基于模糊物元理论的绿色施工方案评价

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摘要： 在相关文献和国家标准的基础上分地基与基础工程、结构工程、装饰装修与机电安装工程三个阶段按照环境保护、节材与材料资源利用、节水与水资源利用、节能与能源利用和节地与土地资源保护五个要素建立了绿色施工方案的评价指标体系，针对绿色施工方案评价指标的模糊性和不相容性等特点，利用模糊物元理论对不同方案进行评价，评选出更“绿色”的施工方案；最后用两个绿色施工方案实例利用上述方法进行详细的评价，评选出相对更优的施工方案。

Abstract： Based on relevant literatures and relevant national standards， it is divided into three stages including foundation and foundation work， structural work and decoration work. An evaluation index system of green construction is established by five elements including environmental protection， materials conservation and material resource use， water conservation and water use， energy conservation and energy use and land conservation and protection of land resources. According to the fuzziness， incompatibility and other characteristics of the evaluation index system of green construction， through evaluating the different proposals by the fuzzy matter-element analysis， the more "green" construction program is selected. Finally， two examples of green construction program are evaluated in detail by the above method to selecte the relatively better construction program.

关键词： 绿色施工；可持续发展；模糊物元理论；方案评价

Key words： green construction；sustainable development；fuzzy matter-element theory；evaluation of proposals

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）14-0053-04

0 引言

建筑业可持续发展一直是近年来建筑行业领域研究的重点，而施工阶段是把建筑构想实现的阶段，对于建筑业可持续发展的影响很大。而我国传统的施工模式是“大量建造、大量消耗、大量排放”，其所产生的噪音、扬尘、固体废弃物以及生活垃圾等，对环境造成了极大破坏，严重影响周边居民的正常生活[1]。这与21世纪人类的可持续发展、清洁生产、节能环保、科学发展等理念是完全不符的，并且旧的建造方式不能适应人类社会经济发展对其提出的更为严格的要求。在这样的背景下，在建设领域里，适应时代要求的以资源节约与环境保护为出发点的绿色施工模式也就应运而生了。

对绿色施工方案评价的研究，一方面有利于施工单位选择更合理更“绿色”的施工方案；另一方面，选择出更好的方案也有利于国家鼓励和提倡更好的施工方案；再者，绿色施工方案评价的开展，有利于业主、施工方、政府部门形成一个行动准则，也便于社会对绿色施工的有效监督。

模糊物元理论在处理相对模糊的信息时具有很好的灵活性和可靠性，被许多学者广泛应用于工程技术、经济、法律等领域。绿色施工方案的评价涉及到资源利用、环境保护、管理措施的合理性等诸多因素，是一个多层次、全方位的系统工程。指标体系具有模糊性、分离性的特点。因此，应用模糊物元理论来研究绿色施工方案的评价具有科学性。

1 概念简介

1.1 绿色施工简介

工作为建筑全寿命周期中的一个重要阶段，是实现建筑领域资源节约和节能减排的关键环节。绿色施工是指工程建设中，在保证质量、安全等基本要求的前提下，通过科学管理和技术进步，最大限度地节约资源并减少对环境负面影响的施工活动，实现节能、节地、节水、节材和环境保护（“四节一环保”）。实施绿色施工，应依据因地制宜的原则，贯彻执行国家、行业和地方相关的技术经济政策。绿色施工应是可持续发展理念在工程施工中全面应用的体现，绿色施工并不仅仅是指在工程施工中实施封闭施工，没有尘土飞扬，没有噪声扰民，在工地四周栽花、种草，实施定时洒水等这些内容，它涉及到可持续发展的各个方面，如生态与环境保护、资源与能源利用、社会与经济的发展等内容。我国住房和城乡建设部于2010年了《建筑工程绿色施工评价标准》（GB/T 50640-2010）[2]，自2011年10月1日起实施。它是我国真正意义上第一部完善的对于绿色施工的一套评价标准，具有里程碑意义。

1.2 模糊物元理论简介

客观世界里存在着很多不确定性，这些不确定性主要体现在两个方面：一个是随机性，另一个是模糊性。随机性，是因为事物因果关系的不确定而形成的，属于概率分析、设计所包含的范围；模糊分析、设计，主要是设计事物的模糊性。模糊性，是由于某些事物和概念的界限不清晰，具体体现在含义上无法清晰地区分是非，在论域上无法分辨其界限。这一模糊概念是客观事物的一个原本属性，属于事物的差异之间客观存在的过渡阶段。如很大、年轻、傍晚、暖和等，这些概念所包含的对象属性不能单纯地使用“是”或“否”去回答。由于概念自身不是清楚的、界限明确的，所以对象对集合的隶属关系也并非清晰的、非此即彼的[3]。

