基于组合赋权与改进模糊的临建设施绿色度评价研究

杨玉胜，尹雨秋

（长沙理工大学 交通运输工程学院，湖南 长沙410114，E-mail：yinyuqiu0125@163.com）

《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2019）是中国建筑行业针对我国情，为了规范绿色建筑提出的评价标准，对建筑的“四节一环保”性能进行了综合评判，但缺少对绿色度的评判方法。绿色度是指建筑生产、经营活动对环境和节能等产生的影响程度，即对绿色施工的综合效果评价，我国对此还没有科学统一的评价体系和标准，阻碍建筑行业逐步向节能环保过渡[1]。

国内外学者使用各种方法从各个领域对绿色施工进行评价分析，基于云模型，吴伟东等[2]等对西南地区高速铁路绿色施工进行了评价，基于云物元理论，王乾坤等[3]对装配式建筑施工绿色度评价方法进行了研究。万炳彤等[4]利用TOPSIS 模式，建立了适合于西北寒旱区的铁路路基绿色建设评价模型。以上研究大多针对永久性建筑，而缺乏对于作为工程施工必须搭设的临建设施绿色度的研究。建筑施工现场的临建设施由多种应用功能临建设施构成，对临建设施绿色度进行研究将有助于更好地推行绿色施工。

1 临建设施绿色施工评价指标体系的构建

1.1 临建设施现状

临建设施是指为了维护工程建设与管理正常进行而临时建设的各类建筑物、构筑物及其他设备，一般建筑工程施工的临时设施包括建设项目施工场地围挡、围墙、施工人员进出场通道、施工道路、洗车台、沉淀池、施工场地排水设施等。为缩短临建设施的施工周期，尽早开始结构主体施工，临建施工多数采用低强度的现浇混凝土或者砖砌体等做法。此类做法虽然速度快、工艺简单，但会消耗大量的社会资源，并且项目完工后在后续的拆改过程中会产生大量建筑垃圾。以施工道路为例，目前在建工地的施工道路一般采用现浇混凝土硬化路面，承载力低，易破损，后期进行路面破除时会产生大量的建筑垃圾，而建筑垃圾消解费用高，造成工程成本增加。

作为大量消耗能源和资源的建筑业，应当努力解决投入大、消耗高、污染严重的问题，做到高效节能，降低环境污染，满足绿色施工要求。

1.2 指标体系的建立

现有的《绿色建筑评价标准》侧重于永久性建筑，较少考虑临建设施，缺乏对临建设施综合效益和后续拆改的考虑。根据临建设施的特点及国内外学者在临建设施绿色度评价方面的研究，结合《绿色施工导则》《绿色建筑评价标准》和相关文献，针对临建设施的特点从施工建设管理、生态环境、经济成本、资源消耗4 个方面筛选数据并展开分析，结合专家访谈初步得到30 个评价指标，再将指标形成问卷，通过微信、邮箱等方式对有经验的施工人员和专家发放，进行意见征询，对问卷进行一致性检验，再次根据征询专家的意见对指标进行补充和删减，得到最终的评价指标体系。以临建设施绿色度评价为目标层，建立绿色施工管理协调、环境保护、资源节约消耗及经济成本合理4 项准则层指标及20 个二级指标，真实地反映了各指标之间的关系，具体如表1所示。

表1 临建设施绿色度评价指标体系

（1）施工现场会因施工产生大量的扬尘、噪音。在临建设施后续进行拆改过程中会产生较多建筑垃圾[5]，并且现场施工过程中往往会造成水土流失，土壤污染等，针对这些问题建立生态环境保护指标表，具体可分为大气污染控制、噪声控制、水污染控制、建筑垃圾控制和土壤保护5 项二级指标。

（2）临建设施的现场施工会造成各类资源能源的消耗。施工过程中所需要的建筑材料多种多样；现场工作面许多情况会存在缺水现象；由于用地资源限制，如何节省用地也十分关键；燃料的利用是否恰当也是评价绿色施工的一项关键标准。因此建立资源消耗节约指标，选择材料节约利用、用水节约率、土地节约利用和可再生能源消耗4 项做为二级指标。

（3）临建设施施工过程中一次性耗材消耗较多，一次性耗材建造费用高，施工过程中所使用的材料在临建设施后续拆改中产生大量废弃物，而这些废弃物多数没有进行二次回收利用，这些都会造成经济成本增加。科学合理地使用绿色建材可以减少处理废弃物垃圾的成本。同时采取永临结合措施，提高永临结合率，通过避免重复设置减少消耗，对经济成本的控制有着重要的意义。因此建立经济成本指标，选取一次性耗材建造费用、机械设备的能源消耗、绿色建筑材料利用率、永临结合率、废弃物利用率、雨水利用率这6 个指标做为二级指标。

