【摘要】在傳統(tǒng)層次分析法的基礎(chǔ)上，對常用建筑結(jié)構(gòu)加固方案進行了詳細的技術(shù)經(jīng)濟分析，重新建立了開放性的加固方案評價指標體系，融合利用層次單排序和指數(shù)標度的改進權(quán)重確定方法、基于指數(shù)標度的評價值賦值法，建立了改進的層次分析方法的基本構(gòu)架，分階段多步驟地對結(jié)構(gòu)加固方案進行評價優(yōu)選。
　　關(guān)鍵詞：層次分析法；建筑結(jié)構(gòu)；方案優(yōu)選
　　
　　1引言
　　建國以來，特別是改革開放以后，隨著經(jīng)濟建設(shè)的迅猛發(fā)展，我國建筑業(yè)也有了飛速發(fā)展。近年來，在新建房屋不斷增加的同時，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的維護和加固也引起了工程界的廣泛重視。加固學(xué)就是隨著房屋結(jié)構(gòu)學(xué)的發(fā)展而發(fā)展起來的，有新建就有加固。有資料指出工業(yè)發(fā)達國家建設(shè)總投資的40%以上用于原有建筑的維修和加固，不足用于新建筑的建設(shè)。如此一來，如何合理設(shè)計加固方案是關(guān)鍵。因為相同的設(shè)計任務(wù)，可以有多種不同的設(shè)計方案，所以必須從所有方案中選用最優(yōu)最合理的方案。也就是說，在任何情況下，“擇優(yōu)錄用”是人們遵循的原則。因此對加固方案進行優(yōu)化評價就顯得尤為重要。本文在傳統(tǒng)層次分析法的基礎(chǔ)上，對常用建筑結(jié)構(gòu)加固方案進行了詳細的技術(shù)經(jīng)濟分析，重新建立了開放性的建筑結(jié)構(gòu)加固方案評價指標體系，融合利用層次單排序和指數(shù)標度的改進權(quán)重確定方法、基于指數(shù)標度的評價值賦值法，建立了改進的層次分析方法的基本構(gòu)架，分階段多步驟地對建筑結(jié)構(gòu)加固方案進行評價優(yōu)選。
　　2傳統(tǒng)層次分析法及其不足
　　2.1傳統(tǒng)層次分析法
　　結(jié)構(gòu)工程加固系統(tǒng)是一個相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，影響因素眾多，其設(shè)計必須滿足安全性、經(jīng)濟性和可行性這三個基本要求，對于市區(qū)工程環(huán)境保護及文明施工也是十分重要。層次分析法就是根據(jù)加固方案的基本要求選擇指標，構(gòu)造層次模型通過確定評定原則構(gòu)造判斷矩陣然后對層次單排序、總排序來評價加固方案的優(yōu)劣性的方法。
　　2.2傳統(tǒng)層次分析法存在的不足
　　層次總排序等步驟來計算各層次評價指標的相對權(quán)重以及各層次評價指標對總目標的組合權(quán)重，從而得出不同方案的綜合評價排序。該方法有系統(tǒng)、靈活、簡潔的優(yōu)點。但通過長期的使用和分析，發(fā)現(xiàn)其存在一些缺點：
　　（1）評價指標體系的建立往往是在方案已經(jīng)成型之后，這就產(chǎn)生了問題到底該由誰來確定指標體系里的評價指標從實例來看，一般情況下多為制作delphi專家調(diào)查表的人確定。這就隱含了一個矛盾：制作專家問訊表的人在專業(yè)上無法代替專家，但他先入為主的替專家確定了評價指標體系，專家僅能在他制定的框架之下做出判斷，很難說這種判斷的結(jié)果是完全反映了專家本人的意見。
　　（2）采用層次分析法對方案評價往往是在方案擬定之后，而方案的制定往往是分階段的，如何更好的將層次分析法所得到的信息，階段性的提供給方案的設(shè)計者。
　　（3）檢驗判斷矩陣是否具有一致性非常困難。因為需要計算判斷矩陣的最大特征根。
　　（4）傳統(tǒng)的層次分析法在建立判斷矩陣時多采用級標度，這種標度存在傳遞性差、判斷矩陣與思維一致性不等價等缺點。有沒有一種改進的標度能更準確的反映專家的意見呢？
