装配式木结构建筑综合效益评价指标体系研究

装配式木结构建筑综合效益评价指标体系研究

胡明菊，石光情，吴瑞，梁坚坤

凯里学院，贵州 凯里 556011

摘 要:本文采用层次分析法以全生命周期的视角从社会、经济、环境、其他效益四个维度构建指标体系研究装配式木结构建筑的综合效益。将定性与定量指标相结合，构建了装配式木结构建筑综合效益的评价指标体系,得出装配式木结构建筑在建筑工业化发展的积极作用，为装配式木结构建筑的推广和应用提供一定的理论支撑。

关键词：全生命周期；装配式木结构；建筑、综合效益评价；指标体系

《装配式木结构建筑技术标准》GB/T51233-2016的颁布实施[3]，推动了建筑产业化发展，改变了传统落后的生产建设模式，加快了建筑业转型升级的步伐。并进一步提高建筑工业化的技术要求，使得木结构建筑能够获得各方面的积极重视和大力推广。特别是《中共中央国务院关于加强城市规划建设管理工作的若干意见》的出台明确提出大力发展现代木结构建筑，突显其在建筑工业化上的重要性[4]。在《贵州省“十四五”建设科技与绿色建筑发展规划》中提到装配式木结构建筑符合我国节约资源和保护环境的基本国策[5]。但市场对装配式木结构建筑仍有认识误区。鉴于此，本文基于装配式木结构建筑的全生命周期用层次分析法对各个指标进行赋权处理，构建指标体系，达成综合效益评价。为装配式木结构建筑的综合评价提供借鉴。

1评价指标的选择及建立

1.1国内外现有指标分析

装配式木结构建筑在欧洲使用广泛，尤其是瑞典、芬兰等北欧国家，有超过80%的独户住宅为装配式木结构建筑[6]。国外学者在研究装配式木结构建筑时大多从其能源消耗、性能分析以及使用标准进行指标分析。在我国，研究者主要从木结构的特点、分类及木结构的建筑设计、木结构体系的发展进行指标研究[7-9]。关于装配式木结构建筑的综合效益评价指标体系的研究鲜有报道。

1.2建指标体系

通过对国内外装配式木结构建筑文献的分析，本文从装配式木结构建筑的全生命周期出发，建立综合效益评价指标体系。主要是采用层次分析法构建评价指标，依据系统性、实用性和可操作性的原则，分析装配式木结构建筑的性能和优点，选取合适的总目标层、中间层和底层指标。构建装配式木结构综合效益的指标体系。如图1所示。

图1.装配式木结构建筑综合效益指标体系

构建装配式木结构建筑指标体系的过程主要分为两步骤：选取指标和指标赋权。通过咨询专家和查阅文献并分析装配式木结构建筑综合效益的资料选取指标。根据指标的定性和定量特性赋分，确定指标权重。只有指标体系完整、界面清晰才能使评价结论具有可靠性和指导性，本文设计好调查问卷向相关政府部门、木结构建造专家、设计单位、施工单位、同行业人士、高校教师发出了25份调查问卷，整理分析获得相关数据。

1.3评价指标权重确定

确定指标权重系数的方法大致可分为三类：一类为主观赋权法，一类为客观赋权法，一类为主客观综合集成赋权法。本文采用主观赋权法中的层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)对指标的权重进行确定。

系统工程理论中的层次分析法是一种较好的权重确定方法。在综合效益下装配式木结构各级指标的权重明确清晰。结合专家打分情况得到了指标体系的结构图，分析权重，获得权重值如表1和表2。

表 1 中间层元素权重值

表 2 底层元素权重值

2结果分析

采用迈实层次分析软件将指标框架模型输入，通过专家打分，得出权重分值。层次分析法首先将所要进行的决策问题置于一个大系统中，这个系统中存在互相影响的多种因素，将这些问题层次化，形成一个多层的分析结构模型，结合矩阵计算与定性分析，层层排序，最终根据各方案计算出的权重值来辅助决策。

2.1判断矩阵计算

为检验得出的指标权重数值的准确性和科学性，采用矩阵的一致性来进行判断。根据标准粒子群算法[10]计算得出CR=0.0943＜0.1，表明该矩阵具有很强的一致性，并且得出的指标权重数值通过了专家的一致性检验。

2.2综合效益评价

根据不同地区的装配式木结构的综合效益的应用情况，按重要程度确定了综合效益评价体系指标的评分标准，每个指标设定“9”、“8”、“7”、“6”、“5”、“4”、“3”、“2”、“1”九个评价等级。在确定综合效益评价指标的数值后，对效益指标权重数值进行了详细地分析与重要划分，综合效益的影响程度和综合评价标准如表3所示。

