基于模糊评价的单层工业厂房搬迁可行性研究.docx
《基于模糊评价的单层工业厂房搬迁可行性研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于模糊评价的单层工业厂房搬迁可行性研究.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于模糊评价的单层工业厂房搬迁可行性研究
基于模糊评价的单层工业厂房搬迁可行性研究
陈大川+周一帆+颜胜蓝
摘要：
为提升单层工业厂房搬迁加固改造评估的准确性，基于模糊数学理论，将该评估分为结构损伤评估、费用评估和环境保护评估3个部分，选取12个指标作为评估因子，采用隶属度函数法和类比法构造判断矩阵，再由层次分析法确定权系数向量，建立三层次两阶段的模糊综合评估模型；以某公司2栋单层厂房为例，应用该评估模型对其搬迁加固改造的技术性与经济性进行了评估。
结果表明：
模糊综合评估方法的评估结果客观合理，能较准确地反映单层工业厂房搬迁加固改造的优势，可为单层工业厂房的继续使用与持续发展提供有效的科学依据。
关键词：
单层工业厂房；模糊数学；搬迁加固改造；综合评估
TU398文献标志码：
A
ResearchonRelocationFeasibilityofSinglelayerIndustrialPlant
basedonFuzzyevaluationCHENDachuan，ZHOUYifan，YANShenglan
（CollegeofCivilEngineering，HunanUniversity，Changsha410082，Hunan，China）Abstract：
Inordertoimprovetheaccuracyofevaluationforsinglelayerindustrialplantrelocationandreinforcementbasedonfuzzymathematicstheory，theassessmentwasdividedintothreeparts，includingstructuraldamageassessment，economiccostestimationandenvironmentalprotection.Twelveindexeswereselectedasevaluationfactors，andthemembershipfunctionmethodandanalogymethodwereusedtoconstructjudgmentmatrix.Thentheweightcoefficientvectorwasdeterminedbyusinganalytichierarchyprocess（AHP）method，andthreeleveltwostagefuzzycomprehensiveevaluationmodelwasbuilt.Takingthetwosinglelayerplantsofacompanyasexamples，thetechnicalandeconomicalevaluationsforindustrialplantrelocationandreinforcementwerecarriedout.Theresultsshowthattheevaluationresultisobjective，andcanaccuratelyreflecttheadvantagesofsinglelayerindustrialplantrelocationandreinforcement.Itcanprovidescientificreferencesforthecontinualuseandsustainabledevelopmentofsinglelayerindustrialplant.
Keywords：
singlelayerindustrialplant；fuzzymathematics；relocationandreinforcement；comprehensiveevaluation
0引言
随着工业迅速发展，城镇化速度加快，不少工业厂房不能满足使用要求和环境保护要求面临迁址[1]，而原有厂房的使用寿命还远未结束[2]。
据统计，中国工业厂房面积已累计7×108m2[3]，环境污染中与建筑相关的污染所占比例约为34%[4]，为了寻找适应中国国情的旧工业建筑再利用途径[5]，减少新建厂房对环境的污染，同时在更具经济性的考虑下对原有构件进行保护性拆除、搬运，再重新安装继续使用的方法显然更符合新时代下绿色、环保、节约的需求[6]。
研究显示，目前针对单层工业厂房搬迁加固改造工程只有单方面的研究，没有综合评估。
仝书敬[6]提出了基于层次分析（AnalyticHierarchyProcess，AHP）法的单层工业厂房可靠性鉴定，但未进行经济性与环保相结合的综合评估，且不涉及地基基础的评估。
罗佳[7]提出了基于模糊理论的单层工业厂房构件可利用性评判，但未结合其他因素对单层工业厂房是否进行搬迁进行整体评估。
由于工业厂房搬迁加固改造技术还不成熟，其综合评估涉及众多影响因素，且各因素之间还存在相关性、不确定性和模糊性。
模糊数学是处理不确定性问题的理论，它以模糊集合为基础，通过隶属函数和隶属度描述模糊集合[8]。
本文基于模糊数学理论，建立针对混凝土排架结构的单层工业厂房搬迁加固改造的模糊综合评估方法，以某单层厂房为例，应用该方法进行评估，以期为类似工业厂房的继续使用提供有效的科学依据。
1模糊综合评估模型的建立
单层工业厂房搬迁加固改造相比拆除重建具有工期短、成本低以及绿色环保3个方面的特点，本文的评估方法采用三层次两阶段模糊综合评估模型。
