Sichuan Building Materials Vol.41，No.4 August，2015 第41卷第4期 2015年8月 基于模糊數(shù)學(xué)理論的鋼結(jié)構(gòu)安裝工程質(zhì)量評價(jià)方法 黎凱旋 (武警后勤學(xué)院, 天津 300309) 作者簡介:黎凱旋(1992 - ),男,四川成都人,碩士研究生,主要研究 方向:工程項(xiàng)目管理。 摘 要: 為了對鋼結(jié)構(gòu)安裝工程質(zhì)量評價(jià)更加準(zhǔn)確, 在模糊數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)上對工程質(zhì)量評價(jià)方法進(jìn)行了研究。 并將其試用到實(shí)際工程中, 測算結(jié)果能夠真實(shí)反映鋼結(jié)構(gòu) 安裝工程的質(zhì)量狀況, 對今后控制鋼結(jié)構(gòu)安裝工程質(zhì)量有 一定的指導(dǎo)作用。 關(guān)鍵詞: 鋼結(jié)構(gòu); 質(zhì)量評價(jià); 模糊數(shù)學(xué) 中圖分類號: TU758文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號:1672 -4011(2015)04 -0191 -03 DOI:10. 3969/ j. issn. 1672 -4011. 2015. 04. 095 A Method of Quality Evaluation of Steel Structure Installation Project Based on Fuzzy Mathematics LI Kaixuan (The Logistics of PAPF, Tianjin 300309, China) Abstract: In order to evaluate the quality of steel structure installation project accurately, a method of quality evaluation is researched by using fuzzy mathematics. It is used in actual engi- neering and the result could reflect the actual situation of the steel structure installation engineering quality.To control of steel structure installation project quality in the future has a cer- tain guiding role. Key words: steel structure; quality evaluation; fuzzy mathematics. 0 前 言 鋼結(jié)構(gòu)安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)是保證鋼結(jié)構(gòu)工程整體質(zhì)量 的基礎(chǔ), 通過對安裝工程質(zhì)量的全面檢驗(yàn), 掌握其整體的 質(zhì)量水平, 最后由工程質(zhì)量等級對工程綜合質(zhì)量進(jìn)行全面 評價(jià), 同時(shí)也可作為衡量施工單位工程質(zhì)量的重要指標(biāo)。 該方法是在工程結(jié)構(gòu)層次模型基礎(chǔ)上, 先進(jìn)行單個(gè)質(zhì)量因 素的評價(jià), 之后對所有因素進(jìn)行綜合模糊評價(jià)。 具體步驟 為, 首先對鋼結(jié)構(gòu)安裝各分項(xiàng)工程的聯(lián)系進(jìn)行分析, 進(jìn)而 運(yùn)用層次分析法算出各分項(xiàng)的權(quán)重, 最后運(yùn)用綜合模糊評 判模型得出一個(gè)整體的評價(jià)結(jié)果。 1 確定鋼結(jié)構(gòu)安裝工程項(xiàng)目劃分的層次 評價(jià)是建立在結(jié)構(gòu)層次模型基礎(chǔ)上的, 因此必須客觀 準(zhǔn)確地建立工程項(xiàng)目劃分的層次模型。 通過全面調(diào)研、 充 分收集資料和系統(tǒng)分析, 確定評價(jià)目標(biāo)及其涵蓋的因素以 及各因素間的相互聯(lián)系, 進(jìn)而劃分結(jié)構(gòu)層次。 