一种装配式建筑施工安全风险评估方法与流程

1.本发明涉及装配式建筑施工安全风险评估技术领域，具体地，涉及一种装配式建筑施工安全风险评估方法。


背景技术：

2.装配式建筑较传统建筑，自身具有施工周期短，建筑质量高，节能环保的优点；装配式建筑采用标准化设计、构件工厂化生产、机械装配化施工、信息化管理的流程；尤其是在其施工阶段，主要采用构件预制、现场拼接安装的特殊施工工艺，这也直接决定了装配式建筑相比传统建筑在施工过程中风险因素更加多元化，因此装配式建筑施工过程中的风险因素更不容忽视。施工过程是整个工程项目的最核心、最复杂阶段，涉及要素主要包括人、材料、机械、管理、环境等要素，人的因素方面主要体现在工程项目的实施依赖较为庞大的技术从业人员完成，加上施工现场复杂的环境，这样就使得人员的安全存在较大的潜在风险；材料因素方面，由于装配式建筑的部件生产是在预制厂里生产完成，在运往现场的途中有潜在的质量风险与成本风险；设备因素方面，在构件装配的过程中需要依赖大量的机器设备，机械装配效率直接决定了项目的工期，工期也是潜在风险；管理因素方面，施工过程中管理的核心是协调，有效的管理机制不仅影响项目的质量，对项目的工期、信息的及时沟通交流也很大的影响，因此信息也是潜在的风险；环境因素方面，主要是对建筑市场波动与需求者对装配式建筑认知而言，这些因素构成了装配式建筑的环境潜在风险。研究装配式建筑施工阶段风险评估，一方面有利于实现装配式项目施工过程中的关键目标，可以推动装配式建筑发展，另一方面为装配式项目全寿命周期中其他阶段的风险管控提供参考。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种装配式建筑施工安全风险评估方法，提高装配式建筑施工安全风险评估的准确度。
4.为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：一种装配式建筑施工安全风险评估方法，具体包括以下步骤：
5.(1)通过现场实地考察和先验知识初步确定影响装配式建筑施工安全的指标属性、对应的装配式建筑施工的风险等级评分和改进措施；
6.(2)将步骤(1)初步确定的影响装配式建筑施工安全的指标属性作为改进主成分分析算法的输入，经过改进的主成分分析算法计算得到影响装配式建筑施工安全风险评估的主要指标属性；
7.(3)通过改进的层次分析法计算主要指标属性的权重；
8.(4)将步骤(2)中的主要指标属性及对应权重、对应的装配式建筑施工的风险等级和改进措施作为案例推理算法的输入，求取当前案例与案例推理算法中案例库所有案例的相似度，若相似度最大的案例相似度值大于预先设定的阈值，则将该案例的评价等级作为影响装配式建筑施工安全的风险评价结果；
9.(5)若步骤(4)求取相似度值均小于预先设定的阈值，则将步骤(2)中的主要指标属性及步骤(3)中的权重作为模糊综合分析法的输入，输出为装配式建筑施工安全风险评估结果，并将该装配式建筑施工安全风险评估结果作为新案例输入到案例推理算法中的案例库中。
10.进一步地，步骤(1)中影响装配式建筑施工安全的指标属性包括：从业人员身心健康状况、操作人员安全意识、施工人员技术水平、操作员违章作业情况、操作员超负荷施工情况、管理人员的管理水平、施工复杂程度、机械设备的选择、起重设备故障、设备磨损及老化程度、设备定期检查及养护、智能监测设备及技术、施工工作区域的安全性、专业装配设备的运维、临时支撑体系等安全防护处理技术存在缺陷、预制构件的吊装设备的附着措施等存在施工工艺缺陷、预制构件的组装和关键部位的处理等存在施工技术缺陷、施工组织设计及专项施工方案、安全技术规范和操作规程、安全技术交底、施工现场能见度、施工人员作业区域狭窄、脚手架搭设的安全性、施工现场安全警示牌配置完备性、施工现场杂乱程度、季节影响、安全管理机构及制度的建立与执行情况、对装配式施工的安全教育及培训情况、管理人员现场风险管理能力、安全防护管理水平、事故预防及应急处理水平、事故隐患整改情况。
11.进一步地，步骤(2)具体包括如下子步骤：
12.(2.1)对输入的指标属性进行均值化处理并计算均值化的协方差其中，x
ij
表示第i个样本第j个指标属性，表示第j个指标属性的均值，n表示指标属性的数量，j表示n的索引，y
ij
