基于模糊理论的高层建筑施工安全评价研究

基于模糊理论的高层建筑施工安全评价研究

彭昭翔

广东省城规建设监理有限公司 广东省江门市 529000

摘要：随着社会经济腾飞，国内建筑业在近十年得到了的蓬勃发展，已建及在建高层建筑不断增多。但是高层施工过程中存在交叉作业、高空作业、建设周期长等危险因素，工地现场安全事故得不到有效控制，对国家和个人造成了不可挽回的损失。基于以上事故风险，现阶段对建筑企业来说，安全评价能在建设过程中发现危险源，减少危险因素，避免安全事故的发生，但是高层建筑并不适用于所有安全评价方法。

本文以江门市新会区嘉华骏景湾誉峰住宅小区工程为例，识别危险源，通过数学公式对各危险源进行量化，建立评价集因素集等，完成数学模型。然后根据AHP层次分析法和专家经验法确定评价集中各评价指标的权重。最后整合以上成果构建多级模糊评价体系，生成综合安全评价表，依据评价表对工程建设过程进行安全评价，得出结论。结果表明，此方法能够评估建设项目的总体风险，利用相关指标选择风险最低的施工办法。

关键词：高层建筑施工；AHP；安全评价；模糊综合评价

随着国内经济的持续发展，国家政策对于建筑业的有力倾斜，自2008年来近十年是国内建筑行业发展的黄金时段，建筑行业也逐渐发展壮大起来。但是曾经粗放管理，粗放发展的建筑行情已经在逐渐不适应国内如今的安全形势。2020年4月，国务院安委会印发了《全国安全生产专项整治三年行动计划》，明确了2个专题实施方案、9个专项整治实施方案。中国共产党十九届五中全会上习近平总书记提出对于安全生产的重要论述，展现了国家领导人对于施工安全的高度重视。虽然国内外不断重视建筑施工的安全性，但是建筑业仍然是世界上最危险的工业部门之一，尽管仅占就业人数的7％左右，却占致命伤害的吗30-40％。全世界范围而言，在韩国，它占工作场所死亡比例为最高25.3％，第二为中国，只有煤炭开采业比建筑业更危险。

为了更好的保护施工人员生命财产安全和企业财产安全，保证施工过程中的安全生产对于国家及各建筑企业来说是重中之重。由于在高层建筑施工过程中存在高空作业和深基坑开挖等高风险作业方式，保证施工的安全性能是一个严峻的挑战。与中低层建筑相比，高层建筑施工中安全事故的发生率高得多，伤害也更严重。尤其在高空作业中跌落可能造成伤害和死亡，对于施工人员来说，跌落物体的撞击一直是威胁。不仅于此，高层建筑施工存在众多复杂多变的危险危害因素，一旦相关施工人员和安全管理人员没有及时发现或处理这些危险危害因素，很有可能发生安全事故。为了保证作业人员人身财产安全和社会企业的经济效益，提高高层建筑施工过程中的安全性成为当务之急。

1确定模糊层次分析评价模型

模糊综合评价法是一种基于模糊数学理论的综合评价方法，它可以通过参照模糊理论的优势做出合理的估计，并能够处理具有模糊多变性的复杂问题。模糊综合评价法的基本思想是确定评价要素，最后确定隶属度和权重，使用权重矩阵和隶属度矩阵获得安全评价结果，并根据安全评价结果进行分析。该方法简单易行，可以根据安全评价结果合理地分析复杂的实际问题并给出改进方向。结合以上而言，高层建筑具有一定的的技术难度要求、特殊的施工条件和复杂的施工工序，因此在施工过程中应用常见的安全评价方法进行评价存在一定的局限性。因此，本文采用了一种基于模糊理论的模糊综合评价方法来对建筑安全性进行安全评价。它在高层建筑施工的安全评价过程中，既考虑了高层建筑施工中复杂多变的影响因素又兼顾各子指标对隶属指标的影响程度，大大减少了主观因素对评价造成的影响，使得评价结果更为合理。

