基于因子分析的装配式混凝土建筑质量影响因素研究

作者:刘光忱 温振迪 沈静 安璐 梁跃
单位:沈阳建筑大学管理学院
摘要:装配式混凝土建筑发展过程中若产生质量问题将不利于其健康发展。在文献研究的基础上, 梳理42个装配式混凝土建筑质量影响因素;继而借助SPSS 17.0软件, 利用因子分析法对影响因素进行降维, 获得11类主要影响因素, 并从政府和企业层面提出对策建议, 为提升装配式混凝土建筑质量提供参考。
关键词:装配式混凝土建筑 质量影响因素 因子分析法 公共因子
作者简介:刘光忱, 男, 生于1962年, 辽宁沈阳人, 教授, 研究方向:建设工程管理、建筑产业现代化。
基金:国家自然科学基金项目 (51678375); 沈阳市社会科学立项课题 (SYSK2018-08-13)

近年来,装配式混凝土建筑在全国范围内受到越来越多的重视。目前,我国装配式混凝土建筑产业已经初具规模,但是在发展过程中仍然存在一些质量问题,不利于产业的健康发展,因此研究装配式混凝土建筑质量的主要影响因素,进而给出对策建议,对于加速装配式建筑产业发展具有重要意义。

1996年,我国正式开始试点装配式住宅,与发达国家相比虽然起步晚,但是随着产业规模的扩大,专家学者已经对装配式建筑质量问题进行了大量的研究。有研究者重点研究了施工环节可能出现的质量问题并提出相应解决对策;有研究者针对预制构件安装、管线与构件埋设、预制构件连接和预制构件成品保护等问题提出相应的防范措施;有研究者认为预制装配式混凝土技术可从结构体系、标准化、多样化三个方面进行重点发展;有研究者提出了利用现代信息技术解决装配式建筑质量问题的新路径;有研究者认为对装配式结构构件进行施工预模拟和仿真可有效发现一些构件拼装过程中的质量问题;有研究者建立了一套基于TQM理论和BIM的装配式建筑质量管理系统;有研究者认为装配式混凝土建筑施工质量的影响因素为构配件供应、施工准备、人员与机械设备、管理协调4个方面;也有研究者从人员、机械、物料、工艺、环境以及标准制度6个方面入手详细分析了装配式建筑质量的影响因素,并给出相应的控制措施;还有研究者从构件生产的前期准备阶段、构件制作与检验阶段、堆放与运输阶段详细分析了构件生产质量管理的主要影响因素。

从目前的情况来看,国内关于装配式混凝土建筑质量的研究大多数仍停留在质量问题改进、质量提升方法和技术手段运用上,缺少对质量影响因素的定量研究,对决策者的借鉴意义有限。鉴于此,论文首先通过文献梳理和专家咨询的方式确定装配式混凝土建筑质量影响因素清单,在此基础上结合问卷调查法和因子分析法提取出主要影响因素并给出对策建议。

1 问卷设计与数据搜集

1.1 影响因素清单

通过在中国知网、万方数据、Science Direct、Web of Science等数据库中搜索“工业化住宅质量”、“工业化建筑质量”、“装配式建筑质量”等关键词,共检索出147篇相关文献,筛选出35篇涉及装配式混凝土建筑质量影响因素的代表性文献,随后对这些文献进行研究,结合专家咨询的方式删除影响较小及与事实不符的指标,增加文献研究未识别的指标,合并含义相近的指标,得到最终的影响因素清单(表1)。

1.2 问卷数据的来源

基于表1归纳总结的影响因素清单,采用5分制Likert量表设计调查问卷搜集相关数据,研究各个装配式混凝土建筑质量影响因素的影响程度大小。本次调查主要采取了电子问卷和纸质问卷两种形式,在调查过程中借助了大量校友平台关系,并采用滚雪球方式扩大发放规模。发放对象主要从事装配式混凝土建筑研究或者实践,其接触装配式建筑年限多为3年以内,学历以本科和硕士为主,选取的城市为推行装配式建筑的先行地区和试点城市,如北京、南京、沈阳、郑州、西安和重庆等,调查对象的基本信息略。本次调查共发放500份问卷,去除一些无效问卷,如打分存在敷衍态度、评分有明显规律、没有接触过装配式混凝土建筑等,有效问卷一共212份,有效回收率为42.4%。

1.3 因子分析方法

一组存在复杂联系的变量可以通过因子分析法综合为少数公共因子。因子分析法不仅能够将变量进行分类,实现对原始数据的降维处理,而且能够重现原始变量与公共因子间的相互关系。

论文通过SPSS 17.0软件,根据装配式混凝土建筑质量的42个影响因素间的相关性差异,将其中一些能够直接观测的原始变量划分为数量更少的几组,让具有高相关性的变量处于同一组,具有弱相关性的变量处于不同组,一个方面可以用每一组变量表示,通过分析旋转后的因子载荷矩阵,可以分析出影响装配式混凝土建筑质量的公共因子。

