建筑物多级综合评价实例介绍

仍以上述渡槽为例，对建筑物的多级综合评价给予简单介绍。

1.建立影响因素集

式中i =1，2，…，m；m =3。

建立因素子集——安全性因素的子因素集

ui=｛ui1，ui2，…，uip，｝=｛整体稳定性，结构安全性｝

式中k=1，2，…，p；p=2。

建立次子因素集——结构安全性的次子因素集

uik=｛uik1，uik2，…，uikq｝=｛基础，传力结构，上部结构｝

式中l=1，2，…，q；q=3。

如此类推，便可得到图5-10 所示渡槽的各级影响因素子集。

2.建立评价集

式中j=1，2，…，n；n=4。

在评价工程老化程度时，评价集中的元素是衡量工程老化程度的分级指标。对建筑物老化病害程度的评价分级，过去曾有分为五级、六级的评估方法。从表面上看，分级越细准确度越高，实则不然。因为很多因素本身就存在着不确定性，评判指标具有相当的模糊性，有时越细反倒不精确。老化到底采用几级合适，过去无循可遵，现在已有部分规范或规程，应依照有关规范和规程。如水闸的安全鉴定已有规程，渡槽等其他建筑物便可参照执行。在水闸的安全评定中，老化病害程度分为四级。这里我们对渡槽的老化程度也分为四级。如一级老化、二级老化、三级老化和四级老化（轻度老化、中度老化、较重老化和严重老化），其对应的建筑物老化病害评定等级，也可称为一级老化病害建筑物、二级老化病害建筑物、三级老化病害建筑物和四级建筑物。

3.建立权重集

在进行模糊评价时，必须确定可信度较高的各级权重集。上面已介绍了权重集的确定方法，假定渡槽的各级权重集已有专家的群判断确定（见表5-10）。

渡槽老化病害的主要影响因素为：安全性、耐久性和适用性。这些因素的权重就构成了因素权重集：

各权数ai（i =1，2，…，m），应满足归一性和非负性条件，即

它们可视为各因素对“重要”的隶属度，因此权重集可视为因素集上的模糊子集。

同样，若影响因素有因素子集，也必须确定各子因素对上一级因素的重要性隶属度，即权重。如渡槽的影响因素a1 的子因素为：整体稳定性、结构安全性。这些子因素的权重就构成子因素权重集：

称为子权重集，也称二级权重集。不难看出，各权数均满足归一性和非负性条件。

由上图可以看出，不少子因素仍受到一些次子因素的影响，如子因素结构安全性的次子因素为基础、传力结构和上部结构。根据次子因素对子因素的重要程度，又可构成次子因素的权重集，即次子因素权重集：

同样，其各次子因素的权数也均满足归一性和非负性。

上述权重集的权数，建议采用层次分析法中权向量的确定方法求得。最好请数名对被评建筑物（如渡槽）的专家作为评判者，对被评建筑物的各级影响因素的重要程度进行二二比较，求得权向量，并经一致性检验和群判断的处理，得到可信度较高的权重集。为便于说明起见，假定表5-10 中的各权重集为专家的群判断所得。

4.评价指标的建立

对因素集（子因素集或次子因素集等）中各因素的评价结果所构成的矩阵称为评价矩阵。评价矩阵与权重集具有同等的重要性，且都要求有较高的可信度。任何评价的可信度都来源于合理的评价标准，也就是评价标准应尽可能具有权威性和可比性。这就要求评价指标应尽量采用水工建筑物的有关规范和规程，必要时还应参考相近行业的有关规范、规程或标准。

表5-10　某渡槽老化病害的影响因素集、权重集和评价集

在我国对水工建筑物老化病害的评估还处于发展的阶段，所以现行的有关规范、规程或标准还无法直接满足要求。因此，在目前的评估中，所见到的少量而零星的标准大都是研究者个人之见，都有待进一步的研究加以修改和完善。反而这正促使我们加快对此问题的研究步伐。同时，由于目前对水工建筑物老化病害程度的评价在很大程度上还是定性的，只要标准是在参考现有水工规范、规程和吸收有关设计理论、方法、丰富经验等基础上制定出来的，依此得到的评价结果还是能满足使用要求的。

这里谈一点制定标准时的思路。

（1）在结构安全性校核时，经常遇到与安全系数有关的指标，此时应以安全系数为依据，且围绕安全系数做文章。例如，当复核某项指标时，若所得安全系数大于等于规范规定值时，显然定为一类是不言而喻的。但若所得安全系数等于或小于1 时，一般应定为四类，这也是不会有异议的。但当所得安全系数介于规范规定值和1 之间时，应定为几类，是二类还是三类，且安全系数是否一定要等于或小于1 时才能定为四类老化病害建筑物，也就是四类建筑物的安全系数是否应略大于1，这都是值得进一步研究的问题。在尚无标准可循的情况下，只有凭经验或感觉来确定，这就存在着人为的误差。但只要把握住两头，就不会犯出格的错误。

在应用这一点时，应灵活考虑。例如，混凝土的强度值，可通过检测得到现有的强度值。当其大于或等于设计值时，应定为一类。但小于时定为几类合适，也应转换为通过求其安全系数再定类。

又如，受力钢筋的锈蚀问题，无论按锈蚀厚度与其直径的比值，还是按钢筋锈蚀后的有效截面面积与设计面积之比值，确定其老化病害类别都不妥。而是应考虑钢筋锈蚀后自身强度降低和与混凝土的结合力减小，在对钢筋有效面积打一折扣后，再进行其安全性复核，根据剩余安全系数确定其类别。

