基于DEMATEL-ISM模型的装配式建筑成本影响因素研究.pdf
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1、 第25卷第4期 辽宁工业大学学报(社会科学版)Vol.25,No.4 2023 年 8 月 Journal of Liaoning University of Technology(Social Science Edition)Aug.2023 收稿日期:2023-02-21 基金项目:辽宁文旅康养产业融合发展目标与成长路径研究项目(2023JH4/10600014)作者简介:潘讯速(1998-),男,四川巴中人,硕士生。通信作者:刘文昌(1969-),男,辽宁建昌人,教授。DOI:10.15916/j.issn1674-327x.2023.04.010 基于 DEMATEL-ISM 模型的
2、装配式 建筑成本影响因素研究 潘讯速,刘文昌(辽宁工业大学 经济管理学院,辽宁 锦州 121001)摘 要:在装配式建筑持续发展的过程中,高建筑成本阻碍了其发展。为降低装配式建筑成本,本文从 5 个层面分析装配式建筑成本的影响因素,构建 DEMATEL-ISM 模型,确定装配式建筑成本关键影响因素及各因素间的层级关系和关联度。结果表明:装配式建筑成本影响因素分为七层,预制构件成本、构件运输损耗率、预制构件安装质量为表层致因,国家政策及标准、预制率与装配率、预制构件拆分为深层致因,且中心度排名为前三。根据分析结果提出措施与建议,为装配式建筑发展提供参考。关键词:装配式建筑;成本影响因素;DEMA
3、TEL-ISM 法 中图分类号:TU723.3 文献标识码:A 文章编号:1674-327X(2023)04-0037-07 引言 随着全球经济的快速发展,人与自然矛盾不断凸显,全球气候变暖、自然资源枯竭及环境污染等问题是人类发展所面临的巨大挑战。2022 中国建筑能耗与碳排放研究报告数据显示,2020 年在建筑能耗方面,建造周期总能耗为 22.7 亿 tce,占总能耗的 45.5%,其中生产阶段能耗为 11.1 亿 tce,施工阶段能耗为 0.9 亿 tce,运行阶段能耗为 10.6亿 tce;在碳排放方面,建筑建造总排放为 50.8 亿tCO2,占总排放的 50.9%,其中生产阶段碳排放为
4、28.2 亿 tCO2、施工阶段碳排放为 1.0 亿 tCO2、运行阶段碳排放为 21.6 亿 tCO2。由此可见,建筑业稳居我国能源消耗的榜首。装配式建筑作为一种新型绿色建筑模式,其主要是将在工厂中标准化和工业化生产的预制构件运输至施工现场,通过现场组装而形成的建筑结构。相比传统浇筑,装配式建筑具有低能耗、低消耗、节约资源、低碳环保等优势(见图 1)。因此,装配式建筑是我国建筑业未来的发展方向。但高成本是其发展的最大障碍,严重阻碍了我国建筑业工业化发展的进程,所以解决装配式建筑高建筑成本问题,对加快我国装配式建筑的发展具有重要意义。020406080100120材料消耗及垃圾排放比/%各材料
5、用量及垃圾排放量装配式建筑传统现浇建筑 图 1 材料用量对比 针对成本问题,国内外学者对装配式建筑进行了大量的研究。WASIM 等1在装配式建筑与现浇建筑成本的对比中获知,在高层建筑中,装配式建筑优势更明显。LEE 等2根据实际项目指出,构件运输成本是阻碍装配式建筑发展的主要因素之一,并提出运输优化方案。吕哲琦等3应用 LCC 理论框架从产品、管理、技术、其他 4 个层次分析装配式建筑成本影响因素,利用灰色聚类模型确定成本主要影响因素。罗岚等4通过 9 个概念节点构建 FCM 模型,诊断及预测分析了装配式建筑成本的影响因素。彭军龙等5构建了 FISM-ANP 分析模型,从决策、设计、生产、施工
6、及运营与回收 5 个阶段分析38 辽宁工业大学学报(社会科学版)第 25 卷 装配式建筑成本直接影响因素、动力因素、深层导向因素且用直观图展示各影响因素之间的逻辑关系。张艺媛等6通过熵权法和灰色关联度分析法分析装配式建筑成本影响因素,证明装配率、标准规范、装配方案、生产方案及规模为主要影响因素。陈圆月等7运用系数分析法指出,先进施工法、规模经济有利于降低装配式生产成本。针对装配式建筑成本影响因素,上述学者利用单一分析模型或单阶段、单因素进行成本分析,缺乏多因素综合逻辑分析,无法表达各因素间的重要性与相互关系。因此,本文采用 DEMATEL(决策与试验评价实验室)与 ISM(解释结构模型)相结合
