國內外裝配式建筑施工安全管理研究綜述

摘要：以中國知網和Web of Science核心合集數據庫（2015—2023年）中有關裝配式建筑施工安全的387篇文獻為研究對象，采用文獻計量法探索裝配式建筑施工安全領域的文獻外部特征及研究主題情況。研究結果表明：根據外部特征，研究文獻發表量呈現逐步上升趨勢，與國外相比，國內研究領域核心作者群已經逐漸涌現，但學者之間交流與合作相對較少；根據研究選題，歸納出裝配式建筑施工安全風險因素識別、施工安全等級劃分、施工安全集成先進技術三個研究主題，并針對三個階段現有研究的不足，提出裝配式建筑施工安全管理領域可拓展的方向。

關鍵詞：裝配式建筑；施工安全；安全管理；文獻計量

0 引言

針對建筑業高能耗和污染大的特點，我國政府近年來大力發展裝配式建筑，推動產業轉型升級。住建部“十四五”建筑業發展規劃提出，到2025年裝配式建筑占當年城鎮新建建筑面積的比重將超過30%。目前，從我國的發展來看，裝配式建筑已從高速發展階段轉為高質量發展階段^[1]。裝配式建筑具有節約資源、高效生產等優勢^[2]，但裝配式建筑在我國發展時間較短，施工技術和管理手段尚未成熟，存在著許多安全隱患。國外對裝配式建筑施工安全管理的研究已經形成了一套比較完善的體系，涵蓋從政策法規到實際操作的各個方面。這些研究成果可以為我國裝配式建筑的發展提供寶貴的借鑒和參考。

文獻計量分析是通過對學術文獻進行量化分析，以揭示研究領域發展規律的文獻分析方法^[3]。采用定量分析的形式，探究研究領域的發展趨勢、熱點問題和研究者合作情況等。因此，采用文獻計量分析的方法，總結和學習國內外裝配式建筑施工安全的研究思路和研究結論，有利于降低裝配式建筑施工安全風險，促進裝配式建筑高質量發展。

1 數據來源及發文量趨勢

1.1 數據來源與收集

以中國知網（CNKI）和Web of Science（WOS）核心合集為數據庫，對裝配式建筑施工安全的相關文獻進行分析。在CNKI和WOS中分別以“裝配式建筑”“施工安全”和“Prefabricated Construction”“Construction Safety”為關鍵詞，對2015—2023年的國內外文獻進行檢索，經過人工篩選除去國際會議論文、報道及與研究角度不符的相關文獻，共檢索到中文文獻317篇、外文文獻70篇，共計387篇。

1.2 發文量趨勢

以年為單位，按照發文年度，統計每年發文量，對檢索文獻進行總體發文趨勢分析。合并相近詞匯，最終得到2015—2023年國內外裝配式建筑施工安全發文量趨勢圖，如圖1所示。

2016年，陳偉等^[4]發表了裝配式建筑工程施工安全灰色聚類測評模型文獻后，此后三年內國內發文量急劇增加，這與2016年國家開始政策性推廣裝配式建筑有關。近5年該領域研究熱度持續升溫。其中2018—2022年中文發文量增長迅猛，而英文文獻發文量較少，增長趨勢稍微緩慢。

2 研究方法

采用共詞分析法計量方法梳理裝配式建筑施工安全的研究成果。結合CiteSpace和VOSviewer計量工具對樣本文獻的關鍵詞進行提取分析，可以提取出在文獻中頻繁共現的關鍵詞，從而揭示出研究領域的熱點問題、關鍵主題和研究趨勢^[5]。

國內學者已將文獻計量工具運用于裝配式建筑施工安全研究領域^[6-7]，并對文獻的作者、發表期刊、機構合作情況以及文獻的共現詞、突現詞等外部特征進行了分析。除了分析這些外部特征，還需對文獻的內容進行深度挖掘，了解該領域研究成果之間存在的邏輯關系，構建該研究領域的知識框架。

3 結果分析

3.1 文獻的外部特征

3.1.1 發文機構及期刊類型

運用CiteSpace對統計樣本進行可視化分析，國內外裝配式建筑施工安全主要發文機構及中心度見表1。中心度大小表示在該領域的研究情況。在中文文獻發文機構和外文文獻發文機構中，發文量較高的均為高等院校，其中沈陽建筑大學管理學院和China Univ Min amp; Technol院校在該研究領域發文量最多。在中文文獻發文機構中可看出，國內企業在實際項目中也逐漸重視對裝配式建筑施工安全管理的研究。從整體研究看，我國高等院校在裝配式建筑施工安全研究中位于主導地位。

將關鍵詞數量設置為30，國內文獻共計節點N=180，連線E=37條；國外文獻共計節點N=82，連線E=64條，得到國內裝配式建筑施工安全研究機構合作網絡圖，如圖2所示。國外裝配式建筑施工安全研究機構合作網絡圖，如圖3所示。圖中圓圈大小代表關鍵詞頻次，圓圈越大，頻次越大。由圖2和圖3可知，裝配式建筑施工安全研究存在跨校合作、校企合作、企業合作的特點，這說明裝配式建筑同其他產業相比，技術要求更高，專業性更強，在理論研究過程中更加注重與實際工程項目的結合^[8]。