表1 装配式混凝土建筑质量影响因素清单   

表1 装配式混凝土建筑质量影响因素清单

2 数据处理与结果分析

2.1 信度和效度检验

在信度方面,采用Cronbach’sα系数进行内部一致性检验,经SPSS 17.0对数据进行可靠性分析可知Cronbach’sα系数为0.749,表明调查问卷的稳定性和可靠性较高,满足信度分析的要求。在效度方面,主要通过KMO值和Bartlett球形检验的显著性系数评判,分析得到KMO值为0.783,介于0.7与0.8之间,sig为0.000,远小于0.001,表明单位矩阵和相关关系矩阵之间的差异显著,总体表明本次问卷调查收集的数据满足效度分析的要求,适合进行因子分析。

2.2 提取特征向量与特征值

因子分析法通常将特征值大于1的因子作为公因子,且方差累计贡献率至少达到70%,才认为公因子的提取较为合理。论文结合相关性系数矩阵得出因子的特征值和方差贡献率表(表2),可以看出共有11个公因子的特征值大于1,且累计贡献率为87.616%,满足贡献率的要求,表明42个原始变量的87.616%的本质信息可以被这11个公因子所代表。进一步可以通过方差最大化正交旋转,使原变量的解释方差和方差贡献率重新分配,得到旋转后的因子荷载量和因子荷载矩阵,这样便能更加清晰准确地确定每个公共因子包含的变量。综上,通过因子分析的降维处理成功将42个装配式混凝土建筑质量的影响因素转变成11个公共因子。

2.3 提取公因子并命名

为了使提取的公因子能够更为准确地反映装配式混凝土建筑质量影响因素,本研究采用最大方差法对原始变量进行正交旋转,得到旋转后的因子荷载矩阵,然后根据各公因子具有高荷载指标对公因子进行命名和解释(表3)。其中:

X40、X28、X20、X34、X21、X41与装配式混凝土建筑设计-生产-施工全过程的标准规范紧密相关,故将因子1命名为规范标准与模数标准化;X33、X26、X30、X22、X24强调了质量管理制度建立的重要性,故将因子2命名为质量管理制度;X31、X32、X36、X39、X38与业主的管理水平有关,故将因子3命名为业主的合同管理水平;X6、X42、X7、X9、X13均与部品、构配件相关,故将因子4命名为部品构配件问题;X1、X3、X5、X2、X4均与人的能力与素质有关,故将因子5命名为人员素质与专业水平;X16、X15、X19、X12均与设计阶段有关,故将因子6命名为设计原因;X10、X11、X8均与施工机具有关,故将因子7命名为施工机械与质检设备;X35、X25、X17均是项目的前期准备工作,故将因子8命名为前期准备工作;X18、X14与BIM与施工技术有关,故将因子9命名为BIM与施工技术;X23、X27均是沟通协调问题,故将因子10命名为沟通与协调问题;X29、X37均与政府有关,故将因子11命名为政府参与。

2.4 结果分析

根据旋转后的因子荷载,各个公因子的权重取为其方差贡献率与总累计方差的比值,即因子权重=因子方差贡献率/总累计方差×100%,计算结果见表2。

由以上结果可知权重最高的为“规范标准与模数标准化”,占比为14.213%,其他因素按照权重大小排序为“质量管理制度”、“业主的合同管理水平”、“部品构配件问题”、“人员素质与专业水平”、“设计原因”、“施工机械与质检设备”、“前期准备工作”、“BIM与施工技术”、“沟通与协调问题”、“政府参与”。

3 对策建议

3.1 政府层面

为了切实保证装配式混凝土建筑项目的质量,政府相关部门应从重视产业规模转向重视工程质量。结合相关理论及专家意见得出,装配式混凝土建筑是传统现浇混凝土建筑的延伸,可沿用已有的“政府监督、社会监理与检测、企业自控”的工程质量管理体系,但是需要重点做好:

(1)完善装配式混凝土建筑规范标准体系。装配式混凝土建筑规范标准体系应包括:结构标准体系、围护标准体系、设计标准体系、建筑设备标准体系、装饰装修标准体系、信息化技术标准体系等。各子标准体系可以根据标准层级维、标准级别维、专业维、阶段维等进行体系结构设计。此外,应尽快实现部品、构配件标准化、统一化、通用化,建立部品部件标准库。

(2)制定或完善相关法律法规。政府应在充分调查研究的基础上,本着公平、公正、公开的原则,理顺利益相关方的利害关系,在原有《建筑法》、《招投标法》和《建设工程质量管理条例》的基础上补充完善关于装配式混凝土建筑质量管理的政策和条例,或是建立新的相关政策法律和规章制度。

表2 方差解释和公因子权重   

表2 方差解释和公因子权重

(3)培养行业所需人才。人才作为装配式混凝土建筑质量管理的一个重要因素,影响着设计到施工的各个阶段,对装配式混凝土建筑项目的质量起着至关重要的作用。政府应该发挥主导作用,建立全面的人才培养机制,与高校、企业联手从政策、制度和措施等方面培养行业领军人才、管理人才、技术人才、产业工人和后备人才。