7、的方法,构建DEMATEL-ISM 结构模型,分析和梳理装配式建筑成本影响因素逻辑关系、相关性,为装配式建筑发展提供建议和依据。一、装配式建筑成本影响因素识别 由于影响装配式建筑成本的因素涵盖范围广且复杂,为保证分析结果的有效性,本文主要从装配式建造阶段(设计、生产、运输、施工)及其他两方面进行成本影响因素梳理。本文通过在维普、中国知网(CNKI)等数据库中检索“装配式建筑成本影响因素”“装配式建筑成本”等内容,共筛选出涉及装配式建筑成本影响因素的普通期刊文献 65 篇,核心期刊文献 12 篇,共获得装配式建筑成本影响因素 26 个。再结合施工现场管理人员、专业技术人员、装配式建筑专家及高校教
8、授意见,剔除重复、表达模糊的因素,最终确定 14 个装配式建筑成本影响因素,详见表 1。表 1 装配式建筑成本影响因素 阶 段 编号 影响因素 设计阶段 A1 预制构件拆分 A2 预制率与装配率 A3 标准构件重复使用率 生产阶段 A4 预制构件成本 A5 构件生产效率 A6 专业人员技术水平 运输阶段 A7 预制厂商选址 A8 运输方案 A9 构件运输损耗率 施工阶段 A10 施工现场管理水平 A11 预制构件安装质量 A12 各工种密切配合度 其 他 A13 国家政策及标准 A14 信息技术水平 二、DEMATEL-ISM 模型构建(一)DEMATEL-ISM 方法简介 决策与试验评价实验
9、室法(DEMATEL),是美国 Battelle 实验室的学者为了解现实世界中复杂、困难的问题而提出的图论和矩阵工具。通过各要素逻辑关系构建直接影响矩阵、综合影响矩阵,计算各要素原因度和中心度,研究系统的原因和结果,识别关键核心要素。解释结构模型法(ISM)是揭示复杂系统关系结构的研究方法,通过分析其子系统和要素,构建层次有向关系图揭示系统结构,识别系统目标要素、根本要素8。结合两种方法进行分析,能够精确、全面地识别装配式建筑成本影响因素,DEMATEL-ISM 模型流程如图 2 所示。装配式建筑成本影响因素文献搜集与阅读装配式建筑成本影响因素筛选与调整装配式建筑成本影响因素确定确定初始直接影
10、响矩阵F建立规范化直接影响矩阵N计算综合影响矩阵T计算中心度、原因度、影响度、被影响度设定阈值 关系矩阵W 相乘矩阵B单位矩阵I确定可达矩阵K 层级划分专家效验构建层级图DEMATELISM德尔菲法 图 2 DEMATEL-ISM 模型流程图 第 4 期 潘讯速等:基于 DEMATEL-ISM 模型的装配式建筑成本影响因素研究 39 (二)模型构建方法 1.DEMATEL 法(1)确定初始直接影响矩阵 F 本文通过德尔菲法收集数据,邀请装配式建筑专家 3 人、高校教授 3 人、专业技术人员 2 人及 1名施工现场管理人员共 9 人,对装配式建筑成本影响因素采用 03 四级标度法进行判断并赋值,
11、规则如下:1111nijnnnfffffF (1)式中,01,2,3,ijfijn。0:1:2:3:ijijijijijAAAAfAAAA对无影响 对影响较小 对影响较大 对影响非常大 通过发放问卷,收集专家对装配式建筑成本各影响因素分值,计算其算术平均值,得出直接影响矩阵 Fij。00221332322222303233333331020002000020220200000020300203002201000002020001000000010200003300011222000233102112020020000000122200210000200002002100002000010000
12、00000000200330320302200100020010000000F (2)综合影响矩阵 T 对直接影响矩阵按式(2)进行规范化处理,得到规范化直接影响矩阵 N,再由矩阵 N 按式(3)求出综合影响矩阵 T。141maxijjfFN (2)1231kkkTNNNNNN IN (3)0.0010.0080.0920.0930.0560.1180.1060.0710.1230.0740.0840.1000.0830.1170.0940.0030.1330.1110.1200.1290.1170.1020.1420.1080.1210.0870.0280.1370.0000.0010.01
