基于模糊数学理论的钢结构安装工程质量评价方法.pdf

Sichuan Building Materials Vol.41，No.4 August，2015 第41卷第4期 2015年8月 基于模糊数学理论的钢结构安装工程质量评价方法 黎凯旋 (武警后勤学院, 天津 300309) 作者简介:黎凯旋(1992 - ),男,四川成都人,硕士研究生,主要研究 方向:工程项目管理。 摘 要: 为了对钢结构安装工程质量评价更加准确, 在模糊数学理论基础上对工程质量评价方法进行了研究。 并将其试用到实际工程中, 测算结果能够真实反映钢结构 安装工程的质量状况, 对今后控制钢结构安装工程质量有 一定的指导作用。 关键词: 钢结构; 质量评价; 模糊数学 中图分类号: TU758文献标志码: A 文章编号: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 钢结构安装工程质量检验是保证钢结构工程整体质量 的基础, 通过对安装工程质量的全面检验, 掌握其整体的 质量水平, 最后由工程质量等级对工程综合质量进行全面 评价, 同时也可作为衡量施工单位工程质量的重要指标。 该方法是在工程结构层次模型基础上, 先进行单个质量因 素的评价, 之后对所有因素进行综合模糊评价。 具体步骤 为, 首先对钢结构安装各分项工程的联系进行分析, 进而 运用层次分析法算出各分项的权重, 最后运用综合模糊评 判模型得出一个整体的评价结果。 1 确定钢结构安装工程项目划分的层次 评价是建立在结构层次模型基础上的, 因此必须客观 准确地建立工程项目划分的层次模型。 通过全面调研、 充 分收集资料和系统分析, 确定评价目标及其涵盖的因素以 及各因素间的相互联系, 进而划分结构层次。 钢结构安装 工程按分项工程可划分为钢柱及钢梁的安装、 高强度螺栓 安装、 钢结构的焊接、 钢结构的除锈与涂装等。 其中, 各 分项工程又由各小项组成。 比如, 钢柱及钢梁的安装中又 分钢柱、 钢梁、 支撑等小项。 因此, 只有通过逐层评价才 能全面地把握工程质量状况。 设钢结构安装工程各分项为 评价的第一层级, 分项下面的各小项为评价的第二层级, 如表 1 所示。 表 1钢结构安装工程质量因素层次 第一层级 钢柱及钢梁的 安装 高强度 螺栓安装 钢结构的 焊接 钢结构的 除锈与涂装 第二层级(以钢柱及钢梁的安装为例) 主体结构 安装方位 主体结构 垂直度 主体结构 总高度 外观质量 2 确定模糊理论评价的数学模型 模糊综合评价法是一种基于模糊数学理论的综合评价 方法。 这种方法是通过模糊数学的隶属度理论, 把对一事 物定性的评价提升为定量的评价, 对受多因素影响的事物 做出一个综合的总体评价。 其系统性强, 所得结果直观, 适合解决各种难以量化和非确定性问题。 钢结构安装工程质量评价是一个多层次、 多因素的综 合评价问题, 评价时很难将其归于某个类别, 如果简单地 按单因素方法进行评价不能全面地反映工程质量问题, 并 且在实际过程中, 很多工程指标难以用传统的数学方法进 行分析, 所以本文利用模糊综合评价法, 建立多层次模糊 评价模型来对钢结构安装工程的质量进行评价。 具体步骤 如下。 2 1 建立工程质量评价指标集合 U 根据上文建立的层次结构, 定义工程质量评价指标集 合 U 为: U = U1,U2,U3,U4 , Uk= uk1,uk2,ukj , 其 中 Ukk = 1,2,3,4 ()为工程质量评价指标体系第一层级中 的第 k 个准则层; ukj为第 k 个准则层的第 j 个指标, j = 1,2, ,nk。 2 2 建立工程质量评价评语集 V 评语集 V 是评价者对钢结构安装工程质量评价结果组 成的集合, 即: V = v1,v2,v3,v4 , 式中, vh h = 1,2,3,4 () 表示钢结构安装工程质量四个评价等级, 分别为优秀、 良 好、 合格、 不合格。 2 3 明确工程质量评价权重分配集 A Ui对 U 的权重为 ai, 质量评价准则层各指标的权重分 配集为 A=a1,a2,a3,a4 , ukj对 Uk的权重为 akj, 子准则层 各质量指标的权重分配集为 Ak=ak1,ak2,akj(i = 1,2, 3,4) 。 以上 ak,akj的数值由层次分析法确定, 根据各质量 因素对总质量的影响程度, 给予每类因素相应的权数。 