鋼結(jié)構(gòu)安裝 工程按分項(xiàng)工程可劃分為鋼柱及鋼梁的安裝、 高強(qiáng)度螺栓 安裝、 鋼結(jié)構(gòu)的焊接、 鋼結(jié)構(gòu)的除銹與涂裝等。 其中, 各 分項(xiàng)工程又由各小項(xiàng)組成。 比如, 鋼柱及鋼梁的安裝中又 分鋼柱、 鋼梁、 支撐等小項(xiàng)。 因此, 只有通過逐層評價(jià)才 能全面地把握工程質(zhì)量狀況。 設(shè)鋼結(jié)構(gòu)安裝工程各分項(xiàng)為 評價(jià)的第一層級, 分項(xiàng)下面的各小項(xiàng)為評價(jià)的第二層級, 如表 1 所示。 表 1鋼結(jié)構(gòu)安裝工程質(zhì)量因素層次 第一層級 鋼柱及鋼梁的 安裝 高強(qiáng)度 螺栓安裝 鋼結(jié)構(gòu)的 焊接 鋼結(jié)構(gòu)的 除銹與涂裝 第二層級(以鋼柱及鋼梁的安裝為例) 主體結(jié)構(gòu) 安裝方位 主體結(jié)構(gòu) 垂直度 主體結(jié)構(gòu) 總高度 外觀質(zhì)量 2 確定模糊理論評價(jià)的數(shù)學(xué)模型 模糊綜合評價(jià)法是一種基于模糊數(shù)學(xué)理論的綜合評價(jià) 方法。 這種方法是通過模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論, 把對一事 物定性的評價(jià)提升為定量的評價(jià), 對受多因素影響的事物 做出一個(gè)綜合的總體評價(jià)。 其系統(tǒng)性強(qiáng), 所得結(jié)果直觀, 適合解決各種難以量化和非確定性問題。 鋼結(jié)構(gòu)安裝工程質(zhì)量評價(jià)是一個(gè)多層次、 多因素的綜 合評價(jià)問題, 評價(jià)時(shí)很難將其歸于某個(gè)類別, 如果簡單地 按單因素方法進(jìn)行評價(jià)不能全面地反映工程質(zhì)量問題, 并 且在實(shí)際過程中, 很多工程指標(biāo)難以用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法進(jìn) 行分析, 所以本文利用模糊綜合評價(jià)法, 建立多層次模糊 評價(jià)模型來對鋼結(jié)構(gòu)安裝工程的質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)。 具體步驟 如下。 2 1 建立工程質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)集合 U 根據(jù)上文建立的層次結(jié)構(gòu), 定義工程質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)集 合 U 為: U = U1,U2,U3,U4 , Uk= uk1,uk2,ukj , 其 中 Ukk = 1,2,3,4 ()為工程質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系第一層級中 的第 k 個(gè)準(zhǔn)則層; ukj為第 k 個(gè)準(zhǔn)則層的第 j 個(gè)指標(biāo), j = 1,2, ,nk。 2 2 建立工程質(zhì)量評價(jià)評語集 V 評語集 V 是評價(jià)者對鋼結(jié)構(gòu)安裝工程質(zhì)量評價(jià)結(jié)果組 成的集合, 即: V = v1,v2,v3,v4 , 式中, vh h = 1,2,3,4 () 表示鋼結(jié)構(gòu)安裝工程質(zhì)量四個(gè)評價(jià)等級, 分別為優(yōu)秀、 良 好、 合格、 不合格。 2 3 明確工程質(zhì)量評價(jià)權(quán)重分配集 A Ui對 U 的權(quán)重為 ai, 質(zhì)量評價(jià)準(zhǔn)則層各指標(biāo)的權(quán)重分 配集為 A=a1,a2,a3,a4 , ukj對 Uk的權(quán)重為 akj, 子準(zhǔn)則層 各質(zhì)量指標(biāo)的權(quán)重分配集為 Ak=ak1,ak2,akj(i = 1,2, 3,4) 。 以上 ak,akj的數(shù)值由層次分析法確定, 根據(jù)各質(zhì)量 因素對總質(zhì)量的影響程度, 給予每類因素相應(yīng)的權(quán)數(shù)。 