建筑結(jié)構(gòu)加固方案優(yōu)化的研究
2015-06-24
伴隨著當(dāng)代的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。又由于科學(xué)技術(shù)飛速的發(fā)展，出現(xiàn)了多種多樣的新技術(shù)、新材料和新結(jié)構(gòu)形式，作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)最大的建筑業(yè)也在當(dāng)代形勢(shì)下采用了先進(jìn)的技術(shù)和方案。至上個(gè)世紀(jì)90年代我國(guó)頒布建筑法至今，我國(guó)建筑方面的發(fā)展突飛猛進(jìn)，所以為了滿足人們對(duì)生活質(zhì)量得要求，確保建筑工程擁有優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，在新建工程和原有工程都要進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固處理。尤其是原有建筑結(jié)構(gòu)的加固，因?yàn)閷?duì)原有建筑的改造，可以提高工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的控制，同時(shí)也使土地得以利用完全，可以緩解城市
用地的緊張，為城市發(fā)展解決部分問(wèn)題。本文重點(diǎn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)加固的方案及應(yīng)用技術(shù)展開(kāi)分析討論，以期從中找到可靠有效的加固技術(shù)方案及其應(yīng)用管理經(jīng)驗(yàn)，并以此和廣大同行分享。
1、建筑工程加固概述
自從人類有建筑以來(lái)，就出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)加固這個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)，但在過(guò)去，人們習(xí)慣于把加固和維修完全等同，因而技術(shù)水平提高不快，沒(méi)有形成一門科學(xué)近十余年來(lái)，結(jié)構(gòu)鑒定和加固改造技術(shù)在我國(guó)得以迅速發(fā)展并已初具規(guī)模，其作為一門新的學(xué)科正在逐漸形成。已有建筑物的加固較新建建筑物復(fù)雜，它不僅受到己有建筑物原有條件的種種限制。而且這些建筑物往往還存在著各種各樣的問(wèn)題。這些問(wèn)題的起因往往錯(cuò)綜復(fù)雜，有的無(wú)案可查有的則相當(dāng)隱蔽。另外，已有建筑物所采用的材料因年代不同，經(jīng)常與現(xiàn)狀相差較大。不是所有的建筑結(jié)構(gòu)都需要加固，應(yīng)該在保證該建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限的要求下，對(duì)建筑先進(jìn)行檢測(cè)、鑒定，需進(jìn)行加固的在進(jìn)行加固處理。在不影響建筑結(jié)構(gòu)整體的前提下，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固應(yīng)秉著經(jīng)濟(jì)合理，施工簡(jiǎn)便、對(duì)原有建筑損壞較小的原則
2、改進(jìn)層次分析法的基本原理
層次分析法是通過(guò)分析問(wèn)題、建立層次分析模型、構(gòu)造判斷矩陣、層次單排序和層次總排序等步驟來(lái)計(jì)算各層次評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重以及各層次評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)總目標(biāo)的組合權(quán)重，從而得出不同方案的綜合評(píng)價(jià)排序。加固方案的設(shè)計(jì)一般可以分為：①方案構(gòu)思階段②方案初步設(shè)計(jì)階段③方案詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，傳統(tǒng)的層次分析法一般將方案的評(píng)價(jià)和比選放在③階段之后。而筆者認(rèn)為可以將層次分析法的幾個(gè)步驟分開(kāi)來(lái)，依次介入方案設(shè)計(jì)的三個(gè)階段：在方案設(shè)計(jì)的①階段可以進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)的初選，并將初選結(jié)果反饋給方案設(shè)計(jì)者。在方案設(shè)計(jì)的②階段，根據(jù)設(shè)計(jì)的情況最終確定指標(biāo)構(gòu)成，然后由專家確定各指標(biāo)的權(quán)重，并將結(jié)果反饋給方案設(shè)計(jì)者。在方案設(shè)計(jì)的③階段，獲取各備選方案的詳細(xì)信息，對(duì)各個(gè)方案的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定評(píng)價(jià)值。最后由評(píng)價(jià)值和指標(biāo)權(quán)重綜合得到各備選方案的綜合價(jià)值系數(shù)。