物元分析方法是由我国知名学者――蔡文教授于1983年首创的一门介于数学与实验之间的学科。它通过大量实例分析得出：人们在处理不相容问题时，必须将事物、特征及相应的量值综合在一起考虑，才能构思出解决不相容问题的方法，更贴切地描述客观事物的变化规律，把解决矛盾问题的过程形式化。这一方法的关键是把事物用“事物、特征、量值”三个要素来描述，并构成有序三元组的基本元，即物元。物元分析是研究物元及其变化规律，并用于解决现实世界中的不相容问题的有效方法。

如果物元中的量值带有模糊性，便构成了模糊不相容问题。模糊物元分析即将模糊数学和物元分析有机地结合融合在一起，提炼、渗透，对事物特征相应的量值所具有的模糊性和影响事物众多因素间的不相容性进行分析、综合，最终获得解决这类模糊不相容问题的一种新方法。近几年来，这一实用性很强的理论和方法已经开始应用于工程技术领域，取得了可喜的成果[4]。

2 绿色施工方案评价

2.1 绿色施工方案评价指标体系的构建

本文参考了《建筑工程绿色施工评价标准》（GB/T 50640-2010）中绿色施工评价框架体系，为便于工程项目施工阶段定量考核，将工程按进度划分为地基与基础工程、结构工程、装饰装修与机电安装工程。依据环境保护、节材与材料资源利用、节水与水资源利用和节地与土地资源保护五个要素进行评价，并从各要素中的控制项和一般项中按照三个阶段各挑选出针对各阶段的项作为二级指标，具体指标体系的构建如表1。

2.2 绿色施工评价阶段和评价要素权重的确定

根据《建筑工程绿色施工评价标准》（GB/T 50640-2010），绿色施工地基与基础工程、结构工程和装饰装修与机电安装三个阶段的权重如表2环境保护、节材与材料资源利用、节水与水资源利用、节能与能源利用和节地与土地资源保护五个要素的权重按标准确定如表3。

2.3 绿色施工方案评价步骤

对于绿色施工方案的评价主要包括以下几个步骤，详细的计算过程见第四部分的案例。

步骤一：模糊量值的确定。模糊物元理论主要对事物特征对应的模糊量值进行分析。本研究以绿色施工的“方案、指标、指标得分”作为描述事物的模糊物元。其量值的确定主要对于绿色施工方案中对于5个一级指标，19个二级指标相关的措施进行评分。若该指标无相关措施，则得0分，评分区间为1-4分，以该分数作为初始模糊量值，记为Xij。

步骤二：建立从优隶属度模糊物元。从优隶属度是值单项特征的模糊量值从属于标准特征所对应的模糊量值程度。在从优隶属度原则下，所对应评价指标的量值包括越大越优型和越小越优型两种。比如，效益、利润等应该选择越大越优型，而风险、损失等应该选择越小越优型。在绿色施工方案评价中，得分越高，说明该指标对应的措施越完善。因此，本文选择越大越优型作为从优隶属度的计算。

步骤三：建立标准模糊物元和差平方模糊物元。标准模糊物元指各个模糊量值均符合标准要求的模糊物元。将标准模糊物元与从优隶属度模糊物元中的各个元素作差平方计算，就得到差平方模糊物元。

步骤四：贴近度的计算。贴近度是用来度量各种样本与标准样本之间关联性的大小。贴近度越大，表示两者越接近；贴近度越小，表示两者距离越远。因此可按贴近度大小，将被评样本进行排序评比，得出最优方案，并可对相关影响因素进行优劣分析。考虑到绿色施工方案的评价意义，本文用欧式距离公式和（γ，+）算法，即先乘后加法来计算和构建欧式贴近度模糊物元RρH[5]。

3 绿色施工方案评价案例

3.1 工程概况

项目概况：广州市某地块项目位于广州市白云区金沙洲，地块东侧为彩滨北路，西侧是山前大道、里横路、浔峰山路，南侧和北侧是规划路。周边交通运输情况便利，但也需考虑市区道路拥挤、交通管制等情况。建筑工程：地上部分为住宅楼及其配套用房，地下部分为机动车库、自行车库、设备用房。总建筑面积：179844.52m2，地下建筑面积37011.28m2，地上建筑面积142833.24m2。地上39层，地下2层。现场施工环境概况：供水情况：水接头位于场地东北侧彩滨北路，临时供水接驳点直径300mm，总管125mm。排污情况：排污口位于彩滨路，共设两个？准750下水井；施工主入口设汽车冲洗池一个，以及一个三级沉淀池，所有施工污水经沉淀后排入市政下水管网。地下管线情况：场地东侧的彩滨北路地下管线有电信、电力、燃气、雨水、污水、给水等，施工时应注意管线保护。

