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(píng)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(duì)鋼結(jié)構(gòu)安裝工程質(zhì)量評(píng)價(jià)更加準(zhǔn)確, 在模糊數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)上對(duì)工程質(zhì)量評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了研究。 并將其試用到實(shí)際工程中, 測(cè)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(duì)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(píng)價(jià); 模糊數(shù)學(xué) 中圖分類號(hào): TU758文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號(hào):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(duì)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(jí)對(duì)工程綜合質(zhì)量進(jìn)行全面 評(píng)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(píng)價(jià), 之后對(duì)所有因素進(jìn)行綜合模糊評(píng)價(jià)。 具體步驟 為, 首先對(duì)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(píng) 判模型得出一個(gè)整體的評(píng)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(píng)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(píng)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(píng)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(píng)價(jià)的第一層級(jí), 分項(xiàng)下面的各小項(xiàng)為評(píng)價(jià)的第二層級(jí), 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(jí) 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(jí)(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(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型 模糊綜合評(píng)價(jià)法是一種基于模糊數(shù)學(xué)理論的綜合評(píng)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(duì)一事 物定性的評(píng)價(jià)提升為定量的評(píng)價(jià), 對(duì)受多因素影響的事物 做出一個(gè)綜合的總體評(píng)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(píng)價(jià)是一個(gè)多層次、 多因素的綜 合評(píng)價(jià)問題, 評(píng)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(píng)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(píng)價(jià)法, 建立多層次模糊 評(píng)價(jià)模型來對(duì)鋼結(jié)構(gòu)安裝工程的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。 具體步驟 如下。 2 1 建立工程質(zhì)量評(píng)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(píng)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(píng)價(jià)指標(biāo)體系第一層級(jí)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(píng)價(jià)評(píng)語集 V 評(píng)語集 V 是評(píng)價(jià)者對(duì)鋼結(jié)構(gòu)安裝工程質(zhì)量評(píng)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(píng)價(jià)等級(jí), 分別為優(yōu)秀、 良 好、 合格、 不合格。 2 3 明確工程質(zhì)量評(píng)價(jià)權(quán)重分配集 A Ui對(duì) U 的權(quán)重為 ai, 質(zhì)量評(píng)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(duì) 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(duì)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(píng)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(duì)第 i 個(gè)質(zhì)量因素的評(píng)價(jià)結(jié) 果, 而 rkj表示的是第 k 個(gè)質(zhì)量評(píng)價(jià)因素對(duì)第 j 個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的 隸屬度, 它用隸屬度表示出了各質(zhì)量評(píng)價(jià)因素與質(zhì)量評(píng)價(jià) 等級(jí)見的模糊關(guān)系; m 表示質(zhì)量評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則層數(shù); n 表示質(zhì) 量評(píng)價(jià)等級(jí)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(píng)價(jià)多級(jí)模糊評(píng)價(jià) 一級(jí)模糊綜合評(píng)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(duì) V 的隸屬向量, 已作歸一化處理。 二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià): 評(píng)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(duì) V 的隸屬向量, 即為總的 評(píng)價(jià)結(jié)果。 2 6 質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果單值化處理 將具體數(shù)值代入工程質(zhì)量評(píng)價(jià)模型中, 得出最后的評(píng) 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(duì)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(jí), 第一層級(jí)為四個(gè)準(zhǔn)則層, 第二層級(jí)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(jí)質(zhì)量因素權(quán)重 符號(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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(píng)價(jià)理論, 對(duì)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(píng)價(jià)。 按上文所述質(zhì)量指標(biāo)測(cè)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(cè)設(shè)備隨機(jī)測(cè)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(duì)工程質(zhì)量因素 Ukj的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理, 對(duì)第一層級(jí)的準(zhǔn)則層 Uk進(jìn)行一級(jí)評(píng)價(jià)如下: 鋼柱及鋼梁的安裝評(píng)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(píng)價(jià)模糊矩陣: R2= 0 50 40 10 0 60 400 鋼結(jié)構(gòu)焊接評(píng)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(píng)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(píng)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(jí)綜合評(píng)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(píng)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(píng)價(jià)為優(yōu)秀, 與之前的評(píng)價(jià)結(jié)果相符合。 5 結(jié) 語 本文對(duì)鋼結(jié)構(gòu)安裝工程質(zhì)量評(píng)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(píng)價(jià) 過程采用模糊綜合評(píng)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(jí)評(píng)價(jià)的全部信息, 對(duì)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(duì)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(píng)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(píng)定手冊(cè)M. 北京:中 國計(jì)劃出社,1996. (上接第 190 頁) 測(cè)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(cè)量時(shí), 都大量使用了 GPS 的測(cè)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(duì)測(cè)量工作的影響, 使得測(cè)量過程變得十分方便與 快捷, 同時(shí)還能夠大大提升測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性, 提升測(cè)量 的工作效率。 GPS 測(cè)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(cè)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(duì) 于無檢核的支點(diǎn)測(cè)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(cè)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(cè)量技術(shù)對(duì) 邊角網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè), 這樣得出的測(cè)量結(jié)果往往比傳統(tǒng)的測(cè)量 結(jié)果更加符合精度的要求。 除了上面講到的兩種測(cè)量使用外, GPS 測(cè)量技術(shù)還能 夠完全滿足航空測(cè)量對(duì)于精度的要求。 特別是鐵路修建的 過程中對(duì)于航測(cè)技術(shù)的使用就十分普遍。 由于目前的航測(cè) 成圖過程中, 每次測(cè)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(cè)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(cè)量的過程中會(huì) 耗費(fèi)大量的人力和物力成本, 而且所得出的測(cè)量數(shù)據(jù)精度 還不一定能夠達(dá)標(biāo)。 而 GPS 測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn) 確性。 3 2 動(dòng)態(tài) GPS 相對(duì)定位的具體應(yīng)用 GPS 動(dòng)態(tài)測(cè)量主要指的是利用 GPS 信號(hào)對(duì)運(yùn)動(dòng)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(duì)比的一個(gè)過程。 與靜 態(tài) GPS 相對(duì)定位相比, 動(dòng)態(tài) GPS 相對(duì)定位主要是以一臺(tái)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(dòng)的狀 態(tài)下。 其主要利用兩個(gè)站之間信號(hào)的差別進(jìn)行計(jì)算, 進(jìn)而 得出每個(gè)流動(dòng)站在任意時(shí)間段的位移及位置坐標(biāo)。 GPS 動(dòng) 態(tài)測(cè)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(cè)量信息 傳輸給流動(dòng)站, 然后對(duì)其進(jìn)行對(duì)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(cè)量信息傳輸?shù)搅鲃?dòng)站, 而是只需要在后期對(duì)