191 Sichuan Building Materials Vol.41，No.4 August，2015 第41卷第4期 2015年8月 2 4 建立工程質(zhì)量評價(jià)隸屬矩陣 R R = R1 R2 Rm = r11r12r1n r21r22r2n rm1rm2rmn , rkh= rk1h rk2h rknkh 式中, R 的第 k 行表示的是對第 i 個(gè)質(zhì)量因素的評價(jià)結(jié) 果, 而 rkj表示的是第 k 個(gè)質(zhì)量評價(jià)因素對第 j 個(gè)評價(jià)等級的 隸屬度, 它用隸屬度表示出了各質(zhì)量評價(jià)因素與質(zhì)量評價(jià) 等級見的模糊關(guān)系; m 表示質(zhì)量評價(jià)的準(zhǔn)則層數(shù); n 表示質(zhì) 量評價(jià)等級數(shù); nk表示第 k 個(gè)準(zhǔn)則層所包含的指標(biāo)數(shù)。 本文 中, m = 4 , n = 4 , n1= n4= 4 , n2= 2 , n3= 3 。 2 5 建立工程質(zhì)量評價(jià)多級模糊評價(jià) 一級模糊綜合評價(jià): B=Ak Rk= ak1 ak2 akn rk11rk12rk13rk14 rk21rk22rk23rk24 rknk1rknk2rknk3rkmk4 = bk1 bk2 bk4 式中, “ ” 表示模糊算子, 表示普通積和運(yùn)算, 即 bh= nk j =1 akjrkjhh = 1,2,3,4 () Bk為 Uk對 V 的隸屬向量, 已作歸一化處理。 二級模糊綜合評價(jià): 評價(jià)隸屬矩陣 B = B1 B2 B3 B4 = b11b12b13b14 b21b22b23b24 b31b32b33b34 b41b42b43b44 B= A B = a1 a2 a3 a4 b11b12b13b14 b21b22b23b24 b31b32b33b34 b41b42b43b44 = b1 b2 b3 b4 T , bh= 4 k =1 akbkh B已作歸一化處理, 為 U 對 V 的隸屬向量, 即為總的 評價(jià)結(jié)果。 2 6 質(zhì)量評價(jià)結(jié)果單值化處理 將具體數(shù)值代入工程質(zhì)量評價(jià)模型中, 得出最后的評 價(jià)結(jié)果 S = BVT. 3 鋼結(jié)構(gòu)安裝工程質(zhì)量因素權(quán)重的確定 各質(zhì)量因素的權(quán)重反映了對鋼結(jié)構(gòu)安裝工程質(zhì)量影響 的重要程度。 根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)安裝工程的各影響因素劃分為兩 個(gè)層級, 第一層級為四個(gè)準(zhǔn)則層, 第二層級的質(zhì)量影響因 素較多, 按照其重要程度可分為穩(wěn)定項(xiàng)和準(zhǔn)許偏差項(xiàng), 其 中, 穩(wěn)定項(xiàng)與準(zhǔn)許偏差項(xiàng)的權(quán)重比為 21, 將各因素權(quán)重歸 一化后見表 2 6。 表 2安裝工程第一層級質(zhì)量因素權(quán)重 符號類因素權(quán)重 a1鋼柱及鋼梁的安裝0 35 a2高強(qiáng)度螺栓安裝0 25 a3鋼結(jié)構(gòu)焊接0 25 a4鋼結(jié)構(gòu)除銹與涂裝0 15 表 3鋼柱及鋼梁的安裝質(zhì)量因素權(quán)重 符號質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重 a11主體結(jié)構(gòu)安裝方位0 333 a12主體結(jié)構(gòu)垂直度0 333 a13主體結(jié)構(gòu)總高度0 167 a14外觀質(zhì)量0 167 表 4高強(qiáng)度螺栓安裝質(zhì)量因素權(quán)重 符號質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重 a21螺栓連接處的質(zhì)量0 5 a22螺栓的終擰強(qiáng)度0 5 表 5鋼結(jié)構(gòu)焊接的質(zhì)量因素權(quán)重 符號質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重 a31關(guān)鍵部位的焊接質(zhì)量0 4 a32焊后彎曲強(qiáng)度檢查0 4 a33整體的焊接外觀質(zhì)量0 2 表 6鋼結(jié)構(gòu)除銹與涂裝質(zhì)量權(quán)重因素 符號質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重 a41整體涂裝外觀質(zhì)量0 286 a42連接、損傷處的補(bǔ)涂0 286 a43涂料質(zhì)量0 286 a44涂層厚度0 143 4 案例分析 應(yīng)用上述評價(jià)理論, 對天津市某多層鋼結(jié)構(gòu)安裝工程 質(zhì)量進(jìn)行模糊綜合評價(jià)。 