國內外裝配式建筑施工安全主要期刊分布見表2。從發文期刊上來看，該領域相關文獻發布的期刊相對分散。其中，《建筑安全》《陶瓷》《項目管理技術》及《中國安全科學學報》這4本期刊所發表的相關文獻占國內樣本數量的20%，其中研究內容主要集中于施工過程風險評價、施工安全影響因素研究及施工風險管控等方面。而外文文獻發表期刊相對集中，相關文獻主要集中在Buildings和Journal of Construction Engineering and Management等期刊。國外除了關注風險評價及影響因素，近幾年的研究中更加注重施工管理過程與BIM、IoT、AI等先進技術的結合^[9]。

3.1.2 研究作者及合作網絡分析

運用VOSviewer進行可視化分析，可得國內外裝配式建筑施工安全研究作者合作共現圖譜，如圖4所示。從國內作者合作共現圖譜中可以看出，整個領域中常春光為主要的參與者，而其他的作者之間的合作關系相對較小。對比WOS，發文量較多為Wang，且在外文文獻當中，作者之間聯系較為頻繁，合作關系比中文文獻中的作者更為復雜。

3.1.3 關鍵詞突現對比分析

關鍵詞突現是指在一段時間內發表的文章中最能代表文本內容的關鍵詞，橫線標記表示關鍵詞出現的起始時間和終止時間，橫線標記越長，說明該關鍵詞越熱門，起始時間越晚，意味著該研究方向越新^[10]。

國內外裝配式建筑施工安全突現詞見表3和表4。由表3可知，國內“風險管理”早在2015年已出現，這一時期國內對裝配式建筑的研究熱度開始升溫。隨著國家政策出臺與支持，該領域的研究逐漸深入，如“安全隱患”“安全評價”等表明國內學者對裝配式建筑施工安全的研究更加深入。近幾年研究熱點有“吊裝施工”和“風險評估”等，其中“吊裝施工”是近幾年該領域關注重點。

由表4可知，國外“safety performance（安全行為）”“BIM（建筑信息模型）”關鍵詞分別突現于2017年和2018年，近兩年國外學者已經對安全行為、建筑施工可視化展開了研究；隨著研究領域及視角的開拓，近幾年“simulation（仿真）”“technology（技術）”等研究內容逐漸成為關注熱點，更多學者將裝配式建筑施工與先進技術結合進行了研究。

3.2 裝配式建筑施工安全關鍵主題研究分析

2015年，Maryam等^[11]通過調查美國建筑業的傷亡率，探究出美國裝配式建筑施工中的安全問題和根本原因。同時指出在后續發展中應注重裝配式建筑在吊裝、儲存和永久安裝過程中結構的穩定性，以確保在高空場地組裝組件時墜落保護系統的安全，并制訂針對裝配式建筑的培訓計劃和標準。

將387篇文獻導入VOSviewer可視化軟件當中，調整相應參數值，將關鍵詞出現的最少次數設置為3，得到要選擇的關鍵詞數量為44個。對所得到的國內外裝配式建筑施工安全相關研究關鍵詞進行整合，最終提取出三個研究主題，國內外裝配式建筑施工安全相關研究主題匯總見表5。

3.2.1 裝配式建筑施工風險因素的識別

統計分析表明，高空墜落和起重傷害是裝配式建筑中最常見的事故類型^[12]。安全管理制度、施工政策環境條件是施工安全的根本影響因素^{[10，13-15]}；安全防護設施、安全檢測與保護技術是裝配式建筑施工安全的核心影響因素^[16]。Fard等^[11]分析了施工現場人的不安全行為、物的不安全狀態及不安全的環境三類影響施工安全的因素，同時對三類危險源交叉關聯情境進行了分析，判定出三者一旦發生重疊，極易引發安全事故。Wang等^[13]描述了基于元網絡分析的建筑工業化建設過程中利益相關方、風險變量、風險事件和項目目標的網絡建模，有利于分析出施工安全關鍵風險因素包括施工相關因素和設計相關因素兩大方面。Zhou等^[14]運用實際案例總結了塔式起重機安全系統的5個組成部分的特點，并確定了影響塔機安全的5個關鍵因素。

3.2.2 裝配式建筑施工安全等級的劃分

傳統的定性和定量評估方法已被用于裝配式建筑施工中的安全風險分析和評估。首先，通過盲數理論^[17]、事故因果關系理論、WSR方法^[18]、變權理論^[19]和模糊集理論^[20]等理論，從人員、材料、技術、管理和環境5個方面識別裝配式建筑施工安全風險評價指標，并建立了評價指標體系；其次，采用層次分析法^[21]、序關系分析法^[22]、結構熵權法^[21]等加權方法對評價指標進行權重分配；最后，采用灰色聚類法^[23]、改進逼近理想解排序法^[24]、支持向量機^[25]等定性和定量評價方法對風險進行評價，以確定裝配式建筑施工安全風險水平。