191 Sichuan Building Materials Vol.41，No.4 August，2015 第41卷第4期 2015年8月 2 4 建立工程质量评价隶属矩阵 R R = R1 R2 Rm = r11r12r1n r21r22r2n rm1rm2rmn , rkh= rk1h rk2h rknkh 式中, R 的第 k 行表示的是对第 i 个质量因素的评价结 果, 而 rkj表示的是第 k 个质量评价因素对第 j 个评价等级的 隶属度, 它用隶属度表示出了各质量评价因素与质量评价 等级见的模糊关系; m 表示质量评价的准则层数; n 表示质 量评价等级数; nk表示第 k 个准则层所包含的指标数。 本文 中, m = 4 , n = 4 , n1= n4= 4 , n2= 2 , n3= 3 。 2 5 建立工程质量评价多级模糊评价 一级模糊综合评价: B=Ak Rk= ak1 ak2 akn rk11rk12rk13rk14 rk21rk22rk23rk24 rknk1rknk2rknk3rkmk4 = bk1 bk2 bk4 式中, “ ” 表示模糊算子, 表示普通积和运算, 即 bh= nk j =1 akjrkjhh = 1,2,3,4 () Bk为 Uk对 V 的隶属向量, 已作归一化处理。 二级模糊综合评价: 评价隶属矩阵 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已作归一化处理, 为 U 对 V 的隶属向量, 即为总的 评价结果。 2 6 质量评价结果单值化处理 将具体数值代入工程质量评价模型中, 得出最后的评 价结果 S = BVT. 3 钢结构安装工程质量因素权重的确定 各质量因素的权重反映了对钢结构安装工程质量影响 的重要程度。 根据钢结构安装工程的各影响因素划分为两 个层级, 第一层级为四个准则层, 第二层级的质量影响因 素较多, 按照其重要程度可分为稳定项和准许偏差项, 其 中, 稳定项与准许偏差项的权重比为 21, 将各因素权重归 一化后见表 2 6。 表 2安装工程第一层级质量因素权重 符号类因素权重 a1钢柱及钢梁的安装0 35 a2高强度螺栓安装0 25 a3钢结构焊接0 25 a4钢结构除锈与涂装0 15 表 3钢柱及钢梁的安装质量因素权重 符号质量指标权重 a11主体结构安装方位0 333 a12主体结构垂直度0 333 a13主体结构总高度0 167 a14外观质量0 167 表 4高强度螺栓安装质量因素权重 符号质量指标权重 a21螺栓连接处的质量0 5 a22螺栓的终拧强度0 5 表 5钢结构焊接的质量因素权重 符号质量指标权重 a31关键部位的焊接质量0 4 a32焊后弯曲强度检查0 4 a33整体的焊接外观质量0 2 表 6钢结构除锈与涂装质量权重因素 符号质量指标权重 a41整体涂装外观质量0 286 a42连接、损伤处的补涂0 286 a43涂料质量0 286 a44涂层厚度0 143 4 案例分析 应用上述评价理论, 对天津市某多层钢结构安装工程 质量进行模糊综合评价。 按上文所述质量指标测得实际数 据(本案例数据来源于天津某建筑安装公司)。 钢结构安装 工程施工完毕, 用相关检测设备随机测取 100 个点, 根据 仪器数据反馈的结果, 其中 57 个点为优秀, 31 个点为良 好, 11 个点为合格, 1 个点不合格点。 通过初步计算, 得 出其优秀、 良好、 合格、 不合格的隶属度依次为: r1= 57/ 100 =0 57, r2=29/ 100 =0 29, r3=11/ 100 =0 11, r4=3/ 100 =0 03。 