按上文所述質(zhì)量指標(biāo)測得實(shí)際數(shù) 據(jù)(本案例數(shù)據(jù)來源于天津某建筑安裝公司)。 鋼結(jié)構(gòu)安裝 工程施工完畢, 用相關(guān)檢測設(shè)備隨機(jī)測取 100 個(gè)點(diǎn), 根據(jù) 儀器數(shù)據(jù)反饋的結(jié)果, 其中 57 個(gè)點(diǎn)為優(yōu)秀, 31 個(gè)點(diǎn)為良 好, 11 個(gè)點(diǎn)為合格, 1 個(gè)點(diǎn)不合格點(diǎn)。 通過初步計(jì)算, 得 出其優(yōu)秀、 良好、 合格、 不合格的隸屬度依次為: r1= 57/ 100 =0 57, r2=29/ 100 =0 29, r3=11/ 100 =0 11, r4=3/ 100 =0 03。 下面對工程質(zhì)量因素 Ukj的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理, 對第一層級的準(zhǔn)則層 Uk進(jìn)行一級評價(jià)如下: 鋼柱及鋼梁的安裝評價(jià)模糊矩陣: R1= 0 50 40 10 0 60 20 20 0 70 10 20 0 70 100 2 高強(qiáng)度螺栓的安裝評價(jià)模糊矩陣: R2= 0 50 40 10 0 60 400 鋼結(jié)構(gòu)焊接評價(jià)綜合矩陣: R3= 0 50 30 20 0 6 0 7 0 2 0 2 0 1 0 1 0 1 0 鋼結(jié)構(gòu)的除銹與涂裝評價(jià)模糊矩陣: R4= 0 50 30 20 0 40 40 20 0 60 300 1 0 70 10 10 1 由此得本工程質(zhì)量因素權(quán)重分配集為: A = 0 350 250 250 15 A1= 0 3330 3330 1670 167 291 Sichuan Building Materials Vol.41，No.4 August，2015 第41卷第4期 2015年8月 A2= 0 50 5 A3= 0 40 40 2 A4= 0 2860 2860 2860 143 模糊綜合評價(jià): B1= A1 R1= 0 6000 2330 1330 034 B2= A2 R2= 0 5500 4000 0500 B3= A3 R3= 0 5800 2400 1400 040 B4= A4 R4= 0 5290 3000 1290 042 二級綜合評價(jià): B=AB= 0 35 0 25 0 25 0 15 T 0 6000 2330 1330 034 0 5500 4000 0500 0 5800 2400 1400 040 0 5290 3000 1290 042 = 0 5720 2870 1130 028 根據(jù)最后的評價(jià)結(jié)果得到該多層鋼結(jié)構(gòu)安裝工程質(zhì)量 屬于優(yōu)秀的隸屬度為 0 572, 良好的隸屬度為 0 287, 合格 的隸屬度為 0 113, 不合格的隸屬度為 0 028, 按最大隸屬 度原則, 綜合評價(jià)為優(yōu)秀, 與之前的評價(jià)結(jié)果相符合。 5 結(jié) 語 本文對鋼結(jié)構(gòu)安裝工程質(zhì)量評價(jià)提出了一個(gè)實(shí)用的細(xì) 化指標(biāo)體系和量化方法并在具體案例上進(jìn)行了運(yùn)用。 評價(jià) 過程采用模糊綜合評價(jià)法, 該方法不僅考慮了各質(zhì)量影響 因素, 并且保存各級評價(jià)的全部信息, 對鋼結(jié)構(gòu)安裝工程 質(zhì)量的提高具有實(shí)際意義, 同時(shí)也使得施工單位可以更有 針對性地采取措施提升工程質(zhì)量。ID: 002012 參 考 文 獻(xiàn): 1 田凱,李穎. 簡述工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝施工質(zhì)量的控制J. 商 品與質(zhì)量:建筑與發(fā)展,2011,18(8). 2 GB 500172003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范S. 3 楊綸標(biāo),高英儀. 