ⅲ）模糊綜合評價，見式（4）。

式中：F為綜合評價分值。

2 高層建筑工程安全風險評價案例分析

2.1 項目概況

該高層建筑分類為一類高層住宅與多層公建組合建筑，結構形式為框架剪力墻結構，基礎類型為筏板基礎，抗震設防烈度為8 度，設計基本地震加速度值為0.2 g。地上及地下耐火等級均為一級，地下室防水等級為一級，屋面防水等級為一級。地上建筑面積為19 099.67 m2，其中住宅建筑面積為17 631.21 m2，商業建筑面積為1 122.15 m2，配套設施建筑面積為346.31 m2（地下建筑面積計入大底盤地下車庫），地下2 層（人防及地下車庫），地上31 層，建筑高度為93.10 m，有效使用年限為50年。

2.2 構建安全風險評價指標體系

依據高層建筑工程施工特點及已有的研究成果，本研究從人為因素、物料因素、管理因素和環境因素四個方面建立安全風險評價指標體系指標，見表1。

表1 構建安全風險評價指標體系因素

2.3 工程安全風險評價

2.3.1 確定評價指標因素權重?；趯哟畏治龇ù_定高層建筑工程安全風險評價模型中準則層和因素層的權重值。通過15 位專家對各項指標因素進行評分，獨立構造各層次結構的判斷矩陣，見表2至表6。該高層建筑工程風險指標因素的權重與一致性檢驗結果見表7。

表2 準則層判斷矩陣

表3 人為因素判斷矩陣

表4 物料因素判斷矩陣

表5 管理因素判斷矩陣

表6 環境因素判斷矩陣

表7 各風險指標因素權重

根據表7 計算結果可知各安全風險因素的權重值為：

2.3.2 建立模糊評價矩陣。通過問卷調查的方式將高層建筑工程安全風險按照“極低風險、低風險、中風險、高風險、極高風險”五個等級進行模糊分類，結果見表8。

表8 高層建筑工程安全風險專家評分

對表8 中的高層建筑工程安全風險專家評分進行歸一化處理，建立模糊評價矩陣，如下。

2.3.3 建立模糊評價矩陣。通過一級和二級模糊綜合評價得到矩陣B和矩陣N。

則安全風險模糊綜合評價分值為：

根據安全風險等級評分標準可以得出，該高層建筑工程項目的安全風險等級為高風險。

3 結論

本研究以甘肅省蘭州市某高層建筑工程項目為例，結合項目環境條件特征，運用模糊綜合模型開展項目安全風險評價研究，得到以下結論。

①人為因素、物料因素、管理因素和環境因素的判斷矩陣均通過了一致性檢驗；在高層建筑工程安全風險管理中不同的安全風險因素對整個項目安全風險的影響程度是不同的，管理因素對整個項目安全風險的影響程度最大，權重為0.475；其次是人為因素，權重為0.255；再次是物料因素，權重為0.163；最后是環境因素，權重為0.107。

②在12 個安全風險因素中，施工現場環境的權重為0.157，安全事故處理的權重為0.140，安全防護設施的權重為0.135，作業安全意識的權重為0.123，這四個指標因素的權重最高，是影響整個高層建筑工程項目安全風險管理的主控因素。

③通過模糊綜合評價法計算得到高層建筑工程項目的安全風險評價分值為6.38，安全風險等級為高風險。

綜上所述，文中選取的12 個高層建筑工程項目安全風險評價因素和所有專家的評分具有科學性與客觀性，本研究采用的模糊綜合模型計算分析得到的結果與工程項目實際情況相吻合，表明該方法具有較高的準確度，能夠正確用于高層建筑工程項目安全風險評價研究。