表示经均值化处理的第i个样本第j个指标属性，n表示样本数量，i表示n的索引，表示样本中第j个指标属性所占比重，
13.(2.2)将均值化处理的指标属性作为主成分，计算每个指标属性的评分fj＝u
1jy1j
+u
2jy2j
+
…
+u
njynj
；
14.(2.3)将指标属性的评分由高到低进行排序，将指标属性的评分超过0.85的作为主要指标属性。
15.进一步地，所述主要指标属性包括：脚手架搭设的安全性、施工人员技术水平、预制构件的组装和关键部位的处理等存在施工技术缺陷、管理人员的管理水平、专业装配设备的运维、操作人员安全意识、施工现场能见度、预制构件的吊装设备的附着措施等存在施工工艺缺陷、设备定期检查及养护、临时支撑体系等安全防护处理技术存在缺陷、管理人员现场风险管理能力、事故预防及应急处理水平、安全管理机构及制度的建立与执行情况。
16.进一步地，步骤(3)包括如下子步骤：
17.(3.1)根据第p个主要指标属性与第q个主要指标属性的重要性比值g＝1,2,...,n，h＝1,2,...,n，p＝1,2,...,m，q＝1,2,...,m，计算最优传递矩阵d中的元素
其中，m表示主要指标属性的数量，p和q表示m的索引，n表示样本数量，g和h均表示n的索引；
18.(3.2)根据最优传递矩阵中的元素d
pq
求取拟优一致矩阵c中的元素
19.(3.3)求取拟优一致矩阵c的特征值，并找出最大特征值，计算特征值与最大特征值的比值，分别将比值作为对应主要指标属性的权重。
20.进一步地，步骤(4)中相似度的计算过程为：
[0021][0022][0023]
其中，s
t
表示新案例的第t个主要指标属性，ci表示案例库中第i个案例对应的所有指标属性，n表示案例库中的案例数量，m表示每个案例包含的指标属性数量，sim(s
t
,ci)表示新案例的第t个主要指标属性对应的相似度，ω
t
表示第t个主要指标属性对应的权重，sim(s
t
,ci)表示新案例与案例库中第i个案例对应的相似度。
[0024]
进一步地，步骤(4)中若相似度最大的案例相似度值大于预先设定的阈值，判断相似的案例是否符合新案例，若符合则进行案例重用，若不符合则对当前案例进行案例调整和修改，直到修正后的案例符合新案例标准，进行案例重用，从求解后的案例中得到当前装配式建筑施工的风险等级及相应的改进措施。
[0025]
进一步地，步骤(5)中装配式建筑施工安全风险评估结果为：
[0026]bz
＝wz*rz，
[0027]
其中，bz表示第z个影响装配式建筑施工安全风险因素的评估结果，wz表示第z个影响装配式建筑施工安全风险因素的对应主要指标属性权重的集合，rz表示第z个影响装配式建筑施工安全风险因素的风险等级评分。
[0028]
进一步地，所述影响装配式建筑施工安全风险因素分为：人为因素、设备因素、技术因素、环境因素、管理因素。
[0029]
进一步地，所述人为因素中包括的主要指标属性为：施工人员技术水平、管理人员的管理水平、操作人员安全意识，所述设备因素中包括的主要指标属性为：专业装配设备的运维、设备定期检查及养护，所述技术因素中包括的主要指标属性为：临时支撑体系等安全防护处理技术存在缺陷、预制构件的吊装设备的附着措施等存在施工工艺缺陷、预制构建的组装和关键部位的处理等存在施工技术缺陷，所述环境因素中包括的主要指标属性为：施工现场能见度、脚手架搭设的安全性，所述管理因素包括的主要指标属性为：安全管理机构及制度的建立与执行情况、管理人员现场风险管理能力、事故预防及应急处理水平。
[0030]
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明装配式建筑施工安全风险评估方法采用更加科学的方法确定装配式建筑施工安全风险指标集及对应权重信息，降低了传统人工确定指标权重的不确定性，并采用案例推理算法寻找相似案例，极大的加强了装配式建筑施工安全风险评估的准确性，最后的采用模糊综合分析方法给出安全风险评估结果，可以科学的指出装配式建筑施工过程中存在的安全隐患，并为其改进提供理论依据。
附图说明
[0031]
图1为本发明智能装配式建筑施工安全风险评估方法的流程图。
具体实施方式
[0032]
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地解释说明。
