基于模糊数学对在役工业厂房可靠性的研究

2017-10-17 02:52董滨
科学与财富 2017年27期
关键词:模糊综合评判工业厂房可靠性

董滨

摘 要: 依据工业厂房可靠性鉴定标准,并结合工业厂房的结构特点,通过建立三级模糊综合评价的数学模型,来研究在役工业厂房可靠性的问题。

关键词: 工业厂房;可靠性;模糊综合评判

由于受到工作环境、使用年限、设计与施工先天不足和管理不善等因素的影响,我国在役工业建筑中已有部分属于建筑危旧厂房。

近年来,工业厂房破坏和倒塌事故时有发生,造成了大量的人员伤亡事故、经济损失和社会影响,工业厂房正面临着如何进行加固与改造的问题。

如何加固与改造,首先要对在役工业厂房的使用性能进行鉴定与评估,这就转化为可靠性研究问题。然而,现阶段对于工业厂房的可靠性评估,多数是依赖有经验的专业技术人员,进行实地检测和结构验算,然后凭借个人积累的知识经验依据《工业厂房可靠性鉴定标准》(GB50144-2008)[1]作出评判,造成许多判定方法不科学,缺乏可靠性。本文基于模糊数学的运算方法,通过模糊综合评判确立破坏或损伤因素的评价矩阵,来评判在役工业厂房的可靠性问题。

1 模糊综合评判数学模型

模糊数学通过引用隶属度函数来刻画事物归属程度的区别信息,经过模糊推理和去模糊化,实现对事物的模糊判别,由于模糊判别不需要建立分析对象的力学模型,使得其对具有大量非确定性因素的判别问题非常有效,在许多专业领域中得到了应用[2]。

1.1 单因素评判

定义因素集:

U={u1,u2,...um} (1)

式中,U一构件的影响因素集,ui(i=1,2,...m)一第i个影响因素。

定义评价集:

V={v1,v2,...vn} (2)

式中,V一项目判定的评价集,vj(j=1,2,...n)一评价的j个等级。

定义模糊评价矩阵,用R表示:

Rij=rij, (i=1,2,...m; j=1,2,...n) (3)

建立从U到V的一个模糊映射:f:U→V,ui→vj,则隶属度:

rij=μR(ui,vj)(i=1,2,...m; j=1,2,...n) (4)

上述建立的单因素评判矩阵中,rij为因素ui的评价对等级vj的隶属关系,即隶属程度,表示为第i个因素的单因素评判。

1.2 多因素综合评判

多因素综合评判是建立在单因素评判基础上的一种综合评判形式。

定义因素集U上的因素模糊子集为:

(5)

其中,xi为单因素ui对X的隶属度,表示根据单因素ui评定等级的能力。

定义评价集V上的等级模糊子集为:

(6)

其中,yj为等级vj对Y的隶属度,是综合评判的结果。

当已知因素模糊子集X和模糊评价矩阵R时,即可将X和R合成得到综合评判结果为:

(7)

对于结构可靠性评判可采用“加权平均型”模型:

(8)

式中,i表示因素数,j表示评价等级数;xi表示因素的权数;rij表示i因素隶属于j等级的程度;yj表示隶属于j等级程度的结果。

2 工业厂房可靠性模糊综合评判

2.1 确定影响构件可靠性等级评定的因素

工业厂房评判层次结构划分,见图1。对结构单位进行分析,选出需要可靠性评判的项目,据此确定影响可靠性等级评定的因素。

2.2 确定各影响因素对评定等级的隶属度

根据GB50144-2008,将评定等级划分为a、b、c、d四个可靠性等级,进行各结构单位基本构件可靠性等级的评定,根据评定的结果确定各因素的隶属度。

2.3 建立工业厂房可靠性的模糊综合评判框架

根据厂房结构体系的组成和影响厂房质量的因素分成三级评判,见图2,三級模糊综合评判框架[3]。

其中,R为因素评判矩阵,X为因素权重集,Y为厂房单元的可靠性评判结论。Xij到Yij的的过程,表示对每个子系统的每个项目的可靠性作出评价,为一级模糊综合评判;从Xi到Yj的过程,表示对每个子系统的可靠性作出评价,为二级模糊综合评判;从X到Y的过程,为三级模糊综合评判。

3 结论

本文介绍了工业厂房可靠性模糊综合评判的模型,并具体介绍了其方法和步骤,与传统的评定方式相比,这种用定量的方法搜集并处理了大量的真实数据,能更为客观的反应结构的真实状态。而且,模糊综合评判法有明确的计算过程,其借助模糊数学模型来实现,有利于实现计算机程序化的操作。即便如此,在役工业厂房可靠性的评判仍是一个极为复杂的问题,它需要不断地通过工程实践和科学理论研究来逐步完善。■

参考文献

[1]中国冶金建设协会.GB50144-2008工业建筑可靠性鉴定标准[S].北京:中国计划出版社,2009.

[2]曹芙波,赵根田,王晨霞.厂房可靠性的模糊综合评判[J].内蒙古科技大学学报,2003,34(1):120-124.

[3]孙长明,綦宝辉,阎 石.模糊数学在工业厂房可靠性鉴定中的应用[J].沈阳建筑工程学院报:自然科学版,2001,17(4):268-271.

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