（4）建设并推行绿色施工一定要建立绿色施工管理体系，主要包括管理、措施、方式等，为绿色施工提出了规范与监督标准，能有效地对其加以纠偏改进等。具体表现施工现场防疫、生活环境健康、施工安全管理、绿色施工培训、绿色施工宣传5 项二级指标。

2 基于组合赋权和模糊综合评价的临建设施绿色施工评价模型

2.1 组合赋权确定评价指标权重

评价临建设施的施工绿色度，首先要对评价指标加以合理赋权。赋权方法通常包括二类，一类是主观赋权法；另一类是客观赋权法。主观赋权法由于受到专家水平和偏好的影响，易产生信息丢失、一致性检查不通过的问题；而客观赋权法能够克服这些弊端，但会模糊评价指标的重要性。AHP 是较为成熟的主观赋权法，它能结合专家自身的经验知识合理地确定各指标权重的排序，熵值法是常用的客观赋权法，依靠数据间的内在联系确定指标权重，客观性强，减弱了专家主观意识造成的影响，但对指标之间可能存在信息重复的问题考虑不充分，独立性权法为一种客观赋权法，对指标之间进行横向比较，考虑指标间的相互联系，可以克服指标间具有关联性，敏感度高的问题，将独立性权法和熵权法结合，使评价结过更为准确科学。因此采用AHP-熵权-独立性权进行组合赋权，并采用加法合成法，使权重更加合理。

2.1.1 层次分析法确定主观权重

运用层次分析进行主观赋权，邀请专家对各层次指标进行打分，得出判断矩阵，然后进行一致性检验，通过检验才可正常运算求出权重[6]。设主观权重为vi，则评价指标主观权重向量为v=[v1，v2，...，vm]。

2.1.2 熵值法确定客观权重

利用熵值法客观赋权。熵值代表一个事件的离散程度，熵值越大则离散程度越大，信息熵越小，该指标包含的信息量越大，权重越大；反之，权重越小。具体步骤如下：

所有评价指标的客观权重：µ=（µ1，µ2，...，µm）。

2.1.3 独立性权法确定客观权重

独立性权系数法利用多元回归法计算出指标之间的复相关系数，以此决定权重。复相关系数越大表示指标间重叠信息越多，相应指标的权重就越小。将复相关系数的倒数作为指标权重系数可以区分指标所包含的不同于其他指标的信息量，处理指数间信息重叠的问题[7]。

复相关系数：

Ri与权重α互为倒数，最终权重计算公式：

2.1.4 组合权重确定

在层次分析法、熵权法、独立性权系数法分别确定指标权重值v、µ、α后，通过组合权重的加法合成法[8]来确定第i项指标的综合权重值：

则所有指标的综合权重向量W为：W=(w1，w2，…，wn)。

2.2 临建设施绿色度模糊综合评价

模糊综合评价法以模糊数学原理为基础，将受多种因素影响的实际问题转化为由可量化的评价指标组成的数学模型，最终得出对实际问题的整体性综合评价数值，是系统进行全面评价的多因素决策方法[9]。由建立的指标体系可知，指标体系中存在较多定性指标，这类指标存在一定的模糊性，采用模糊综合评价可以对定性指标进行合理量化。但传统的模糊综合评价会因为不同等级的隶属度值相近而导致评价结果失真的情况。因此提出改进模糊综合评价：对最大隶属度原则的有效性进行检验，判别其是否有效，提高结果的准确度。若有效性检验不通过，利用相对置信度原则进行最终判别。

2.2.1 评价对象因素域的确定

构建的临建设施施工绿色度评价指标体系的4个一级指标对象集合为：U={U1，U2，U3，U4}，一级指标下的n个二级指标集合为：U=(U11，U12，…，U1n)。由此确定因素域为U={U1，U2，U3，U4}={(U11，U12，…，U1n)，(U21，U22，…，U2n)，…，(U41，U42，…，U4n)}。

2.2.2 确定评价等级

参考相关文献和《绿色建筑评价标准》等级分类，采取五分制法进行等级分类，即结果的评价级别为5 个，依次为绿色度好、较好、中等、较差、差，记为Z=(Z1，Z2，Z3，Z4，Z5)。

2.2.3 改进隶属度

创建模糊关系矩阵R，确定等级模糊子集的隶属程度（R/Ui），施工绿色度评价指标分为定性和定量两种[10]。定量指标由具体的数据来评判其所属等级，评价结果用1 和0 来表示，即某一指标的某等级Vj（j=1，2，…，n）隶属度为1 时，该指标其他等级的隶属度为0。评判标准从两个方面进行考量：一是依据国内现行的法律法规、标准和相关数据，如《建设工程施工现场管理规定》《建筑工程安全生产管理条例》《中华人民共和国环境保护法》等；二是若指标无明确依据，则参考有关学者的研究数据[11～13]。具体如表2 所示。