3、工程實(shí)例
某建筑結(jié)構(gòu)加固工程有三個(gè)方案進(jìn)行綜合優(yōu)選。方案一采用加大截面加固法，其優(yōu)點(diǎn)是總價(jià)最低，直接加固費(fèi)用較少，施工工藝好，進(jìn)度適中，有一定的優(yōu)惠條件。但是維護(hù)費(fèi)用高，檢測(cè)鑒定及加固設(shè)計(jì)工作一般，人員素質(zhì)及設(shè)備狀況一般，對(duì)使用功能無(wú)大影響；方案二采用外包鋼加固法，其優(yōu)點(diǎn)是人員素質(zhì)良好，設(shè)備先進(jìn)。但維護(hù)費(fèi)用偏高，總價(jià)居中，直接加固費(fèi)用與方案一差不多，施工管理一般，對(duì)使用功能無(wú)影響。方案三采用碳纖維加固法，其特點(diǎn)總價(jià)最高，但維護(hù)費(fèi)用最低。施工進(jìn)度合理，注重環(huán)境藝術(shù)，人員素質(zhì)及設(shè)備狀況一般、施工對(duì)使用功能有一定影響。三個(gè)方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，試對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從中優(yōu)選一個(gè)方案。
3.1評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確定
對(duì)于施工方案的選擇，不同的決策者會(huì)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(biāo)評(píng)價(jià)決策指標(biāo)體系要盡可能涵蓋施工方案多目標(biāo)評(píng)價(jià)決策中的各種因素。然而.施工方案設(shè)計(jì)是一個(gè)創(chuàng)造性的過(guò)程，粗略地可以分為方案構(gòu)思、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)三個(gè)階段，不同的設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)有不同的特點(diǎn)，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)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(píng)價(jià)指標(biāo)本身也在不斷變化。所以一個(gè)固定的、不能進(jìn)行修改.、調(diào)整的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，將不能滿足施工方案多目標(biāo)評(píng)價(jià)決策的要求。因此本文構(gòu)建了動(dòng)態(tài)的評(píng)價(jià)決策指標(biāo)體系框架，用以動(dòng)態(tài)地、全面地建立包括影響施工方案多目標(biāo)評(píng)價(jià)決策的各種因素。該指標(biāo)體系框架具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
?。?）動(dòng)態(tài)性。方案評(píng)價(jià)者可以根據(jù)實(shí)際需要增加、刪除、修改、重命名指標(biāo)體系中的每一個(gè)指標(biāo)（除目標(biāo)層），并且能進(jìn)行保存，便于下次調(diào)用。
?。?）靈活性。該指標(biāo)體系框架結(jié)構(gòu)靈活，具有可擴(kuò)展性。
?。?）層次性。該指標(biāo)體系中每一個(gè)指標(biāo)都可以由若干個(gè)子指標(biāo)構(gòu)成，這樣可以盡可能全面地描述某項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的復(fù)雜內(nèi)容?？紤]到指標(biāo)體系越復(fù)雜，進(jìn)行評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的評(píng)價(jià)指標(biāo)都具有唯一性，即指標(biāo)體系中任一被編輯的指標(biāo)都不允許重復(fù)出現(xiàn)在同一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)方案中。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系體現(xiàn)了方案評(píng)價(jià)者的意圖和實(shí)際需求。如果評(píng)價(jià)準(zhǔn)則發(fā)生變化，則衡量方案的性能指標(biāo)體系所做出的評(píng)價(jià)結(jié)果也將隨著發(fā)生改變。指標(biāo)體系通常是通過(guò)層次分解的方法，首先確定總目標(biāo)，然后將其分解為各個(gè)性能指標(biāo)，性能指標(biāo)還可再劃分為子指標(biāo)，逐層細(xì)分。其結(jié)構(gòu)實(shí)際上反映了滿足功能需求的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則與達(dá)到評(píng)價(jià)準(zhǔn)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(biāo)評(píng)價(jià)