[0033]
如图1为本发明智能装配式建筑施工安全风险评估方法的流程图，该装配式建筑施工安全风险评估方法具体包括如下步骤：
[0034]
(1)通过现场实地考察和先验知识初步确定影响装配式建筑施工安全的指标属性、对应的装配式建筑施工的风险等级评分和改进措施；本发明中影响装配式建筑施工安全的指标属性包括：从业人员身心健康状况、操作人员安全意识、施工人员技术水平、操作员违章作业情况、操作员超负荷施工情况、管理人员的管理水平、施工复杂程度、机械设备的选择、起重设备故障、设备磨损及老化程度、设备定期检查及养护、智能监测设备及技术、施工工作区域的安全性、专业装配设备的运维、临时支撑体系等安全防护处理技术存在缺陷、预制构件的吊装设备的附着措施等存在施工工艺缺陷、预制构件的组装和关键部位的处理等存在施工技术缺陷、施工组织设计及专项施工方案、安全技术规范和操作规程、安全技术交底、施工现场能见度、施工人员作业区域狭窄、脚手架搭设的安全性、施工现场安全警示牌配置完备性、施工现场杂乱程度、季节影响、安全管理机构及制度的建立与执行情况、对装配式施工的安全教育及培训情况、管理人员现场风险管理能力、安全防护管理水平、事故预防及应急处理水平、事故隐患整改情况。
[0035]
(2)由于步骤(1)中影响装配式建筑施工安全的指标属性繁多、相关性高，不宜直接采用如此多的指标属性进行装配式建筑施工安全风险评价，通过改进的主成分分析方法去掉冗余指标以减少指标之间的相关性，进而得到比较精准完整的评价指标，因此，将步骤(1)初步确定的影响装配式建筑施工安全的指标属性作为改进主成分分析算法的输入，经过改进的主成分分析算法计算得到影响装配式建筑施工安全风险评估的主要指标属性，具体包括如下子步骤：
[0036]
(2.1)对输入的指标属性进行均值化处理并计算均值化的协方差其中，x
ij
表示第i个样本第j个指标属性，表示第j个指标属性的均值，n表示指标属性的数量，j表示n的索引，y
ij
表示经均值化处理的第i个样本第j个指标属性，n表示样本数量，i表示n的索引，表示样本中第j个指标属性所占比重，
[0037]
(2.2)将均值化处理的指标属性作为主成分，计算每个指标属性的评分fj＝u
1jy1j
+u
2jy2j
+
…
+u
njynj
；
[0038]
(2.3)将指标属性的评分由高到低进行排序，将指标属性的评分超过0.85的作为主要指标属性。本发明中的主要指标属性包括：脚手架搭设的安全性、施工人员技术水平、预制构件的组装和关键部位的处理等存在施工技术缺陷、管理人员的管理水平、专业装配
设备的运维、操作人员安全意识、施工现场能见度、预制构件的吊装设备的附着措施等存在施工工艺缺陷、设备定期检查及养护、临时支撑体系等安全防护处理技术存在缺陷、管理人员现场风险管理能力、事故预防及应急处理水平、安全管理机构及制度的建立与执行情况。
[0039]
(3)通过改进的层次分析法计算主要指标属性的权重，以降低权重的计算误差，具体包括如下子步骤：
[0040]
(3.1)根据第p个主要指标属性与第q个主要指标属性的重要性比值g＝1,2,...,n，h＝1,2,...,n，p＝1,2,...,m，q＝1,2,...,m，计算最优传递矩阵d中的元素其中，m表示主要指标属性的数量，p和q表示m的索引，n表示样本数量，g和h均表示n的索引；
[0041]
(3.2)根据最优传递矩阵中的元素d
pq
求取拟优一致矩阵c中的元素
[0042]
(3.3)求取拟优一致矩阵c的特征值，并找出最大特征值，计算特征值与最大特征值的比值，分别将比值作为对应主要指标属性的权重。
[0043]
(4)将步骤(2)中的主要指标属性及对应权重、对应的装配式建筑施工的风险等级和改进措施作为案例推理算法的输入，求取当前案例与案例推理算法中案例库所有案例的相似度，若相似度最大的案例相似度值大于预先设定的阈值，则将该案例的评价等级作为影响装配式建筑施工安全的风险评价结果，具体地，若相似度最大的案例相似度值大于预先设定的阈值，判断相似的案例是否符合新案例，若符合则进行案例重用，若不符合则对当前案例进行案例调整和修改，直到修正后的案例符合新案例标准，进行案例重用，从求解后的案例中得到当前装配式建筑施工的风险等级及相应的改进措施。
[0044]
本发明中相似度的计算过程为：