表2 定量评价指标评价标准

定性指标评价等级依据专家评判来确定，根据专家判断的结果计算该指标分布在每一等级的百分比，取各等级百分比作为隶属度。

可以得到模糊关系矩阵：

式中，rij表示某个被评事物等级模糊子集的隶属度。

2.2.4 评价因素的权向量

评价因素的权向量W=[w1，w2，…，wm]，wi是因素Ui对模糊子集的隶属度，对其进行归一化处理，即：

2.2.5 模糊综合评价结果

评价因素的权向量与评价指标间的关系矩阵进行运算，得到模糊综合评价结果的总向量B，即：

根据最大隶属度原则，计算出的向量B中，最大元素bj（j=1，2，…，n）所对应的等级为该指标的评价等级。

对模糊综合评价的结果进行检验，计算最大隶属度的有效度，当有效度大于等于0.5 时，用最大隶属度原则判断评价等级是有效的；反之无效，此时利用相对置信度原则进行最终等级判别。

计算最大隶属度原则有效度：

式中，n为评价结果向量中的因素个数；β为最大隶属度数值；γ为第二大隶属度数值。

3 应用实例

某城市一棚户区改造工程项目中，北为高层保障房三号楼，南侧东侧西侧为7～9 层的多层住宅。总面积23470.99m2，包括地下室设备空间147.6 m2，地上面积23345.39 m2。本工程项目为钢筋剪力墙结构。该项目的临建设施已完工，根据构建的指标体系和评价标准，结合该项目临建设施具体数据对其进行分析。

3.1 评价指标权重的确定

3.1.1 主观权重确定

邀请施工领域的专家学者对该项目临建设施的绿色施工情况进行评价，共选派出8 位专家组成评审专家小组。根据评价标准和各项措施实际推行情况，对表1 中的绿色施工评价指标进行判断，得到主观权重。

以一级指标为例，根据调查数据及对判断矩阵计算，整理后得到一级指标的权重分配表，如表3所示。

表3 施工绿色度

3.1.2 客观权重确定

对各指标重要程度进行专家打分，以5 分制打分，1～5 分别代表各指标重要程度。同样，以一级指标为例，将专家打分结果整理后形成原始评价矩阵。评价矩阵如表4 所示。

表4 一级指标评价矩阵

根据前述公式计算得到客观权重µ1=0.2579，µ2=0.3595，µ3=0.2579，µ4=0.1248，α1=0.2953，α2=0.2239，α3=0.2207，α4=0.2601，α5=0.0934，α6=0.2262

3.1.3 综合权重确定

综上，对建筑工程施工绿色度评价各级指标的主观权重、客观权重和综合权重进行汇总，如表5所示。

表5 各指标权重

3.2 模糊综合评价

邀请了8 名施工、节能环保等方面的专家对本工程的施工绿色度进行了评价，对定性指标进行打分，打分结果如表6 所示。

表6 二级指标打分表

对定量指标等级进行评定：数据主要采用现场调查获取的数据、查询检验结果报告、询问工作人员等方法，将各定量指标的数据与表2 的标准进行对应评判，从而得到各指标的评价等级。结合8 名专家对定性指标评价的结果，确定C1～C4模糊评判矩阵为：

由表5 可知，一级指标的权重为W=（0.3418，0.2374，0.2577，0.1631）。

各二级指标的权重为W1=（0.1620，0.1664，0.2065，0.2334），W2=(0.2317，0.2199，0.2127，0.3357)，W3=（0.1649，0.1902，0.1725，0.2098，0.1281，0.1345），W4=（0.1283，0.2520，0.2780，0.1991，0.1426）。

将表5 中确定的权重与模糊评判矩阵进行模糊合成运算，即B=W×R，以C1指标为例，计算过程如下：

同理得到总评价矩阵为：

进而得到模糊综合评价等级结果：Q=W×B=（0.2555，0.5586，0.1632，0，0）

计算最大隶属度检验数ε，整理后得到最大隶属度有效性结果如表7 所示。

表7 有效性检验结果

由上表结果显示，“环境保护”“资源节约与消耗”“经济成本合理”“绿色施工管理”指标数均大于0.5，可直接使用最大隶属度原则来确定最终等级。对于该项目而言，根据模糊综合评价中最大隶属度原则max(Q)=q2=0.5586，该临建设施的施工绿色度评价等级为较好。

4 结语

为临建设施绿色度评价提供理论依据，促进绿色施工推广，本文得到以下结论：针对国内外对临建设施绿色度研究不足，从环境保护、资源节约与消耗、经济成本合理与绿色施工管理4 个方面针对临建设施的特点构建了绿色度评价指标体系。采取AHP-熵权-独立性权的组合赋权法使权重赋权更加合理，对定量和定性指标进行分类评价并利用改进模糊综合评价验证隶属度使结果更加可靠。

通过案例，验证了该方法的可行性，为临建设施绿色度的综合评价提供了理论依据，有利于绿色施工的推广。