基于AHP法的建筑工程结构设计安全风险评估

刘建立　郭承孜

摘 要：为了系统的研究建筑工程结构设计风险，采用层次分析法和统计资料法，全方面的探析了建筑工程结构设计中由于设计师的疏漏或失误，及由于各种主、客观因素而导致的各种事故和问题.通过AHP法对建筑工程结构设计中容易发生的各种事故和问题实行了归纳评估，明确了建筑工程结构设计中容易出现的各种问题的重要性及其排序，能够有效地降低结构设计风险.

关键词：AHP；建筑工程；结构设计；风险评估

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.080

0 引言

建筑工程设计在工程建设中处于极为重要的地位，工程结构设计的优劣直接影响工程建设的整体质量。而工程结构的设计又关系到工程质量的安全和使用效果，如出现问题就会对整体质量造成影响，甚至还会发生安全事故。通过材料的统计对结构设计中的安全风险进行统计和整理，在此基础上，合理的运用AHP法对各项风险元素进行合理的评估.

1 层次分析法

1.1 层次分析法的简称AHP（Analytic Hierarchy Process）

该方法是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂于20世纪70年代初，在为美国国防部研究"根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配"课题时，应用网络系统理论和多目标综合评价方法，提出的一种层次权重决策分析方法.结合其特点有针对性的对相关的决策进行处理，这种系统非常灵活。在国内的经济领域中能够充分应用，如成本的分析、经济管理方面、建筑工程等方面都能够广泛应用。如果应用过程中所选的要素不合理，会造成含义的混淆不清或是要素间的关系混乱，这些都会对AHP法结果造成影响，甚至会导致AHP法决策出现错误，为确保递阶层次结构合理，需要把握下述原则：

（1）分解、简化问题的过程需要准确把握其主要因素。

（2）注意比较元素间强度的关系，如相差过于悬殊就不能在一起进行比较。

1.2 AHP法用途举例

AHP法的应用在生活中非常多，例如，某人准备选购一台电冰箱，他对市场上的6种不同类型的电冰箱进行了解后，在决定买哪一款式时，往往不是直接进行比较，因为存在许多不可比的因素，而是选取一些中间指标进行考察.例如电冰箱的容量、制冷级别、价格、型式、耗电量、外界信誉、售后服务等.然后再考虑各种型号冰箱在上述各中间标准下的优劣排序.借助这种排序，最终作出选购决策.在决策时，由于6种电冰箱对于每个中间标准的优劣排序一般是不一致的，因此，决策者首先要对这7个标准的重要度作一个估计，给出一种排序，然后把6种冰箱分别对每一个标准的排序权重找出来，最后把这些信息数据综合，得到针对总目标即购买电冰箱的排序权重。有了这个权重向量，决策就很容易了.例如这种应用还有很多，对人们日常生活的风险评估具有重大意义。

1.3 研制风险综合量化评估

2 AHP法的建筑工程结构设计的安全风险评估

建筑工程会产生设计方面的事故或是相关设计方面的问题，一般是由于设计人员的疏忽、客观的原因所导致，现进行具体的分析，并对其结构的设计中存在的风险进行概述：

2.1 结构设计方案内容不规范

结构设计方案不合理体现为：所使用的设计方案严重不符合标准，地震区工程建筑需要进行合理的结构设计，而其没有通过相关的措施对平面或是垂直面不规则的结构问题有效的处理。结构方案在设计的过程不能明确的计算简图，未选取任何有效的抗震功效传递路径，增强抗震部位也未采用相关的处理措施，就会导致结构类型在选用方面出现失误。另外，各类建筑物的选址方面容易出现很多问题，部分建筑会在比较危险的场地进行施工，主楼和裙房也会出现连接方案选用错误的现象，而结构伸缩、沉降、防震缝不能合理的对其分布和设置相关处理措施，结构建筑的多重抗震性也不能进行一定的结构建造.

2.2 结构荷载问题和作用的问题

结构荷载和作用的问题主要为：不合理的对抗震设防烈度、类型和等级进行取值，同时在荷载规定的允许值范围内准永久值、取值和组合均不能达到相关的要求。因为荷载在规范内无明确的对荷载做出任何规定，因此就导致取值出现不规范或是错误的现象。在进行结构方面的计算过程，组合值和荷载的分项系数、还有荷载组合的出现不能满足其结构设计的相关要求.