(4)加大科技研发投入。加大科研经费投入,鼓励科研单位和相关企业积极研发所需的精度控制工具以及质量检查工具,尽快攻克核心构件连接技术,实现节点连接标准化、简单化,提高构件连接的可靠性。

3.2 企业层面

发展装配式建筑是实现行业转型升级的主要方向,企业作为重要的参与主体,应该在利好政策的支持下,积极主动提高企业的质量管理水平,着重做好:

(1)提高业主合同管理水平。建设单位应该更多考虑对各承包商进行主动的激励和约束,将激励约束机制引入到各类建设工程合同中,以解决装配式混凝土建筑工程质量的委托代理问题。即建设单位与各承包商订立合同,明确双方的责任和义务,并协调好绩效考核指标,建设单位根据承包商的合同执行情况对其进行奖励或者惩罚,使建设单位与各承包商在工程建设质量管理中达到“双赢”。

(2)建立质量管理制度。针对装配式混凝土建筑质量管理及质量责任问题,应明确前期阶段、设计—生产—施工阶段、收尾阶段等环节质量管理工作的重点,建立相应的质量管理体系,并且确保项目预算费用,保证项目能够顺利进行。以互联网技术为基础,射频识别技术(RFID)为手段,通过信息传输实现物品的自动识别和信息的互联与共享,建立基于物联网的质量责任追溯机制。

(3)重视部品、构配件的供应管理。第一,部品、构配件等施工材料在进行制作的过程中,施工企业应该对部品、构配件的生产过程以及原材料的采购环节严格控制,原材料应该按照相关规范进行材料进场检验,不合格不采用;第二,注意部品、构配件的运输保护工作,使其不出现运输导致的质量问题;第三,成品堆放过程中,注意成品保护,应派专人看管。

(4)提高装配式建筑设计水平。在装配式混凝土建筑设计的过程中,首先,总体上应从成本经济性、施工区域性考虑,选择可靠的技术保证工程质量;其次,构件拆分设计要确保构件设计的标准化,可以结合少规格、多组合的设计原则;接着,构件深化设计要实现构件的精准化设计,减少设计变更,且要确保构件具有良好的安全性和整体稳定性;最后,结合施工方案,处理好施工过程中的细节问题,减小施工难度。

(5)做好前期准备工作。图纸会审和技术交底过程中,相关人员应当具有预测的意识,最好使用BIM技术进行碰撞检查和技术交底。施工阶段准备时,可以使用BIM技术的施工模拟及早发现问题,提出解决方案,且要加强人员培训,不断提升操作人员的质量责任意识和技能水平,为施工工作做好充分准备。

表3 装配式混凝土建筑质量影响因素因子分析结果   

表3 装配式混凝土建筑质量影响因素因子分析结果

(6)利用BIM技术提高质量管理水平。运用BIM相关技术,可以有效地提高装配式混凝土建筑的设计、生产、施工等方面的工程质量,其中:设计阶段,可以提高协同设计效率,降低设计误差;生产阶段,可以优化预制构件的生产流程,改善预制构件库存管理;施工阶段,可以模拟优化施工流程,进行场地布置模拟,及早发现问题。

(7)加强沟通协调。装配式混凝土建筑项目在施工过程中,需要做好各方面的协调工作,一方面,在合同中明确参建各方关于管理协调工作的责任和义务,并采取经济性或技术性措施,保障施工单位内部的高效运转;另一方面,要采取先进的装配技术,加强施工现场管理,保障施工现场能够有条不紊。

4 结语

通过文献整理和专家意见相结合的方式,得到42个装配式混凝土建筑质量影响因素,随后通过发放问卷搜集所需数据,并利用因子分析方法对影响因素降维处理后得到11个主要影响因素,按照权重大小进行排序,其中权重最大的为“规范标准与模数标准化”,强调了完善标准规范与建立模数标准的重要性,最后分别从政府和企业层面提出对策建议。通过本文研究,期望能为政府监管及政策制定、企业质量管理水平提升等提供借鉴。当然,本文研究存在以下局限性:装配式建筑质量影响因素之间还可能存在相互之间的影响关系,有待今后进一步研究。

 

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Research on Factors Affecting the Quality of Prefabricated Concrete Building Based on Factor Analysis
LIU Guangchen WEN Zhendi SHEN Jing AN Lu LIANG Yue
(School of Management, Shenyang Jianzhu University)
Abstract: If quality problems arise in the development of prefabricated concrete buildings, it is not conducive to its healthy development. This study mainly considers the influencing factors, uses factor analysis method with SPSS 17.0 software to reduce the 42 factors affecting the quality of fabricated concrete buildings, and obtains 11 major influencing factors, and proposes countermeasures from the government and enterprise level, provides reference for improving the quality of fabricated concrete buildings in the future.
Keywords: prefabricated concrete building; quality influencing factors; factor analysis method; common factor
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