　　3改進層次分析法
　　3.1層次分析法改進的思路
　　（1）層次分析法流程的改進
　　加固方案的設(shè)計一般可以分為①方案構(gòu)思階段②方案初步設(shè)計階段③方案詳細設(shè)計階段，傳統(tǒng)的層次分析法一般將方案的評價和比選放在③階段之后。而筆者認為可以將層次分析法的幾個步驟分開來，依次介入方案設(shè)計的三個階段:在方案設(shè)計的①階段可以進行評價指標的初選，并將初選結(jié)果反饋給方案設(shè)計者。在方案設(shè)計的②階段，根據(jù)設(shè)計的情況最終確定指標構(gòu)成，然后由專家確定各指標的權(quán)重，并將結(jié)果反饋給方案設(shè)計者。在方案設(shè)計的③階段，獲取各備選方案的詳細信息，對各個方案的各項指標進行評價，確定評價值。最后由評價值和指標權(quán)重綜合得到各備選方案的綜合價值系數(shù)。
　　這樣做的好處體現(xiàn)在:①專家了解各備選方案的由來，可以做出準確的評價。②專家意見階段性的反饋可以對方案設(shè)計者起到指導(dǎo)作用。③評價指標由專家選擇，最大程度的體現(xiàn)了專家的意志。
　　（2）一致性檢驗的改進
　　一致性檢驗是層次分析法的核心，為了繞開一致性檢驗，先后產(chǎn)生了最優(yōu)傳遞矩陣法和三標度法，但是都被證明在理論上存在缺陷。本文將在分析判斷矩陣產(chǎn)生非一致性的原因之后，建立新的排序方法。
　　（3）引入指數(shù)標度
　　最常見的1~9級標度存在著諸多不足，指數(shù)標度則很好的解決了1~9級標度所帶來的問題。
　　3.2與方案設(shè)計階段相適應(yīng)的評價策略
　　加固方案設(shè)計一般可粗略地分為方案構(gòu)思、初步設(shè)計和詳細設(shè)計等階段，不同的設(shè)計階段具有不同的特點，因而在不同的設(shè)計階段需要采用不同的評價策略。
　　（1）方案構(gòu)思階段的評價策略
　　在方案構(gòu)思階段中所得的原理方案，由于信息量不足，因而進行評價應(yīng)注意以下的特點:
　　①因為方案尚未成型，所以此階段的評價可以認為是預(yù)評價。從另外一個角度而言就是找出方案設(shè)計的重點，對方案設(shè)計起到引導(dǎo)作用。
　　②由于信息量不足，在這個階段中所建立的評價指標中一般不要確定加權(quán)系數(shù)，而把這些評價指標的重要性取得大致接近。因此，可將不太重要的性能參量先不考慮，而集中精力考慮那些重要的、基本的要求項目。
　　③評價項目中應(yīng)包含技術(shù)、費用和安全等三方面的基本內(nèi)容。盡管在這個階段還不可能得到成本方面的定量信息，但至少應(yīng)從定性方面加以考慮。這個階段中，評價指標的總數(shù)不宜過大，應(yīng)抓住重點，一般應(yīng)選取6~8個為宜。
　　（2）方案初步設(shè)計階段的評價策略
　　同一目標可以用不同的具體設(shè)計來實現(xiàn)。同時，轉(zhuǎn)入初步設(shè)計階段時，可能存在不止一個方案設(shè)計思路，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段可能出現(xiàn)多種方案。在對這些初步方案進行評價時，因為其較方案設(shè)計思路具體化了，所以在評價上更為細化。
　　①在初步設(shè)計階段，技術(shù)性能和經(jīng)濟性能通常都是分開進行評價。
　　②在初步設(shè)計階段，臨時輔助構(gòu)件、施工方法和工序等都基本上確定，根據(jù)信息量水平的不同，評價指標體系的進一步完善。
　　③由于評價指標都已完全確定，可以進行進一步的專家咨詢，確定各個指標的權(quán)重。
　　④由于在詳細設(shè)計階段中還需考慮其他一些因素，設(shè)計方案還會有所改動。因此，在方案初步設(shè)計階段進行評價時，除了明顯有重大缺陷而又無法改進的方案或者總體上的價值太差的方案外，一般不輕易剔除設(shè)計方案。
　　（3）方案詳細設(shè)計階段的評價策略