13、00.0700.0020.0010.0070.0010.0740.0010.0660.0T730.0100.0780.0000.0010.0090.0080.0080.0080.0670.0020.0960.0030.0070.0750.0150.1070.0000.0010.0640.0730.0010.0320.0070.0010.0110.0010.0050.0730.0060.0770.0000.0000.0010.0360.0010.0010.0040.0000.0030.0000.0000.0340.0030.0670.0010.0060.0190.0190.1020.1030.0
14、050.0070.0090.0370.0380.0760.0680.0950.0000.0010.0170.0810.0990.1020.0390.0010.0760.0330.0370.0850.0130.0750.0010.0060.0740.0120.0880.0060.0040.0070.0100.0050.0410.0700.0680.0750.0000.0010.0680.0410.0010.0010.0050.0010.0710.0010.0070.0120.0050.0760.0000.0010.0680.0390.0010.0010.0040.0010.0710.0010.0
15、070.0110.0050.0440.0010.0060.0080.0030.0070.0050.0010.0060.0020.0050.0050.0020.0630.0050.0090.0940.1230.0410.1150.0880.0180.1040.0380.0760.0850.0340.0060.0790.0000.0000.0010.0640.0040.0040.0360.0000.0060.0010.0020.0070.0030.009(3)影响度、被影响度、原因度及中心度计算 利用综合影响矩阵 T,按式(4)、式(5)、式(6)、式(7)计算装配式建筑成本影响因素影响度 Di、
16、被影响度 Ci、中心度 Mi和原因度 Ri。影响度为 T 矩阵各行值之和,表示各行要素对装配式建筑成本其他要素的综合影响值;被影响度为 T 矩阵各列值之和,表示各列要素对装配式建筑成本其他要素的综合影响值9;中心度表示某要素在体系中所起综合作用大小,值越大,要素越重要;原因度为影响度与被影响度之差,若 Ri0,为原因要素,若 Ri0,为结果要素。计算结果见表 2。11,2,3,14niijjDti (4)11,2,3,14nijijCti (5)iiiMDC (6)40 辽宁工业大学学报(社会科学版)第 25 卷 iiiRDC (7)式中,tij(i=1,2,3,14)表示 T 矩阵第 j 列
17、元素;tji(i=1,2,3,14)表示 T 矩阵第 j 行元素。(4)原因结果关系图绘制 基于表 2 数据情况,建立以横坐标为中心度,纵坐标为原因度的装配式建筑成本影响因素原因图,见图 3。表 2 装配式建筑成本影响因素 DEMATEL 分析 因素 影响度 Di 被影响度 Ci 中心度 Mi 中心度排名 原因度 Ri 因素属性 A1 1.127 0.106 1.233 3 1.021 原因因素 A2 1.432 0.129 1.561 1 1.303 原因因素 A3 0.394 0.686 1.070 7-0.292 结果因素 A4 0.405 0.689 1.094 6-0.284 结果因
18、素 A5 0.352 0.525 0.877 11-0.173 结果因素 A6 0.150 0.598 0.748 13-0.448 结果因素 A7 0.574 0.420 0.994 8 0.154 原因因素 A8 0.679 0.304 0.983 9 0.375 原因因素 A9 0.387 0.733 1.120 5-0.346 结果因素 A10 0.289 0.346 0.635 14-0.057 结果因素 A11 0.253 0.706 0.959 10-0.253 结果因素 A12 0.119 0.639 0.758 12-0.520 结果因素 A13 0.909 0.375 1.
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