下面对工程质量因素 Ukj的实测数据进行处理, 对第一层级的准则层 Uk进行一级评价如下: 钢柱及钢梁的安装评价模糊矩阵: R1= 0 50 40 10 0 60 20 20 0 70 10 20 0 70 100 2 高强度螺栓的安装评价模糊矩阵: R2= 0 50 40 10 0 60 400 钢结构焊接评价综合矩阵: R3= 0 50 30 20 0 6 0 7 0 2 0 2 0 1 0 1 0 1 0 钢结构的除锈与涂装评价模糊矩阵: R4= 0 50 30 20 0 40 40 20 0 60 300 1 0 70 10 10 1 由此得本工程质量因素权重分配集为: 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 模糊综合评价: 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 二级综合评价: 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 根据最后的评价结果得到该多层钢结构安装工程质量 属于优秀的隶属度为 0 572, 良好的隶属度为 0 287, 合格 的隶属度为 0 113, 不合格的隶属度为 0 028, 按最大隶属 度原则, 综合评价为优秀, 与之前的评价结果相符合。 5 结 语 本文对钢结构安装工程质量评价提出了一个实用的细 化指标体系和量化方法并在具体案例上进行了运用。 评价 过程采用模糊综合评价法, 该方法不仅考虑了各质量影响 因素, 并且保存各级评价的全部信息, 对钢结构安装工程 质量的提高具有实际意义, 同时也使得施工单位可以更有 针对性地采取措施提升工程质量。ID: 002012 参 考 文 献: 1 田凯,李颖. 简述工业厂房钢结构安装施工质量的控制J. 商 品与质量:建筑与发展,2011,18(8). 2 GB 500172003 钢结构设计规范S. 3 杨纶标,高英仪. 模糊数学原理及应用M. 4 版. 广州:华南理 工大学出版社,2006. 4 卜广志, 张宇文. 基于灰色模糊关系的灰色模糊综合评判J. 系统工程理论与实践,2002,22(4):141 -144. 5 俞国音,李大鹏. 钢结构工程质量检验评定手册M. 北京:中 国计划出社,1996. (上接第 190 页) 测量技术能够很好地弥补这一技术缺陷。 例如, 在进行沪 杭、 沪宁的高速公路测量时, 都大量使用了 GPS 的测量技 术。 在野外, 用 GPS 技术定位高速公路上的控制点, 其出 现误差的概率是非常低的, 往往几十公里的误差数值都能 控制在 2 cm 以内。 而且 GPS 静态定位的使用, 能够避免恶 劣天气对测量工作的影响, 使得测量过程变得十分方便与 快捷, 同时还能够大大提升测量数据的精确性, 提升测量 的工作效率。 GPS 测量技术除了在我国公路建设的过程中 被广泛使用外, 其在大型隧道和桥梁的建设工程中也是一 个必不可少的测量工具4。 由于 GPS 技术在不用全线通视 的情况下, 就能形成画面清晰的图像。 因此, 这个特点对 于无检核的支点测量具有十分重要的现实意义。 例如, 在 进行江阴长江大桥修建的过程中, 就利用了 GPS 测量技术 建立了精确的边角网, 并在此基础上利用 GPS 测量技术对 边角网进行检测, 这样得出的测量结果往往比传统的测量 结果更加符合精度的要求。 除了上面讲到的两种测量使用外, GPS 测量技术还能 够完全满足航空测量对于精度的要求。 特别是铁路修建的 过程中对于航测技术的使用就十分普遍。 由于目前的航测 成图过程中, 每次测量的图像都必须拥有满足技术要求和 一定数量的共同控制点。 但是, 由于传统的测量方法必须 占用很多平面以及二维坐标, 因此在进行测量的过程中会 耗费大量的人力和物力成本, 而且所得出的测量数据精度 还不一定能够达标。 而 GPS 测量技术的使用就能很好地解 决这一技术障碍, 其使用航拍所得的图像沿一字排开, 这 样既节省了人力和物力成本, 又大大提升了测量数据的准 确性。 3 2 动态 GPS 相对定位的具体应用 GPS 动态测量主要指的是利用 GPS 信号对运动的目标 进行实时监控, 并将监控的数据与参考系的位置、 时间、 姿态、 速度等状态方面的参数进行对比的一个过程。 与静 态 GPS 相对定位相比, 动态 GPS 相对定位主要是以一台固 定的接收机为主, 其他的接收机则处于一个不断运动的状 态下。 其主要利用两个站之间信号的差别进行计算, 进而 得出每个流动站在任意时间段的位移及位置坐标。 GPS 动 态测量的差分数据一般有两种处理方式, 其中第一种为即 时处理方式, 其主要是即时地将基准站所得到的测量信息 传输给流动站, 然后对其进行对比分析, 进而形成数据链, 用于实时数据的传输。 而另外一种处理方式则为滞后处理 方式, 其不需要即时将基准站的测量信息传输到流动站, 而是只需要在后期对