　　詳細設(shè)計階段的設(shè)計評價是對施工方案的總評價。在初步設(shè)計階段得到專家的意見反饋以后，方案進一步細化，這一階段的信息比較充分，可以進行細化的評價。
　　3.3評價指標體系的建立
　　（1）指標體系框架的建立
　　對于施工方案的選擇，不同的決策者會根據(jù)企業(yè)的設(shè)備情況、資源以及自己的偏好等因素得出不同的結(jié)果。因而施工方案多目標評價決策指標體系要盡可能涵蓋施工方案多目標評價決策中的各種因素。然而，施工方案設(shè)計是一個創(chuàng)造性的過程，粗略地可以分為方案構(gòu)思、初步設(shè)計、詳細設(shè)計三個階段，不同的設(shè)計階段設(shè)計評價有不同的特點，對評價指標也有不同的要求;另外，隨著各種新材料、新設(shè)備、新技術(shù)和新工藝的應(yīng)用，使得這些評價指標本身也在不斷變化。所以一個固定的、不能進行修改、調(diào)整的評價指標體系，將不能滿足施工方案多目標評價決策的要求。因此本文構(gòu)建了動態(tài)的評價決策指標體系框架，用以動態(tài)地、全面地建立包括影響施工方案多目標評價決策的各種因素。
　　該指標體系框架具有以下幾個特點:
　　①動態(tài)性。方案評價者可以根據(jù)實際需要增加、刪除、修改、重命名指標體系中的每一個指標(除目標層)，并且能進行保存，便于下次調(diào)用。
　　②靈活性。該指標體系框架結(jié)構(gòu)靈活，具有可擴展性。
　　③層次性。該指標體系中每一個指標都可以由若干個子指標構(gòu)成，這樣可以盡可能全面地描述某項評價指標的復(fù)雜內(nèi)容。考慮到指標體系越復(fù)雜，進行評價決策的難度更大，可操作性差，因而在本系統(tǒng)中，限定了最大層次數(shù)為3層。
　　④唯一性。該評價指標體系中的評價指標都具有唯一性，即指標體系中任一被編輯的指標都不允許重復(fù)出現(xiàn)在同一個評價指標方案中。評價指標體系體現(xiàn)了方案評價者的意圖和實際需求。如果評價準則發(fā)生變化，則衡量方案的性能指標體系所做出的評價結(jié)果也將隨著發(fā)生改變。指標體系通常是通過層次分解的方法，首先確定總目標，然后將其分解為各個性能指標，性能指標還可再劃分為子指標，逐層細分。其結(jié)構(gòu)實際上反映了滿足功能需求的評價準則與達到評價準則的解決方案之間的一種映射關(guān)系。從前面介紹的施工方案多目標評價決策指標體系的建立原則可知，各個設(shè)計準則之間的相關(guān)性應(yīng)盡量小，即準則之間應(yīng)具有一定的獨立性。
　　（2）評價指標體系的確定
　　為使結(jié)構(gòu)工程加固方案滿足最優(yōu)，選擇方案最優(yōu)的總目標，所在層為目標層A:按安全可行、經(jīng)濟合理、環(huán)境保護、施工便捷等基本準則，選取安全性U1、工程造價U2、對環(huán)境影響U3以及施工工期U4；這四個指標因素，構(gòu)成準則層B；根據(jù)權(quán)重合理分配的需要，又將準則層的四個指標細分為各個子指標構(gòu)成指標層C，具體如圖1所示。
　　               
　　                                                    圖1建筑結(jié)構(gòu)加固方案評價指標體系
　　4結(jié)束語
　　通過實際工程應(yīng)用表明，改進的層次分析法具有更強的適用性和可操作性，降低了專家作出方案評價的難度，使專家的意見能夠得到更準確的反映。同時開放性、可修改的指標體系顯示了改進的層次分析法的靈活性，也更加符合實際需要。特別分析了傳統(tǒng)層次分析法在進行二元對比計算權(quán)重時容易產(chǎn)生評價非一致性的原因，提出的層次單排序的方法有效的解決了這一問題，對提高施工質(zhì)量、加快工程進度、降低成本有重要的現(xiàn)實意義。
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