模糊數(shù)學(xué)原理及應(yīng)用M. 4 版. 廣州:華南理 工大學(xué)出版社,2006. 4 卜廣志, 張宇文. 基于灰色模糊關(guān)系的灰色模糊綜合評判J. 系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐,2002,22(4):141 -144. 5 俞國音,李大鵬. 鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定手冊M. 北京:中 國計(jì)劃出社,1996. (上接第 190 頁) 測量技術(shù)能夠很好地彌補(bǔ)這一技術(shù)缺陷。 例如, 在進(jìn)行滬 杭、 滬寧的高速公路測量時(shí), 都大量使用了 GPS 的測量技 術(shù)。 在野外, 用 GPS 技術(shù)定位高速公路上的控制點(diǎn), 其出 現(xiàn)誤差的概率是非常低的, 往往幾十公里的誤差數(shù)值都能 控制在 2 cm 以內(nèi)。 而且 GPS 靜態(tài)定位的使用, 能夠避免惡 劣天氣對測量工作的影響, 使得測量過程變得十分方便與 快捷, 同時(shí)還能夠大大提升測量數(shù)據(jù)的精確性, 提升測量 的工作效率。 GPS 測量技術(shù)除了在我國公路建設(shè)的過程中 被廣泛使用外, 其在大型隧道和橋梁的建設(shè)工程中也是一 個(gè)必不可少的測量工具4。 由于 GPS 技術(shù)在不用全線通視 的情況下, 就能形成畫面清晰的圖像。 因此, 這個(gè)特點(diǎn)對 于無檢核的支點(diǎn)測量具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 例如, 在 進(jìn)行江陰長江大橋修建的過程中, 就利用了 GPS 測量技術(shù) 建立了精確的邊角網(wǎng), 并在此基礎(chǔ)上利用 GPS 測量技術(shù)對 邊角網(wǎng)進(jìn)行檢測, 這樣得出的測量結(jié)果往往比傳統(tǒng)的測量 結(jié)果更加符合精度的要求。 除了上面講到的兩種測量使用外, GPS 測量技術(shù)還能 夠完全滿足航空測量對于精度的要求。 特別是鐵路修建的 過程中對于航測技術(shù)的使用就十分普遍。 由于目前的航測 成圖過程中, 每次測量的圖像都必須擁有滿足技術(shù)要求和 一定數(shù)量的共同控制點(diǎn)。 但是, 由于傳統(tǒng)的測量方法必須 占用很多平面以及二維坐標(biāo), 因此在進(jìn)行測量的過程中會 耗費(fèi)大量的人力和物力成本, 而且所得出的測量數(shù)據(jù)精度 還不一定能夠達(dá)標(biāo)。 而 GPS 測量技術(shù)的使用就能很好地解 決這一技術(shù)障礙, 其使用航拍所得的圖像沿一字排開, 這 樣既節(jié)省了人力和物力成本, 又大大提升了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn) 確性。 3 2 動態(tài) GPS 相對定位的具體應(yīng)用 GPS 動態(tài)測量主要指的是利用 GPS 信號對運(yùn)動的目標(biāo) 進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控, 并將監(jiān)控的數(shù)據(jù)與參考系的位置、 時(shí)間、 姿態(tài)、 速度等狀態(tài)方面的參數(shù)進(jìn)行對比的一個(gè)過程。 與靜 態(tài) GPS 相對定位相比, 動態(tài) GPS 相對定位主要是以一臺固 定的接收機(jī)為主, 其他的接收機(jī)則處于一個(gè)不斷運(yùn)動的狀 態(tài)下。 其主要利用兩個(gè)站之間信號的差別進(jìn)行計(jì)算, 進(jìn)而 得出每個(gè)流動站在任意時(shí)間段的位移及位置坐標(biāo)。 GPS 動 態(tài)測量的差分?jǐn)?shù)據(jù)一般有兩種處理方式, 其中第一種為即 時(shí)處理方式, 其主要是即時(shí)地將基準(zhǔn)站所得到的測量信息 傳輸給流動站, 然后對其進(jìn)行對比分析, 進(jìn)而形成數(shù)據(jù)鏈, 用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸。 而另外一種處理方式則為滯后處理 方式, 其不需要即時(shí)將基準(zhǔn)站的測量信息傳輸?shù)搅鲃诱? 而是只需要在后期對