決策指標(biāo)體系的建立原則可知，各個(gè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則之間的相關(guān)性應(yīng)盡量小，即準(zhǔn)則之間應(yīng)具有一定的獨(dú)立性。
3.2建立評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型
3.2.1確定總目標(biāo)
以“選擇最優(yōu)加固方案”為目標(biāo)層A。
3.2.2根據(jù)對(duì)該結(jié)構(gòu)工程加固方案的細(xì)分，確定三種方案作為實(shí)施方案層P，具體方案是：a.加大截面加固法；b.外包鋼加固法；c.碳纖維加固法。
3.2.3建立準(zhǔn)則層；
建立評(píng)判指標(biāo)體系時(shí)，不是從具體的影響因素出發(fā)，而是以評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)為出發(fā)點(diǎn)，先建立一級(jí)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，再把一級(jí)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)分，建立相應(yīng)的二級(jí)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，其指標(biāo)輸入值是專家綜合打分的結(jié)果。在改進(jìn)的層次評(píng)判法中，首先根據(jù)評(píng)判目標(biāo)A（最佳加固方案）建立一級(jí)評(píng)判指標(biāo)：工程進(jìn)度、工程造價(jià)、安全與質(zhì)量和施工因素；在各一級(jí)評(píng)判指標(biāo)的基礎(chǔ)上建立相應(yīng)的二級(jí)指標(biāo)。
3.3確定指標(biāo)權(quán)重向量
在最終確定指標(biāo)構(gòu)成以后，就要確定各指標(biāo)的權(quán)重。在這里采用了改進(jìn)的權(quán)重確定方法：首先由專家們對(duì)指標(biāo)進(jìn)行層次單排序，得到排序值，然后，結(jié)合排序結(jié)果進(jìn)行指標(biāo)間的兩兩比較，并用指數(shù)指標(biāo)賦值。經(jīng)過(guò)對(duì)賦值的整理和計(jì)算就得到指標(biāo)相對(duì)權(quán)重。要說(shuō)明的是，以上做法僅針對(duì)定性指標(biāo)。定量指標(biāo)不設(shè)定相對(duì)權(quán)重（分目標(biāo)層出外） 。得到每一位專家的意見(jiàn)后，對(duì)全部專家的結(jié)果再此歸一化。
4、結(jié)論
建筑結(jié)構(gòu)加固工程是一個(gè)相對(duì)年輕的土程學(xué)科分支，自上世紀(jì)80年代后世界各國(guó)專家學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了大量的研究，取得了顯著的成就，形成了一系列較為成熟和完整的理論，但隨著建筑工程業(yè)的發(fā)展，尤其是向著更大、更高和環(huán)境條件更復(fù)雜的方向發(fā)展，還有許多理論和實(shí)踐問(wèn)題以待解決，比如，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)工程加固方案進(jìn)行評(píng)價(jià)的問(wèn)題越來(lái)越得到科研工作者和工程技術(shù)人員的重視，而且傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法已越來(lái)越不能滿足實(shí)際工程的需求，因而發(fā)展了改進(jìn)的層次分析方法。通過(guò)實(shí)際工程應(yīng)用表明，該方法以系統(tǒng)工程學(xué)的理論為基礎(chǔ)，對(duì)傳統(tǒng)層次分析法進(jìn)行了一定程度的改進(jìn)，使其具有更強(qiáng)的適用性和可操作性。本方法降低了專家作出方案評(píng)價(jià)的難度，使專家的意見(jiàn)能夠得到更準(zhǔn)確的反映。同時(shí)開(kāi)放性、可修改的指標(biāo)體系顯示了改進(jìn)的層次分析法的靈活性，也更加符合實(shí)際需要。本文特別分析了傳統(tǒng)層次分析法在進(jìn)行二元對(duì)比計(jì)算權(quán)重時(shí)容易產(chǎn)生評(píng)價(jià)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(wèn)題。