2计算评价指标权重

本文采用AHP层次分析法来确定各项评价指标的权重，能够科学客观的量化评价体系中各个指标对于被评价工程项目的影响程度。

2.1项目概述

江门市新会区嘉华骏景湾誉峰住宅小区工程，位于广东省江门市新会区碧桂园南湖郡南侧地块，文华路西侧，文德路东侧；总建筑面积133761㎡，其中地下室建筑面积33866㎡，高层住宅建筑高度为78.3m～97.5m。本工程包括10栋住宅，层数为26～32层，建筑类别为一类高层住宅。

2.2建立层次结构模型

首先对主要影响要素按照影响程度进行等级划分。一般根据常规统计会把主要影响因素划分为三个层级，分别为准则层（目标层），中间层(准则层或指标层)、最底层（因素层）。建立层次结构后在对各个层级进行分析。其次将高层建筑施工安全评价体系中的指标选择原则和嘉华骏景湾誉峰住宅小区建设项目相结合进行实例分析，建立多层次递阶结构如下图5-1所示。

由图5-1可知在层次结构中高层建筑施工安全评价指标体系为目标层（最高层）。一级指标分为四种分别为人的因素B1、环境的因素B2、物的因素B3以及管理的因素B4；二级隶属子指标分别为个人技术水平C1、个人的安全态度C2至定期安全会议C15。

图1递阶层次图

其次利用层次分析法的相关方法和算式进行权重计算，给各级指标赋以权重值。

2.3建立层次结构判断矩阵并进行一致性检验

用专家打分的方式来确定指标的相对重要程度，因为要考虑到评价结果的准确性与客观性，所以邀请了10位专家进行评价。他们分别为项目负责人，技术专家和安全专家等从业人员。由于多位专家会得到不同的判断矩阵，本文的做法是分多轮来做，将上一轮的结果返回给专家参考，让其再进行一次赋权，直到两轮结果完全或基本一致，就结束。经过多轮赋权后，依据标度表可以得出表1、表2、表3、表4、表5如下：

表1目标层判断矩阵

表2目标层分析结果表

表3人的因素指标判断矩阵

表 5-5 环境的因素判断矩阵

表 5 物的因素判断矩阵

表 6 管理的因素判断矩阵

表7二级指标分析结果表

由表1，表2，表3，表4，表5，表6可得各子指标特征向量和CI值如图5-8所示，以上各表结合表5-8利用方根法进行计算可得最大特征向量和CR值分别为：

W==,CR=0.017<0.1，具有满意的一致性。

==,CR=0.004<1,具有满意的一致性。

==,CR=0.000<1,具有满意的一致性。

==,CR=0.073<1,具有满意的一致性。

==,CR=0.062<0.1,就有满意的一致性。

综上所示，本文采用AHP层次分析法确定的权重分配合理，可以进行下一步集成运算。总体各级权重如表8所示

表8各级权重汇总表

3基于模糊理论的数学评价模型的安全评价

3.1建立评价集与确定隶属度

本文从人、环境、物、管理这四个方面来对高层建筑施工进行安全评价。

根据实际在建高层项目的实际情况及评价要求，将安全评价等级设置为五个安全等级，分别为：安全，比较安全，一般，比较危险，危险。评价集V={,,,},代表安全，代表比较安全，代表一般，代表比较危险，代表危险。

在嘉华骏景湾誉峰住宅小区建设项目的背景下，通过本人亲历建设项目全过程的观察和体会，包括采取问卷调查的方式来获得准确的评价指标隶属度，使评价量化得到合理的隶属度。本文共得到10位专家的评价意见，这10人有关人员包括项目施工负责人、监理工程师、安全员、施工员和质安监督员，分别来自江门市新会区骏景湾誉峰房地产开发有限公司、江门市建筑设计院有限公司、广东电白建设集团有限公司、广东省城规建设监理有限公司以及江门市新会区建设工程安全质量监督站。

如表8所示，列出了影响建筑施工安全的各指标因素的隶属度。表中带◆的表示专家评价结果。表中至分别表示安全，比较安全，一般，比较危险，危险。例如个人技术水平C1的专家评价结果为6人认为安全，两人认为比较安全，两人认为临界。