運用盲數理論和物元可拓法^[22]，創建裝配式建筑吊裝施工風險的綜合評估模型，并進一步構建改進的變權物元可拓模型^[9]，解決了裝配式建筑吊裝施工安全風險等級劃分時的模糊性問題。王靈智等^[26]采用博弈論思想，對序關系分析法確定的主觀權重及熵權法得到的客觀權重進行最優組合，最終確定綜合權重。而楊元元等^[27]以改進序關系分析法與反熵權法對主客觀權重進行線性最優組合來確定權重。同時，為避免研究的單一性，李樹天等^[28]引入云模型理論強調了模糊性和隨機性，范成偉等^[29]提出的后悔理論不僅能夠認識到決策信息的模糊性，又充分將決策者個人因素和管理因素對決策結果的影響考慮在內。然而，傳統方法無法對相關信息進行實時更新^[30]，也無法整合復雜系統建模中遇到的多狀態變量。貝葉斯網絡模型^[13]具有處理不確定性和及時更新信息的特點，可以解決上述方法的局限性。

3.2.3 裝配式建筑施工集成先進技術的安全管理

裝配式建筑具有施工方式不同，預制構件數量多，人機交互頻繁，對施工現場要求較高等特點，容易引發嚴重的安全事故風險^[31]。為了提高安全管理的有效性，部分學者提出結合建筑信息模型（BIM）^[32-33]、物聯網（IoT）^[34-35]和人工智能（AI）等技術，對存在的潛在風險提前預警，以實現施工過程的智能管理和監督。

施工安全的主要目的是防止事故發生^[36]。與傳統模式相比，BIM技術的干預可以提高施工效率，降低施工風險，降低成本。例如，Shen等^[33]基于本體論理論，直觀地顯示Revit軟件中的不安全因素和預控制措施，有效降低了管理人員的工作難度，提高了施工安全風險的管理水平。此外，物聯網智能數字技術在裝配式建筑施工安全管理中的應用，也可以提高安全管理效率^[34]。同時，數字孿生吊裝安全風險耦合模型將loT、BIM和安全風險分析等方法融合在一起，使吊裝現場與虛擬模型完成信息融合成為可能，實現了施工安全的可視化管理^[9]。

4 結語

通過梳理國內外文獻，得出以下結論：

①從文獻外部特征來看，自2017年起，裝配式建筑施工安全研究文獻發表數量呈現逐步上升趨勢，國外作者相對合作度更高。②國內外裝配式建筑施工安全的研究主題可以概括為三個，即裝配式建筑施工風險因素的識別、安全等級的劃分、集成先進技術的安全管理。③國外對裝配式建筑施工安全領域的研究更加深入。國內裝配式建筑施工安全風險管理與國外存在一定差距。國內研究主要存在以下兩個缺陷：一是未能及時獲取裝配式建筑施工過程中涉及的風險預警信息；二是難以整合和利用裝配式建筑施工經驗和知識體系。

依據文獻計量和現階段研究主題，提出三點未來研究建議，具體建議如下：①關注不同因素之間的交互耦合演變。在裝配式建筑施工風險概率研究方面，現有文獻大多側重于關鍵風險因素對事故的影響，而少有在系統層面進行進一步探討。在多項研究中，影響因素常設定為離散變量，這樣可能會導致一些細節信息的丟失，同時也可能會導致過擬合的問題。因此，可以在未來的研究中設定連續變量，以進一步提高裝配式建筑施工安全風險防范措施的準確性。②建立裝配式建筑施工安全的動態風險評估體系。現有的裝配式建筑安全風險評估研究主要側重于靜態時間和靜態條件下的風險。然而，這些研究往往忽視了不同因素之間的交互耦合演變，未能捕捉到不同施工階段風險的動態演變過程。同時，本文主要強調預控制措施，缺乏如何在風險事故發生期間管理的研究。在如何提高災害事件發生后的反應能力方面也存在一定研究差距。在未來的研究中可以對建筑安全彈性評估和與項目進度相一致的動態預測進行系統研究，制定應急戰略，及時有效地應對災害事件，從而提高應對災害的總體能力。③加強裝配式建筑與先進技術的結合。物聯網監控系統提高了數據的自動化收集和處理水平，并擴大了整個項目流程的管理可見性。未來的研究中可以關注可穿戴傳感設備和物聯網在持續收集、分析和監控建筑工人安全指標方面的潛在應用，以減少建筑工地的安全隱患和健康風險。同時在使用這些技術和方法進行風險預測和控制時，需要注意人工干預和反饋對參數的影響。如何將人為干預從風險監控中完全解放出來，實現自主性風險預測和控制系統是未來具有挑戰性的問題。

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收稿日期：2024-05-20

作者簡介：

王丹（1978—），女，博士，教授，博士研究生導師，研究方向：項目安全與風險管理。

馬玉美（通信作者）（1996—），女，研究方向：施工安全管理。