表 3 综合评价标准

通过问卷数据分析，可得出各级指标同级权重分析如表4所示。

表 4 装配式木结构的综合效益各级指标同级权重

根据权重占比可知，在总目标层下的四个中间层指标中，经济效益非常重要，社会效益同样重要，环境效益较为重要，其他效益为重要，说明经济效益对于装配式木结构建筑影响很大。在装配式木结构建筑中，从木材的种植到回收都能产生经济效益，木材种植期可充分充分利用土地，在木材成熟期可发展林下经济，促进了经济的发展；木材的砍伐和加工带动了就业和产业拉动率。木材的运输费用低，装配率高，适合建筑的装配式。装配式木结构建筑在拆除后也能进行回收，净化了环境。

在经济效益维度下，建造成本的占比高于决策成本、运营成本和回收成本，木结构在装配时，施工周期短，成本风险小，建造木结构房屋的能耗远远低于其他结构房屋，节省了劳动力成本，施工质量得以保。在社会效益维度下，产业拉动率占比略高于居民满意度，装配式木结构能极大的提高产业拉动率，装配式木结构建筑能起到冬暖夏凉效果，适宜民居，且室内装饰布局可个性化设计；环境效益下的三个指标权重相当，木材是可再生能源，树木在成长过程可净化空气，木结构墙体具有自保温体系，结构墙体厚度一般为140㎜，传热系数一般仅为0.4W/（㎡·K），与切块墙体相比具有更好的隔热保温效果，可减少使用隔热材料。木结构建筑没有混凝土建筑常见的冲击噪声问题。木结构墙体采用一定的构造措施，墙体空气隔声评价量大于45dB。在墙体和天花板上的石膏板以及楼盖和墙体构件内放置玻璃纤维或岩棉保温材料能高效降低声音的传递；其他效益维度下，木材抗震性权重大于文化传承性，装配式木结构在地震时的稳定性已得到反复验证，由于木屋由钉子、销轴等构件连接，并采用榫卯连接、齿连接、螺栓连接和钉连接等连接方式，使构件具有一定的变形能力和稳定性，可以极大地消耗地震能量，再加上其自身质量轻，吸收地震力少，避免建筑在地震时突然倒塌、变形。年代久远的木结构建筑历史可以追溯到明清时期，其文化底蕴丰富，传承至今，提高装配式木结构在社会市场的价值。

3小结与讨论

3．1指标体系的特点与优势

本文从装配式木结构建筑的全生命周期出发，综合国内外评价研究成果，采用文献查阅法及专家打分法，构建了装配式木结构建筑综合效益评价指标体系，分析了装配式木结构建筑全生命周期的经济效益、环境效益、社会效益及其他效益。从构建的指标体系来看，经济效益在综合效益中所占权重最大，在四个维度指标中，木材抗震性、产业拉动率和建造成本的权重高于其他八个指标，说明这三个指标在装配式木结构建筑综合效益评价指标体系中较为重要。建成的该指标体系对后续装配式木结构建筑的推广具有一定的理论和实践作用，为今后的推广研究提供了一定的参考。

综合来看，本研究构建的指标体系具有系统性、实用性和可操作性。目前针对我国装配式木结构建筑综合效益评价指标体系研究过少，没有形成整体的理论框架。本文从木结构全生命周期出发，建立了木结构的“种植-砍伐-运输-加工-使用维护-回收-构件-安装”的指标框架，使得该研究指标体系更具有科学性和准确性

3．2指标体系的局限与展望

在构建装配式木结构建筑综合效益指标中，装配式木结构建筑在决策、建造、运营等方面会随着使用区域、服务对象的不同而存在差异，各综合效益的显著性与相对重要性也会随之改变。指标体系的完整性、指标选择的科学性、指标的量化方法和应用上需深入研究。装配式木结构产业升级空间大，需拓展研究应用深度和广度。

参考文献：

[1]吉林省住房和城乡建设厅. 借力东风 加快装配式木结构建筑的发展[S],2017年5月9日.

[2]中国日报网,2019年9月30日, Zhuhai in perfect place to pounce on historic opportunities - Chinadaily.com.cn.

[3]中欧国际建工集团.国家标准《装配式木结构建筑技术标准》GB/T51233-2016 全文[S]. https://www.sohu.com/a/194682176_805762,2017.

[4]国务院办公厅.国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见[J].住宅产业,2016(10):24-26.

[5]三穗县人民政府. 省住建厅关于印发《贵州省“十四五”建设科技与绿色建筑发展规划》的通知[S]. 省住建厅关于印发《贵州省“十四五”建设科技与绿色建筑发展规划》的通知 (gzss.gov.cn)

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[6]装配式住宅关键技术体系研究与综合示范[J].建设科技,2012,(Z1):90-92.

[7]工业建筑.欧洲装配式木结构建筑发展经验[S]. 欧洲装配式木结构建筑发展经验 (sohu.com).2018.

[8]杨文君.基于开放式协同合作的产品生命周期评价关键技术及系统研究[D].浙江大学,2015.

[9]徐颖. 土建结构数据分类与编码研究[J].建筑,2012(14):2.

[10]林炳文. 标准粒子群算法（PSO）[S].2015.