长安大学土木工程系统工程

系统工程课程论文

学院：建筑工程学院

专业：土木工程

学号：20112801xxxx

姓名：xxx

层次分析法对钢筋混凝土内在质量的评价

摘要：通过层次分析法的应用，构建了一套结构混凝土施工质量评估综合管理体系。将决策目标分解成若干个中间层，中间层再分解到最底层，在一层层分解过程中，通过最底层因素的指标评价体系，最终形成逐层的判断矩阵，计算分析了各因素对于控制目标的影响权重，最后判断各因素评价等级，并给出适当措施。关键词：层次分析法钢筋混凝土施工质量评价

1．层次分析法简介

层次分析法作为系统工程中对非定量事件一种评价分析方法是1973年由美国学者a．l．萨蒂（a．1．saaty）最早提出的，（原名为the analyticl hierarchy process）简称AHP法。层次分析法是首先将复杂的问题层次化,根据问题和要达到的目标，将问题分解为不同的组成因素，并按照因素间的相互关联以及隶属关系将因素按不同层次聚集组合，形成一个多层次的分析结构模型。根据系统的特点和基本原则，对各层的因素进行对比分析，引入l一9比率标度方法[1]构造出判定矩阵，用求解判定矩阵最大特征根及其特征向量的方法得到各因素的相对权重；最终通过计算最低层——各投标方案相对于最高层即最佳方案的相对权重值，得到竟标方案的优劣排序。

层次分析法的基本步骤如下：

（1）建立层次结构模型

（2）构造判定矩

（3）层次单排序及其一致性检验

（4）层次总排序及其一致性检验

2．工程简介

广州富力盈隆广场，建筑面积5．6万m ，地下1层，地上26层，总高度97．05m，是一座集金融、餐饮、办公为一体的现代化综合大厦。广东建工集团机械化分公司施工。

该工程2008年1 1月通过省级科技示范工程验收鉴定。工程开工前即制定了质量计划，确定了创“鲁班奖”的质量目标，并制定了相应的施工措施计划，严

格按施工组织设计及分部、分项工程施工方案，精心施工，通过竣工验收，综合评定为优良工程，获2009年度广州市“十佳”工程和广东省“白云杯”工程奖。3．层次分析法对钢筋混凝土内在质量的评价

该工程框架剪力墙为建筑承重体系的工程，其钢筋混凝土工程用量具大，因钢筋混凝土在其施工期间受外部因素的影响，会造成结构内在质量与外观质量不同程度的损伤，因此，利用层次分析法(AHP)对钢筋混凝土内在质量的评价，显得尤为重要。

3．1 项目评价指标体系的建立

结构混凝土在施工过程中，因各种外界条件和主管因素的影响，必然会引起结构功能的变化，而混凝土质量的优劣将影响到结构的安全。由于混凝土在不同的施工工艺、方法下差异较大，影响结构质量劣化程度的因素也很多，且每一因素对结构的影响程度也不一样，因此在掌握了混凝土浇筑工序基础上，必须建立完善的评价指标体系，同时对各个评价指标分别赋予不同的权重，才能对工程施工的状态作出正确的评估。

混凝土施工过程评价可分浇筑混凝土、钢筋、拌制、养护以及技术管理5个方面进行，状态分类为：一类(9分)状态完好、良好；二类(7分)状态较好；三类(5分)状态较差；四类(3分)状态极差；五类(1分)危险状态。采用1—9标度对各项评价指标进行了分值确定，对工程结构混凝土施工状态较难准确界定的，在两个相邻标度问取中值。

3．2 运用层次分析法建立评价模型

运用AHP法解决问题，大体可分为4个步骤：①把问题分解组合，建立递阶层次结构；②根据所掌握的资料数据，通过两两比较的方法，按规定的比例尺度，构造两两比较判断矩阵；③进行层次单排序和一致性检验；④进行总排序和总的一致性检验，从而得到各方案对总目标的优劣顺序和整个递阶结构所有判断的总的一致性指标，并据此进行决策。

3．2．1 建立递阶层次结构

根据层次分析法的原理，将评价指标按其属性进行分组，各组构成递阶结构，形成多层次评价指标体系。把层次分析结构分为三层：目标层G、准则层C和方案层I，准则层C的某些元素对方案层I的某些元素起支配作用，同时它本身又受到

目标层G元素的支配。本部分所建结构混凝土施工状态评价指标递阶层次结构为：目标层G；准则层为浇筑混凝土B1、钢筋B2、拌制B3、养护B4、技术管理B5；方案层为小料方法C1、振捣方法C2、混凝土板厚C3、钢筋加工C4、钢筋位置C5、上料拌制C6、材料选择C7、沙含泥量C8、试块制作C9、养护C10、制度C11、准备工作C12。

3．2．2 形成判断矩阵

为减小主观因素的影响，首先将隶属于同一指标的各指标之间的相对重要性进行比较，形成判断矩阵。一般地，隶属于指标A。的指标Bij ( j=1，2，···,m)，其判断矩阵为m维方阵。表中b 表示在隶属于A 的诸指标中，指标i与指标j相比，对于指标j的相对重要性程度，采用Soaty提出的1—9比率标度法。

3．2．3 排序计算

排序计算方法有幂法、和积法和方根法等，文中采用方根法。

（1）计算判断矩阵每一行的乘积M：Mi =Bi1·Bi2 ······Bin(i，j =1，2，···,n) （2）计算Mi 的n次方根

（3）将方根向量归一化：，得排序权向量W=(W1，W2 ，···,Wn）（4）计算判断矩阵最大特征值：

式中，(AW)i向AW的第i个元素。3．2．4 一致性检验

为保证得到的权重的合理性，通常要对每一个判断矩阵进行一致性检验，以观察其是否具有满意的一致性。否则，应修改判断矩阵，直到满足一致性要求为止。计算公式如下：

式中，RI，为平均随机一致性指标。对结构混凝土评价指标的递阶层次结构，其判断矩阵的计算见表1～表5。

表1 判断矩阵B-C

表2 判断矩阵B1-C

表3 判断矩阵B2-C

表4 判断矩阵B3-C

表5 判断矩阵B5-C

3．2．5 合成权重的计算

合成权重的计算要自上而下，将单一准则的权重进行合成，并逐层进行，直至计算出最底层中各元素的权重和总的一致性检验，即：

式中， W(k)为第k层上nk个元素对于总目标的合成排序权重向量；p(k)为第k层上nk 个元素对k一1层上所有元素为准则的排序权重向量； W(k-1)为第k一1层上n(k-1)个元素对于总目标的合成排序权重向量。根据表4～表5的计算结果，得到文中提出的评判模型的合成权重为：U = [0．216，0．124，0．047，0．238，0．119，0．O6O，0．037，0．009，0．015，0．082，0．039，0．013] 3．2．6 混凝土施工施工过程指标

式中，z为混凝土施工过程评价分值； n为影响因素的个数；qi为各个影响因素的实际评分值，l≤qi ≤9；Ui为各个影响因素的权重值。

根据计算出的结构混凝土施工过程评价分值，即可参照表6对混凝土施工过程作客观的评估，定出相应等级，并按表中要求采取必要的处理措施。

总降温产生的最大的拉应力为：

混凝土C35，取Rf =1．65MPa，抗裂安全度K =Rf／σmax ： =1．65／0．293=5．63>1．15，满足抗裂条件。