[0045][0046][0047]
其中，s
t
表示新案例的第t个主要指标属性，ci表示案例库中第i个案例对应的所有指标属性，n表示案例库中的案例数量，m表示每个案例包含的指标属性数量，sim(s
t
,ci)表示新案例的第t个主要指标属性对应的相似度，ω
t
表示第t个主要指标属性对应的权重，sim(s
t
,ci)表示新案例与案例库中第i个案例对应的相似度。
[0048]
(5)若步骤(4)求取相似度值均小于预先设定的阈值，则将步骤(2)中的主要指标属性及步骤(3)中的权重作为模糊综合分析法的输入，输出为装配式建筑施工安全风险评估结果，并将该装配式建筑施工安全风险评估结果作为新案例输入到案例推理算法中的案例库中；本发明中装配式建筑施工安全风险评估结果为：
[0049]bz
＝wz*rz，
[0050]
其中，bz表示第z个影响装配式建筑施工安全风险因素的评估结果，wz表示第z个影响装配式建筑施工安全风险因素的对应主要指标属性权重的集合，rz表示第z个影响装配
式建筑施工安全风险因素的风险等级评分。影响装配式建筑施工安全风险因素分为：人为因素、设备因素、技术因素、环境因素、管理因素；人为因素中包括的主要指标属性为：施工人员技术水平、管理人员的管理水平、操作人员安全意识，所述设备因素中包括的主要指标属性为：专业装配设备的运维、设备定期检查及养护，所述技术因素中包括的主要指标属性为：临时支撑体系等安全防护处理技术存在缺陷、预制构件的吊装设备的附着措施等存在施工工艺缺陷、预制构建的组装和关键部位的处理等存在施工技术缺陷，所述环境因素中包括的主要指标属性为：施工现场能见度、脚手架搭设的安全性，所述管理因素包括的主要指标属性为：安全管理机构及制度的建立与执行情况、管理人员现场风险管理能力、事故预防及应急处理水平。
[0051]
实施例
[0052]
以sh某装配式建筑施工项目为例，其装配式建筑施工安全风险评估方法具体如下：
[0053]
(1)从人为因素、设备因素、技术因素、环境因素、管理因素五个方面通过现场实地考察和先验知识初步确定影响装配式建筑施工安全的指标属性；
[0054]
(2)将步骤(1)初步确定的影响装配式建筑施工安全的指标属性作为改进主成分分析算法的输入，经过改进的主成分分析算法计算得到影响装配式建筑施工安全风险评估的主要指标属性，具体包括如下子步骤：
[0055]
(2.1)对输入的指标属性进行均值化处理并计算均值化的协方差其中，x
ij
表示第i个样本第j个指标属性，表示第j个指标属性的均值，n表示指标属性的数量，j表示n的索引，y
ij
表示经均值化处理的第i个样本第j个指标属性，n表示样本数量，i表示n的索引，表示样本中第j个指标属性所占比重，
[0056]
(2.2)将均值化处理的指标属性作为主成分，计算每个指标属性的评分fj＝u
1jy1j
+u
2jy2j
+
…
+u
njynj
；
[0057]
(2.3)将指标属性的评分由高到低进行排序，将评分超过0.85的作为主要指标属性，结果如表1所示：
[0058]
表1装配式建筑施工安全评价指标属性
[0059]
[0060][0061]
(3)通过改进的层次分析法计算主要指标属性的权重，具体包括如下子步骤：
[0062]
(3.1)根据第p个主要指标属性与第q个主要指标属性的重要性比值g＝1,2,...,n，h＝1,2,...,n，p＝1,2,...,m，q＝1,2,...,m，计算最优传递矩阵d中的元素其中，m表示主要指标属性的数量，p和q表示m的索引，n表示样本数量，g和h均表示n的索引；
[0063]
(3.2)根据最优传递矩阵中的元素d
pq
求取拟优一致矩阵c中的元素
[0064]
(3.3)求取拟优一致矩阵c的特征值，并找出最大特征值，计算特征值与最大特征值的比值，分别将比值作为对应主要指标属性的权重，表2给出了装配式建筑施工安全评估的主要指标属性的权重：
[0065]
表2装配式建筑施工安全评价主要指标体系的权重
[0066]
[0067][0068]
(4)将步骤(2)中的主要指标属性及对应权重、对应的装配式建筑施工的风险等级和改进措施作为案例推理算法的输入，求取当前案例与案例推理算法中案例库所有案例的相似度，若相似度最大的案例相似度值大于预先设定的阈值，则将该案例的评价等级作为影响装配式建筑施工安全的风险评价结果；