两个绿色施工方案M1和M2对与该工程项目“四节一环保”均采取了相关措施来保证绿色施工的顺利进行。

3.2 指标评分

针对方案针对绿色施工“四节一环保”相关措施的完善性、可行性、经济性等相关内容进行综合打分（0-4分），其中0分表示无相关措施；1分表示采取了简单措施；2分表示采取了一般性措施；3分表示采取较好措施；4分表示采取非常好的措施。按照各阶段权重系数表和各要素权重系数表计算得到总体方案各指标的评分如表4。

3.3 构建从优隶属度矩阵和差平方模糊物元

由于5个一级指标及19个二级指标层的取值越大，表明绿色施工程度越高，故在此采用越大越优的原则，即μji=■，建立从优隶属度模糊物元矩阵Rmn，从而得到差平方复合模糊物元Rγ。

Rmn=■ Rγ=■

3.4 计算欧式贴近度

根据上述计算结果可构建被评样本的欧式贴近度RρH及各一级指标欧式贴近度如下：

RρH=■

RρH（A）=■

RρH（B）=■

RρH（C）=■

RρH（D）=■

RρH（E）=■

3.5 评价结果分析

根据贴近度的计算结果，两个样本工程的总体优劣顺序为M1>M2，即总的说来，方案一的绿色程度要更加优于方案二。但是具体到各个要素，两方案又各有所长。具体说来，在环境保护和节材方面，M2要优于M1，主要原因是在环境保护和节材方面，方案二采取了更加全面和详细的措施，且针对结构工程阶段和装饰装修与机电安装工程阶段均有针对性的措施，比如在资源保护措施指标项中，M1仅采取一项措施，而M2则具体列出来3项，显然在这方面M2是优于M1的，从而使得在这两个要素上的评分上方案二大于方案一，所计算的欧式贴近度的值也是方案二大于方案一，但是二者之间的差距并不是十分明显。

而在节水、节能、节地这三个方面，方案一是明显优于方案二的。比如，在装饰装修与机电安装阶段中，材料的选择一项中，由于方案一有针对该阶段的非常详细的措施，相反，方案二在这方面没有针对措施，且项数极少，导致两者在指标的评分上面有3分的差距。还有一些即使项数相当，但方案一采取了更优的措施。比如在临时用电设施一项中，方案一的自动控制也比方案二的好。

总而言之，两个方案在不同的要素中，各有所长，但是因为在环境保护和节材方面，虽然方案二由于方案一，但是差距不是很大；而在节水、节能和节地三个方面，两者差距十分明显，综合起来导致总体方案还是M1要优于M2则相对较采取的措施较少，在另外三个方面M1要优于M2，并且在这三个方面两者相差较大，导致总体上M1要优于M2。

4 结论

本文首先根据《建筑工程绿色施工评价标准》（GB/T 50640-2010）建立单个建筑工程的评价指标体系，然后将模糊物元理论应用到绿色施工评价中，建立基于模糊物元的绿色施工评价模型，该方法有效避免了评价标准的不确定性，对全面、客观的进行绿色施工项目优选，具有独特优势。具体内容包括：

①按照《建筑工程绿色施工评价标准》（GB/T 50640-2010）将评价阶段分为地基与基础工程、结构工程、装饰装修与机电安装工程，分别对这三个阶段构建评价指标体系。

②对多个绿色施工方案分阶段进行对比评分，然后将模糊物元理论运用到绿色施工整个方案比选中，并阐述评选步骤。

③实例分析。将本文所阐述的评选方法应用到实例中，从而对该项目绿色施工的程度做出相应的评价。

参考文献：

[1]申琪玉，何熹.绿色施工应用情况调查与分析[J].施工技术，2015（44）：817-821.

[2]GB/T 50640-2010，建筑工程绿色施工评价标准[S].住房和城乡建设部，2010.

[3]王广月.土建工程综合评价技术及应用[M].中国水利水电出版社，2011.

[4]刘志峰.绿色产品综合评价及模糊物元分析方法研究[D].安徽：合肥工业大学，2004.

[5]邵必林，杨敏敏，刘博强.基于模糊物元的绿色施工评价方法研究[J].建筑经济，2014（3）：97-100.