2.3 结构计算方面的问题

结构在计算方面容易出现的问题有：计算时经常会出现结构在计算假定和模型计算方法的选择方面出现错误的情况，与此同时原始的材料、荷载的强度等数据的取值出现错误或是不合理的情况、结构在计算参数值、简图、荷载取值方面的不合理情况，都会导致结构在计算方面出现一系列的问题.计算完成之后，部分结果会有失实和内力调整不当的状况、超限信息处理不好也会使计算方面产生差错、计算简图、原始数据都会对结构的安全造成一定的影响。由此可见，结构的设计过程因为缺少结构设计的校对和审查，经常会出现返工的状况，还会造成安全事故.

2.4 结构的设计欠缺长久性考虑

结构在设计的过程中，没有纵观全局进行设计，不能够考虑到其建筑的耐久性.主要体现为结构在建设的过程对结构的整体环境的类型选择方面出现了问题，就会导致结构设计的方案和结构设计实行的处理措施出现选择的失误.材料方面因为错误对结构环境的类别进行了判断，使得混凝土的结构材料在厚度以及保护层的厚度防裂问题方面等级都会出现数据错误.砌体的结构而言，结构的设计耐久性考虑有所欠缺，主要表现为所使用的材料不能够满足耐久的要求.针对钢结构，会对钢筋抗锈的等级、防腐、防火等出现不合理的选用，尤其是脚柱、支架等重要的位置容易出现不合理的情况.如建筑的建设场地受到地下水的影响，很容易导致使用的基础方案或是出现不规范的处理措施。

2.5 地基的基础设计有问题endprint

地基的基础设计过程经常会出现如下问题：地层基础的错误性判断，能够看出持力层使用方面有误，地基基础承载和变形的判断出现错误，会对验算方面造成影响，使其不能达到相关标准。与此同时还会出现基础埋置的深度不够和变形、稳定性方面的问题。结构在设计过程，没有及时的利用相关的措施解决问题.不合理对地基桩的基础形状、布置等方面进行标准的操作，造成其不能达到设计荷载力和承受力.且没有有效的降低液化处理措施对地基含液化土的相应处理。

2.6 上部结构设计方面的失误

（1）钢结构的失误。上层结构的失误主要包括结构材料和连接形式选择性错误，这会导致其结构的强度值产生一定的偏差，结构在连接和材料不合理的选用问题、结构设计内容的不合理均会使整个结构支撑的系统出现问题.结构节点、强节点在设置方面的不合理都会影响上部结构设计主线.上层房屋的局部会利用小型的钢网架、钢桁架、钢雨蓬等钢材质的结构和主体进行连接，导致焊接构造、计算等方面内容的不合理情况。

（2）砌体结构设计的失误。上层砌体结构在设计的过程中存在的问题主要是：建筑物楼层数超出了规定的数量、整体的构造柱和圈梁的设置不规范、抗震墙之间的距离设定不合理、抗震计算的偏差问题等。

（3）混凝土结构设计的失误。上层混凝土在结构的设计方面容易出现的问题为：选用的抗震等级不适合、框剪结构剪力墙的承载比例没有达到相关的标准、地下室的室顶嵌固层的结构设计不完善、钢结构的最大限度配筋率不符合规定、框架筋的肢距不能达到要求、抗震墙较薄等。

3 建筑工程结构设计安全风险评估的应用

（1）应该对AHP进行了解，通过对建筑工程结构设计进行安全风险评估，将其进行明确的分类，利用相关数据广泛的采集信息。

（2）结合采集的建筑工程结构设计方面的相关信息和数据内容，按其功能和作用进行合理的分类，对于建筑工程的结构设计安全风险需要进行多层次且递阶的建模。

（3）确定模型里相近元素的关系后，再利用两两比较的方式，对其矩阵、矩阵运算的数学方法进行判断，明确基于上层结构中的单元因素和本层次中元素之间的关系.建立判断矩阵R如图1。

（4）将高层次的元素在目标合成的权重进行计算，将其结构进行总体排序，然后再确定出最底层的元素在模型内总体目标中的重要程度。

（5）通过模型进行排序，这也是有效的依据，据此对其进行全面的分析、做出结构的计算，制定有效的解决措施。

4 总结

建筑的核心内容为结构设计，其在建筑工程中有着极为重要的作用，结构的设计质量决定了建筑的整体质量、安全问题、以及建筑的使用年限.建筑行业工作人员必须加强对风险问题的重视。

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