[0069]
(5)若步骤(4)求取相似度值均小于预先设定的阈值，则将步骤(2)中的主要指标属性及步骤(3)中的权重作为模糊综合分析法的输入，输出为装配式建筑施工安全风险评估结果，并将该装配式建筑施工安全风险评估结果作为新案例输入到案例推理算法中的案例库中。
[0070]
具体地，本实施例通过调查问卷的方式向工程项目的相关专家进行问卷调查，专家人员的选取是经过严格筛选的，分别从建设单位、施工单位、监理单位从事安全工作的部长以上级别的人员中选取了10位专家，结合项目安全管理现状真实情况进行了打分，模糊综合评价等级集合如表3所示：
[0071]
表3模糊综合评价等级集合
[0072][0073][0074]
对上述主要指标属性进行归一化处理，得到模糊矩阵，具体地：
[0075]
人为因素的判断矩阵
[0076]
设备因素的判断矩阵
[0077]
技术因素的判断矩阵
[0078]
环境因素的判断矩阵
[0079]
管理因素的判断矩阵
[0080]
由表3可以得到装配式建筑施工安全评价影响因素的权重矩阵表示为：
[0081]
人为因素的权重矩阵w1＝(0.2319,0.0702,0.0625)，
[0082]
设备因素的权重矩阵w2＝(0.0638,0.0268)，
[0083]
技术因素的权重矩阵w3＝(0.022,0.0388,0.1503)，
[0084]
环境因素的权重矩阵w4＝(0.0478,0.2423)，
[0085]
管理因素的权重矩阵w5＝(0.011,0.0167,0.0159)，
[0086]
装配式建筑施工安全风险评估结果为：
[0087]bz
＝wz*rz，
[0088]
其中，bz表示第z个影响装配式建筑施工安全风险因素的评估结果，wz表示第z个影响装配式建筑施工安全风险因素的对应主要指标属性权重的集合，rz表示第z个影响装配式建筑施工安全风险因素的风险等级评分，经过计算可以得到：
[0089][0090][0091][0092][0093][0094]
主要指标属性综合评价过程如下：
[0095][0096]
将装配式建筑施工安全风险评估结果对应到预警级别来分析，可知，人为因素为轻警，设备因素为轻警，环境因素为重警，技术因素为中警，管理因素为中警，对整个项目的评价得分析可知，该工程项目最终评价结果为中警。
[0097]
针对评价结果制定相应的改进措施，该项目处于中警状态，评价结果不是很理想，应制定相关措施提高该项目的管理水平。从上分析可知，环境因素评价为重警，技术因素设管理因素评价结果为中警，所以需要对环境，技术和管理等方面制定改进措施：
[0098]
环境方面，要加强对沟、坑、槽和深基础周边的安全防护，避免出现人员伤亡，造成安全事故。对于交叉作业要提前做好工作计划，尽量避免多项工作交叉进行的情况。施工现场的环境要做到便于施工的进行，照明等要满足施工的使用要求，确保施工安全。施工过程中要及时关注季节变化，尤其是夏季和冬季出现大雨和降雪的情况时，要做好安全防护措施。
[0099]
技术方面，要完善安全技术规范和操作规程，重视技术的使用规范。要根据工程的特点、施工的环境等做好施工组织设计及专项施工方案，对于施工用电、起重吊装作业、边坡施工等专业性较强项目应单独编制专项施工方案；在进行安全技术交底时要结合施工作业场所状况、特点、工序，对危险因素、施工方案、规范标准、安全操作规程和应急措施进行交底；加强对危险源的排查和控制，将安全隐患及时消灭在萌芽状态。对可能出现高处坠落、物体打击、坊塌、触电、中毒以及其他群体伤害的重大危险源和重大环境因素应当制定
有针对性的应急救援预案，并对施工现场易发生重大安全事故的部位和环节进行监控，设置重大危险源公示牌；做好四新技术的全面培训指导与交底工作，减少因缺乏使用经验或操作不熟练而导致的建筑施工安全事故。
[0100]
管理方面，要建立起有效的安全生产预警机制，建立健全施工安全管理机构及岗位的设置，设立安全预警相关部门或者组织，负责施工项目预警指标的数据统计和整理，结果的评价与预测，并发布预警信息等工作。建立健全安全管理制度，加强对施工人员安全教育与培训，加强对安全生产的定期检查等。
[0101]
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。