首先，将单层工业厂房搬迁加固改造的可行性作为评估模型的目标层，由结构损伤情况、费用、环境保护构成评估模型的系统层。
然后，系统层选取主要的评估因子构成因素层，其中，结构损伤情况选取裂缝、表面损伤、钢筋锈蚀、连接件损伤、混凝土强度以及混凝土碳化深度作为主要的评估因子。
费用选择拆除费用、运输费用、重装费用以及加固改造费用作为主要的评估因子，而环境保护评估则选取粉尘排放量和固体垃圾排放量作为评估因子。
通过确定权系数向量和构造判断矩阵，分两阶段计算，最终得到目标层的评估结果，从而判别单层工业厂房搬迁加固改造是否可行。
模糊评估模型如图1所示。
图1单层工业厂房搬迁加固改造的模糊评估模型
Fig.1FuzzyevaluationModelofRelocationand
ReinforcementofSingleLayerIndustrialPlant2利用层次分析法确定权系数向量
层次分析法通过因素间的两两比较构造判断矩阵，经过数学运算间接确定各因素的权重，具体步骤如下[910]：
首先根据单层工业厂房搬迁加固改造所包含因素及其相互关系建立层次结构，本文分为3个层次，依次为目标层、系统层和因素层；其次将同层次的各因素对上一层次某因素水平的影响程度进行两两比较，采用比例标度赋值，构造判断矩阵，两两比较重要性赋值见表1[11]；最后构造出判断矩阵，求出其最大特征值λmax和相应的特征向量W0，将特征向量W0归一化处理后，得到的特征向量即为该层次各因素相对上一层次中某因素水平的影响权重值。
在两两重要性比较时，为了避免出现逻辑性错误，需要根据最大（绝对值）特征值λmax进行一致性检验。
根据公式
（1）计算出一致性指标IC，即
IC=（λmax-n）/（n-1）
（1）
式中：
n为同系统层子项下因素层的因素数量。
表1两两比较重要性赋值
Tab.1PairwiseComparisonimportanceAssignmentsVi/Vj相同稍强强很强绝对强稍弱弱很弱绝对弱rij135791/31/51/71/9注：
Vi，Vj均为同层次的因素；rij为Vi和Vj重要性的比值；相邻
程度的中间值取2，4，6，8，1/2，1/4，1/6，1/8。
表2为平均随机一致性指标IR。
由建立的判断矩阵和表2可得出平均随机一致性指标IR，再将其代入公式
（2），当一致性比率RC<0.1时，即认为一致性检验通过。
RC=IC/IR
（2）
表2平均随机一致性指标IR
Tab.2MeanRandomConsistencyIndexIR矩阵阶数123456789IR0.000.000.520.891.121.261.361.411.46为使相比较的2个因素性能条件处于同一水平，还需要根据各影响因子的自身性能条件进行修正[12]，即改进AHP法。
首先应用AHP法求得权重向量aT=（a1，a2，…，an），然后按照性能越差的因素对整体性能影响越大的原则，求得权重向量βT=（β1，β2，…，βn），最后根据公式（3）定义最终的权重向量WT=（w1，w2，…，wn）。
wi=aiβiaTβT（3）
式中：
ai，βi，wi分别为向量aT，βT，WT的第i个元素。
单层工业厂房搬迁加固改造综合评估因素层的权系数向量采用AHP法计算。
通过向有经验的专家发放权重问卷调查表，得出上部结构损伤因素的重要性赋值，见表3。
表3结构损伤评估因素重要性赋值
Tab.3importanceAssignmentsof
StructuralDamageAssessmentFactors结构损伤
评估因素混凝土
强度碳化
深度裂缝表面
损伤连接件
损伤钢筋
锈蚀混凝土强度11/31/31/51/51/7碳化深度3111/31/31/5裂缝3111/31/31/5表面损伤533111/3连接件损伤533111/3钢筋锈蚀755331根据表3中各因素的权系数值，可构造出判断矩阵A，则有
AW0=11/31/31/51/51/7
3111/31/31/5
3111/31/31/5
533111/3
533111/3
755331W0=
λmaxW0
计算可得A的最大特征值λmax=6.1437，再根据式
（1），
（2）可知，随机一致性指标IC=0.0287，一致性比率RC=0.0228<0.1，满足一致性原则。
根据λmax可求出其对应的特征向量W0，归一化处理后得到特征向量W1=（0.0368，0.0779，0.0779，0.1913，0.1913，0.4247）T，即为上部结构因素层的权系数向量。
同理，可求得费用和环保评估因素层的权系数向量，分别见表4，5。
从表4，5可知，费用评估因素层的权系数向量W2=（0.0679，0.3899，0.1523，0.3899）T，环境保护评估因素层的权系数向量W3=（0.25，0.75）T。
单层工业厂房搬迁加固改造综合评估系统层的权系数向量采用改进AHP法计算。
系统层结构损伤、费用和环保3个指标的权系数向量W*=
表4费用因素层的权系数向量
Tab.4WeightCoefficientVectorofCostFactorLayer费用评估
因素加固
费用拆除
费用运输
费用安装
费用权系数
向量一致性加固费用11/51/31/5拆除费用5131运输费用31/311/3安装费用5131（0.0679，
0.3899，
0.1523，
0.3899）λmax=4.0435，
RC=0.0163<
0.1，满足一致
性原则表5环保评估因素层的权系数向量
Tab.5WeightCoefficientVectorofEnvironmental
ProtectionAssessmentFactorLayer环保评估因素固体垃圾粉尘排放权系数向量一致性固体垃圾11
升级会员 