基于熵权法的装配式建筑发展研究
1 引言
装配式建筑是在工厂完成预制构件生产,运送至施工现场,再通过现场人工和机械设备的配合装配而成的建筑。其具有减少资源消耗、缩短工期等优势。相较于传统现场施工浇筑而成的建筑,装配式建筑是一种施工方式的创新,一种规模化的生产方式,将传统现场施工的部分工作转移到工厂完成。目前,探索装配式建筑新型建造方式已成为新形势下建筑业转型升级的新目标和新任务。
在此背景下,相关领域的学者对我国装配式建筑的发展进行了很多研究,并提出了一些发展策略及建议。桑培东等运用主成分分析法,得到了装配式住宅发展最大的制约因素并给予了相应的对策分析。张晓兵等对我国装配式住宅的发展困境进行了分析,并提出相关的发展建议。史玉芳等通过构建SWOT矩阵对我国装配式建筑的发展策略进行了研究。
通过对已有文献的分析发现,对于装配式建筑在我国的发展现状研究大多只停留在理论研究与定性分析阶段,缺乏对问题深入地剖析及数据支持。因此,本文综合以往文献对于装配式建筑发展的影响因素研究,结合专家咨询反馈结果,对我国装配式建筑的发展影响因素进行了分析与选取。在此基础上,通过深入调研获取数据,运用熵权法计算出各影响因素的权重,并据此提出相应的战略对策,为促进我国装配式建筑的发展提供参考建议。
2 装配式建筑发展影响因素分析
2.1 影响因素选取
为准确选取装配式建筑发展的影响因素,通过研究整理出相关的历史文献成果,同时结合资深装配式建筑领域专家的咨询反馈情况,本文从可能影响装配式建筑发展的因素中筛选出11个主要因素,并将这些因素划分为驱动和制约两类。其中驱动因素为:建筑品质、生产效率、节约资源、环境保护、政策扶持;制约因素为建设成本、施工技术难度、专业人才需求、市场认知度、投资风险、配套产业链等。
2.2 驱动类因素
(1)建筑品质。与传统建筑相比,装配式建筑产品生产由高科技生产设备把控,质量得到了更好的控制,能最大限度地减少墙体开裂、渗漏等质量问题,且建筑本身的安全等级、防火、耐久性能也可得到提高。此外,在常规制定的基础上,装配式建筑可添加智能化楼宇控制体系和多种自动化设施,从而打造更为舒适、安全、健康的使用环境。
(2)生产效率。装配式建筑的构件在工厂完成生产,工人直接将从工厂运输到施工现场的预制构件进行拼装,从而加快了施工速度。且装配式建筑施工所需的现场施工人员数量少但专业素质较高,可提高建筑生产效率。
(3)节约资源。装配式建筑作为一种新型的建造方式,与传统建筑相比,可减少资源消耗,在节能、节地、节水、节材方面能够发挥重要作用。
(4)环境保护。装配式施工将大部分现场施工转化为工厂生产,有效减少了固体垃圾、污水、扬尘等的排放,减少了污染,利于环境保护。
(5)政策扶持。近年来,各级政府为推进装配式建筑的发展,在财政、金融、税收和土地等方面出台了许多支持政策和推进措施。如上海市率先采取行动,从拿地开始便对装配率提出了40%~50%的要求。
2.3 制约类因素
(1)建设成本。当前装配式建筑的发展在国内仍处于初期的发展状态,相关产业链尚未成熟,规模效益得不到充分发挥,加之预制构件运输需要额外的费用等原因,造成装配式建筑目前的建设成本相比于现浇施工往往偏高。
(2)施工技术难度。装配式施工以吊装为主,节点的连接能否进行精准安装对建筑的质量发挥着至关重要的作用。但目前装配式技术存在钢筋连接形式单一、辅助定位技术不够先进等问题,需要深入研究解决。除此之外,装配式施工全生命周期信息化平台的有效应用也有待进一步完善。
(3)专业人才需求。施工方式的差异,对现场施工人员的专业素质提出了新的要求。许多现场施工人员无法得到统一、专业的培训,难以适应装配式的施工方式,导致预制构件安装费时费力,也影响了建筑质量。
(4)市场认知度。当前公众对装配式建筑的认知和接受度普遍不高,对于装配式建筑绿色建造、安全高效等方面的特点认识不足。传统的认知观念驱使他们更愿意信任和接受现浇的建筑生产方式,这在一定程度上限制了装配式建筑的推广。
(5)投资风险。目前,我国装配式建筑还处于起步阶段,新型的建造方式使得原有的项目建设流程、管理模式、施工技术手段等发生改变,且消费者目前的接受度普遍不高,增加了企业开发建设装配式建筑项目的风险。
(6)配套产业链。目前装配式建筑在投资策划、规划设计、构件供应、施工安装等环节尚未形成一键式的产业发展链。各环节之间缺乏有效的对接和协调,未能产生规模化效益,导致了交易费用偏高。
3 基于熵权法的装配式建筑发展分析
3.1 熵权法基本原理及分析过程
“熵”是物理量,1948年Shannon将它引入信息论中,用来表示信息源中信号的不确定。熵权法是一种利用各指标熵值所提供的信息量大小来决定指标权重的客观赋权方法。在具体实践过程中运用熵权法能够得出较为客观的指标权重,故本文采用熵权法计算装配式建筑发展各影响因素的权重,主要计算步骤如下:
(1)假设n个专家对m个指标进行评价,将收集的数据进行整理,形成原始数据矩阵R,R=(Xij)m×n
(2)对原始数据矩阵R进行归一化处理,形成矩阵P,公式如下:

(3)根据熵原理,确定指标i的熵值ei,

其中,
(4)计算指标i的熵权Wi,

其中Wi∈(0,1),∑mi=1Wi=1
3.2 数据获取
表1汇总的两类因素需要确定其重要程度,以找出影响我国装配式建筑发展的关键性因素。本研究的数据收集采取问卷调查与专家访谈的方式,共回收了50份专家问卷,其中有效问卷45份,有效问卷率为90%。问卷将影响因素分成了五个重要程度等级,并给予相应的赋分。1分为“最不重要”,2分为“较不重要”,3分为“一般重要”,4分为“比较重要”,5分为“非常重要”。此次调研的专家在工程建设领域的工作经验和研究都比较丰富,超过一半的专家在建设工程领域从业时间达6年及以上,参与调查的人员情况如表1所示。对收集的数据进行处理,根据熵权法计算原理及相关公式,得到各影响因素权重,计算结果如表2所示。
3.3 结果分析
3.3.1 权重类别排序分析
(1)驱动类因素
驱动类因素中,“环境保护”因素权重数值最大,与装配式建筑自身环保优势紧密相关,这也是国家推进装配式建筑的根本驱动原因。而另一方面,目前我国装配式建筑处于初期发展阶段,发展态势薄弱,需要国家政策的大力扶持作为基础,加强政策扶持力度对装配式建筑的发展至关重要。除此之外,装配式建筑“生产效率”、“建筑品质”和“节约资源”的优势也是吸引开发商投资建设的重要因素。
(2)制约类因素
制约类因素中,“施工技术难度”和“建设成本”两个因素权重所占比例较大,均大于0.1。说明在推进我国装配式建筑的进程中,建设装配式建筑需要攻克的新技术难题以及高于传统建筑的建设成本成为发展装配式建筑的主要制约因素。同时,专业技术人才需求不足给装配式建筑的施工增加了一定的难度,配套产业链的不完善、市场认知度偏低、投资风险等因素的影响也使得项目的建设成本上升。
3.3.2 权重总排序分析
从表2的汇总结果可看出,在装配式建筑发展所有的影响因素中,制约因素“施工技术难度”和“建设成本”占据了影响程度的首位。表明当前我国装配式建筑的发展仍面临比较大的阻碍困境。但从总体上看,除去“施工技术难度”和“建设成本”两个位居一二的制约因素,驱动类5个影响因素的权重排序依次从3到7,权重总占比达0.493,接近一半的比例。说明我国装配式建筑的发展目前虽存在比较大的制约问题,但其发展驱动潜能亦不可忽视,总体发展态势比较乐观。
4 装配式建筑的发展对策
根据前文对装配式建筑影响因素的理论计算分析,提出以下几点装配式建筑发展对策建议。
4.1 健全技术规范体系,引入信息化技术应用
当前阻碍装配式建筑推广的一个重要因素就是相关技术规范和模数化标准体系不完善而带来的施工技术难度增加。为推进装配式建筑的发展,一方面应加快推动标准设计,形成装配式全产业的集成技术体系,实现建筑产品的模块设计标准化,推进装配式建筑品质性能的提升。另一方面引入BIM、RFID等信息化技术手段,建立信息化交互平台,提高装配式施工管理效率。
4.2 合理控制建设成本
(1)完善配套产业链。把装配式建筑涉及到的研发、设计、生产、运输、安装、运营等众多相关产业整合成完整的产业链,形成产业规模,降低建造成本。同时在发展过程中不断整合产业链上企业的优势资源,提高生产效率,促进装配式建筑的发展。
(2)推行EPC工程总承包管理模式。将EPC工程总承包管理模式推行到装配式建筑的建设工程中,增强管理创新能力。EPC模式的应用可以推进装配式项目设计、采购、制造和施工的高度融合和无缝衔接,实现工程建设的高度组织化,有利于缩短工期,降低项目建设成本。
4.3 完善政策扶持制度,培育良好市场环境
装配式建筑作为创新产业,在发展起步期,尤其需要政府的政策引导与支持以突破市场反应冷淡的发展瓶颈。在财政扶持方面,可给予一定的财政补贴,采取提高容积率、提前预售卖楼等措施;在金融扶持方面,引导金融机构在装配式建筑项目的开发贷款利率和购房者贷款利率上给予相应的浮动优惠等;在科研扶持方面,加大对装配式建筑关键技术研究经费的支持,鼓励相关单位申报国家住宅产业基地和国家高新技术企业,并给予相关单位税费返还的优惠政策。
4.4 重视适应装配化建造特点的人才资源配备
当前装配式建筑所需专业人才与现行建筑行业工人质量不匹配。政府应积极引导产学研结合,倡导企业开设相关的专业素质培训课程,并建立设计施工一体化、制造安装一体化的复合型人才队伍和组织体系。为防止出现专业技术工人流失的情况,可以实行装配式工人实名制和技能同步认证制度,同时建立工人管理系统,保证专业技术人员的素质水平和数量需求。
4.5 加大宣传,提高市场认知度
目前公众对装配式建筑知之甚少,应加大对装配式建筑的宣传力度,对相关人员和消费者进行培训教育,增强行业和公众对装配式建筑的认知和了解,减轻消费者对装配式建筑质量等方面的疑虑,提高市场认可度。
5 结语
装配式建筑作为一种新型建造方式,已成为新时代建筑业发展的主旋律。目前全国装配式建筑发展方兴未艾,发展机遇与挑战并行。实现健康的建筑业转型升级是时代赋予中国建筑的重大历史使命。本文通过对我国装配式建筑发展影响因素进行选取与分析,基于熵权法计算得到各影响因素权重,对装配式建筑的发展问题进行了研究。并据此提出如健全技术规范体系、完善配套产业链、培育良好市场环境、重视人才资源配备等对应的发展对策及建议,为相关部门的政策制定与实施提供了理论参考意见。
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