再如，水工钢闸门的评定，应取钢板、型钢或组合构件（加工的工字梁、桁架梁等）有效尺寸进行安全复核，其强度和刚度安全系数大于或等于允许值时，为一类，等于或接近1 时为四类，在允许值和1 之间选定二、三类的相应指标。(www.xing528.com)

（2）在有些指标的校核时，虽然指标定的很死，但也可找到类似的定量指标值。如裂缝是最常见的病害症状之一，有些构件在一定工作条件下是不允许产生裂缝的，即应满足抗裂要求。这时若不产生裂缝当然定为一类，产生裂缝时如何定类，就是一个值得研究的模糊问题。这时我们可设法找到在不同环境中工作的类似构件的限裂指标，即裂缝限制宽度的指标。此时将裂缝宽度接近或达到这指标（限裂宽度）时定为四类，然后在裂缝宽度小于四级裂缝宽度的范围内再确定二、三类的分界值。当然，有时裂缝的深度也应同时作为限制指标，此时，就应根据裂缝后的构件有效截面计算其强度或刚度安全系数，并参照上述的依据安全系数大小确定老化病害的评估指标。

（3）有些病害症状对建筑物安全性的影响应从其发展速度着手做文章。如混凝土的碳化深度，当其达到钢筋表面或已出现顺筋裂缝时应定为四类。那么其余情况如何定类，是否就不能定为四类了呢，还很难说。例如，当一座建筑物的使用年限还不长，仅为使用寿命的1/4时，其碳化深度已接近钢筋表面，从建筑物的耐久性来说，应定为四类。而从目前的一般规定看，它还不影响建筑物的正常使用，所以还是不定为四类合适。但应根据其发展速度，由碳化深度达到钢筋表面还需要的时间与设计剩余寿命之比值，确定其他级别的分界线。显然上例中的这一比值很小，应定为三类。

（4）对建筑物表面的一些病害，可以直接从表面的完好率进行评价。如混凝土的冻融、气蚀、冲磨等。在对这些因素的影响进行评价时，主要从两个方面综合考虑。一是看其表面的完好率，特别是重要部位的完好率。如冻融破坏，渡槽排架柱的完好率就比其横梁的重要，也比槽身的重要；槽身迎水面的完好率又比背水面重要。二是冻融、气蚀或冲磨的深度；根据破坏深度与混凝土的保护层厚度的比值进行评定，并制定相应的评定标准。例如水闸、溢洪道护坦的冲磨深度等，可将其剩余厚度与抗冲、抗浮稳定性所需最小厚度之比值作为衡量的主要指标；同时，还要考虑其发展趋势，如已趋于稳定、仍在发展、迅速发展等。

（5）对于基础的沉陷，一般都分为均匀沉陷和非均匀沉陷两部分。现有的规范都有具体的指标。当沉陷满足规范指标时，应定为一类，当沉陷值超出这些指标时，应如何确定其类别，就是一个要研究的问题。此时，可以考虑将超出值与允许值的比值作为二、三、四类的指标值。首先的问题就是最大允许超出多少，即四类界限的确定。这应该视建筑物的级别、类型及其具体情况，全面而慎重地确定。一般认为达到或超出允许值的0.5倍作为四类的指标值，此后，二、三类的指标值就可视具体情况而内插。

（6）有些影响因素的老化病害程度指标值，可直接根据运行和修复的情况确定。如水闸、溢洪道等的启闭设施，若运行良好，只需一般维修的，可定为一类；基本能正常运行，但需作中修的，可定为二类；不能正常运行，经大修或加固处理才能正常运行的，可定为三类；基本无维修价值或无法修复的，即属报废的，应定为四类。

（7）请有经验的专家或专家群评定。专家给定的指标一般不会有太大的误差。

5.评价矩阵的建立

在建立了各级因素集、各级权重集之后，如果有了针对各种老化病害不同程度的分类指标（评判标准），就可根据此标准对具体建筑物的各种影响因素的老化病害现状，对照分类指标，进行评价分类，即确定对各级老化病害类别的隶属度。当然，从影响因素的层次关系知，我们应首先从最低级开始评价，而后逐级上推。这是因为每一因素都是由低一层次的若干个因素决定的，所以每一因素的单因素评价，应是低一层次的多因素综合评价。

在确定各种老化病害现状对各级老化病害类别的隶属度时，应具有各种老化病害程度的可靠而详细的资料。通常应经过详细的调查、检查、检测和计算，再进一步综合分析得出可靠结果，才能确定各因素的老化病害程度对各级老化病害类别的隶属度。

这里假定某工程老化病害程度的各种资料已具备，且经认真分析和对照相应的评价指标，已建立了各因素的评价集，见表5 - 10。

由表5-10 知，次子因素的老化病害症状对各类老化病害指标的隶属度构成相应的评价矩阵。

6.综合模糊评判（1）一级模糊评判。

归一化得：B12 =［0.09 0.27 0.46 0.18］

归一化得：B22 =［0.11 0.56 0.33 0.0］

归一化得：B23 =［0.0 0.36 0.46 0.18］

归一化：B31 =［0.09 0.46 0.36 0.09］

由以上得：

（2）二级模糊评判。

归一化得：B2 =［0.11 0.35 0.35 0.19］

归一化得：B3 =［0.10 0.45 0.36 0.09］

（3）三级模糊评判。

归一化得：B =［0.11 0.28 0.44 0.17］

（4）综合评判结果。

经上述模糊计算知，本渡槽工程的老化病害程度对各级别的隶属度分别为：

（5）结论。

由上述评定知，本渡槽对三类老化程度的隶属度为0.44，评估结论为三类老化病害建筑物。