表8 评价指标隶属度确定表

3.2集成运算

（1）二级指标的综合评价指数

由表8可知人的因素B1的隶属度矩阵R1如下

R1=

由上表5-8可知二级指标人的因素B1的权重集合W1如下：

==

利用公式4-8进行集成运算可得二级指标人的因素综合评价指数Y1，Y1==

=

同理我们可知环境的因素B2的隶属度矩阵R2如下

R2=

二级指标环境的因素B2的权重集合W2如下：

==

进行集成运算可得二级指标环境的因素综合评价指数Y2，

Y2==

=

物的因素B3的隶属度矩阵R3如下

R3=

二级指标物的因素B3的权重集合W3如下：

==

集成运算可得二级指标物的因素综合评价指数Y3，

Y3==

=

管理的因素B4的隶属度矩阵R4如下

R4=

二级指标管理的因素B4的权重集合W4如下：

==

集成运算可得二级指标管理的因素综合评价指数Y4，

Y4=

=

=

（2）一级指标的综合评价指数

根据公式4-8可得一级指标的模糊综合评价指数Y，

Y=WR=

=

3.3结合AHP和模糊综合评价法的安全评价结果与分析

结合以往的实例和专家意见，为了进一步直观的看到安全评价等级，采取逐级递减的方式对安全等级进行量化。把代表安全的数字区间设定为100至88，代表比较安全的数字区间设定为88至76，代表一般的数字区间设定为76至64，代表比较危险的数字区间设定为64至52，代表危险的数字区间为52至0。则各等级所规定的参数列向量为C=,代表了各等级成绩区间的下界，表示了分界线。根据上文所得出的模糊综合评价指数，计算可得安全评价结果为YC=P，式中P为一个实数，得分越高表示越安全。

（1）人的因素安全评价结果

=Y1C

=T

=93.50

由安全评价结果可知该项目施工过程中人员施工素质较高，很大程度上预防了安全事故的发生，未影响高层建筑施工的安全，需要继续保持。

（2）环境的因素安全评价结果

=Y2C

=T

=93.70

由安全评价结果可知该项目施工过程中施工环境保持良好，对周围自然环境也比较在意，很大程度上预防了安全事故的发生，未影响高层建筑施工的安全，需要继续保持。

（3）物的因素安全评价结果

=Y3C

=T

=86.19

由安全评价结果可知在高层建筑施工的过程中，有关施工设备和大型危险机械的安全控制并没有达到很好的效果，只有有关劳动防护用具的发放和使用达到了合理的效果。因此根据此评价结果，项目负责人应该严格的时刻注意物的因素对于项目安全建设的影响。

（4）管理的因素安全评价结果

=Y4C

=T

=88.40

由安全评价结果以及表5-9可知，管理的因素中安全培训和定期进行安全会议是安全合理的，但是安全检查和紧急应变计划却没有得到很好的评价，所以在工地现场有可能是安全人员流于形式进行例行检查，并没有很好的识别危险和预防事故的发生，或者对事故发生后的应变计划不重视，没有很好的进行有关预案。希望项目负责人吸取经验教训，更加认真负责，保证在建高层建筑的安全施工。

（5）总体项目的安全评价结果

P=YC

=T

=89.4408

由安全评价结果P可知总体在建高层建筑安全等级处于安全等级，但是数值接近第二等级比较安全。总体而言嘉华骏景湾誉峰住宅小区建设项目安全状态较好，但是也要继续保持注意各影响因素在施工现场的变化。有关领导和安全人员加强安全控制，完善有关安全制度和管理措施，预防事故的发生。

4结语

高层建筑施工本身是一个复杂的过程，受众多模糊可变危险危害因素的影响，采用出色合理的安全评价方法对工程建设项目的成功至关重要。本文通过采用合理科学的安全评价方法，可以有效地提高高层建筑施工过程的安全性。在评价结果的基础上，嘉华骏景湾誉峰住宅小区建设项目有关生产经营单位和承包商应让安全管理人员来注意环境和管理因素的影响。同时，安全管理人员应重视紧急应变计划的制定和实施，采取包括增加安全检查次数和增加安全设备的布置在内的措施，同时增强工人的安全意识并促进正确的安全行为。

参考文献：

[1] 王紫健. 江苏银行总部大厦超高层办公楼项目施工安全管理及对策研究[D].东南大学,2019.

[2] 訾敬岩. 基于故障树和贝叶斯网络的建筑施工安全风险预测[D].上海应用技术大学,2019.