【结合灰色关联度分析法探讨建筑工程设计】 灰色关联分析法matlab
时间：2019-05-26 03:32:28 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘要：在建筑工程行业快速发展起来的同时，建筑工程设计专业也越来越受到人们的关注。本文将结合作者多年的工作实践经验，以灰色关联度分析法为主要内容就建筑工程设计方案的优选内容进行简单的论述。
关键词：工程设计方案；灰色关联度；优选
Abstract: The construction industry developed rapidly, at the same time, building engineering design is also catch more and more attention. This paper combine with the author’s many years of work experience, take the grey correlation analysis method as the main content to discusses the building engineering design scheme optimization of content.
Key words: engineering design; grey relational degree; preferably
中图分类号：TU2 文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）04-0020-02
导语
随着目前建筑工程的大量建设，其建筑方案的优选性在建筑工程的整体过程中所发挥的作用越来越大，其所特有的存在价值性和重要性也已越来越显著。据不完全资料统计，就我国目前而言，仅占总投资额1%左右的建筑工程设计方案费用却影响着整体投资70%以上的使用，其建筑设计的好坏不仅直接影响着整体工程造价的控制，更直接作用于整体施工质量的高低以及未来该工程的经济效益和社会效益，因此强化对于建筑工程设计方案的优选至关重要。但是，在对于建筑设计方案的优选问题上我们应该以理性的态度进行细致的分析、甄别，毕竟建筑设计方案看似简单但其中却饱含着大量的信息和数据，是一项复杂而又艰巨的工作。长期以来，由于我国建筑工程中普遍存在着重施工、重预算、轻对于设计阶段的工程造价的控制，导致施工方不能够主动的去把控工程的整体造价，因此本文将重点将设计阶段的优选方案作为引导造价控制主要方面进行相关论述，以促进建筑工程能够在满足自身建筑需要的基础上发挥出最大程度上的投资效益。
在进行设计方案优选时，一般有多指标评价法、价值工程等方法，但存在着主观性强，评价结果具有片面性等问题。本文基于灰色系统理论的研究成果，提出将灰色系统理论应用到建筑工程设计方案优选中，其优点在于先确定一个虚拟最佳方案作为比较标准，然后将其他设计方案与之进行比较，从而选择最佳的设计方案，该种应用理论弥补了备选建筑设计方案数量有限、信息掌握量不完备的弱点，为较为复杂的建筑施工方案的优选提供了更有实用性的选择方案，通过细致的分析和详细的计算，从而有效的做出最为科学性、实用性和价值性的决策。
１灰色关联分析原理
灰色系统是贫信息的系统，即系统中既含有已知信息，又含有未知信息的系统，灰色系统理论是研究解决灰色系统分析、建模、预测、决策和控制的理论，是２０世纪８０年代由我国著名学者邓聚龙教授提出并发展起来的。灰色关联度分析是灰色系统分析的基本方法，是对灰色系统中各因素之间关联程度的定量比较方法，也是灰色预测、灰色决策和灰色控制的基础。
所谓关联度就是表示两个序列的关联程度的数值，该方法的基本原理是通过确定标准序列和若干比较序列，通过它们曲线变化趋势观察，曲线越接近的，则序列变化越接近，表示其关联度越大。灰色关联分析实质上是比较一系列数据对———条标准曲线拟合的紧密程度，如果某个序列中数据的变化趋势越接近标准曲线，其关联度就越大，该序列数据代表的方案越符合设想要求。基本步骤包括：确定比较数据序列、确定标准数据序列、关联系数计算、关联度计算。
１．１根据设计方案确定比较数据序列
对建筑工程设计方案来说，理想的方案应该满足经济合理性、技术可行性、环境美观等方面的要求，因此在方案的优选中，选择一些特征指标构成技术经济指标的数据序列，称为比较数据序列，如工程造价、施工工期、建筑平面布置、建筑结构类型、施工难易、环境美观等指标。假设有ｍ个建筑工程设计方案，组织有关专家对每个方案指标进行评价，得到ｍ个灰色比较数据序列，即
Ｘｉ（ｋ）＝｛ｘｉ（１），ｘｉ（２），Ｌ，ｘｉ（ｎ）｝（ｉ＝１，２，Ｌ，ｍ） （1）
１．２确定标准数据序列
标准数据列确定的原则是：从诸方案技术经济指标数据序列里选出一个最佳者，从而组成了最优参考数据序列，即
Ｘ０（ｋ）＝｛ｘｉ（１），ｘ０（２），Ｌ，ｘ０（ｎ）｝ （２）
应注意的是，评价指标如果是效益型，则取最大值；如果是费用型，取最小值。
１．３关联系数计算
关联系数ξｉ（ｋ）是比较数据序列与标准数据序列在第ｋ个指标的相对应的差值，计算公式为：
（3）
其中，λ为分辨系数，是为了削弱最大绝对差值因过大而失真的影响，以提高关联系数之间的差异显著性，λ∈［０，１］，一般取０．５。
１．４关联度计算
由于关联系数众多，信息过于分散，不便于比较，因此将关联系数集中为一个值，同时考虑到评价指标的重要性程度不同，需要拟定各指标关联系数的权重ｗｋ，其计算公式为
（4）
根据计算结果，关联度大的设计方案即为最优方案。
２建筑工程设计方案优选实例
某民用工程项目有四个待选设计方案，现利用灰色关联分析方法进行设计方案的优选。
２．１确定设计方案优选的技术经济指标及评价
通过专家分析论证，选取工程造价、施工工期、建筑平面布置、建筑结构类型、施工难易、环境美观等作为设计方案的评价指标，其中工程造价、施工工期属于定量指标，其余四个属于定性指标，定性指标通过专家评分确定，评价结果如表１所列。
表１各设计方案的技术经济指标
２．２确定比较数据序列和标准数据序列
由于技术经济指标包含定性和定量指标，而且具有不可公度性，所以需要对各技术经济指标值进行规范化处理，使其值在［０，１］之间，由此确定比较数据序列和标准数据序列。处理结果见表２所列。
表２经规范化处理后的技术经济指标
从以上数据中取最大值和最小值组成标准数据序列（工程造价、施工工期取最小值，其余指标取最大值）即
Ｘ０＝｛０．７４，０．７９，１．００，１．００，１．００，１．００｝
２．３关联系数计算
（１）求标准序列Ｘ０与各子序列Ｘｉ在各指标的绝对差Δｉ（ｋ）（ｉ＝１，２，３，４；ｋ＝１，２，３，４，５，６），计算结果如表３所列。
表３标准序列与子序列在各指标的绝对差值
由此得到最小绝对差值Δｍｉｎ＝０，最大绝对差值Δｍａｘ＝０．２６。
（２）根据（３）式，计算各指标与标准序列的关联系数，取分辨率为λ＝０．５，计算结果如表４所列。
表４各指标与标准序列的关联系数
２．４关联度计算
采用层次分析法确定指标权重：Ｗ＝｛０．４４６，０．２３７，０．１４３，０．０８９，０．０５４，０．０３１｝，根据（４）式计算出四个设计方案的关联度为：
ｒ１＝０．５２９，ｒ２＝０．６８０，ｒ３＝０．９７２，ｒ４＝０．６３４
计算结果表明：第三个设计方案的关联度０．９７２最大，则该方案与标准方案最接近，所以最优方案即为第三个设计方案。
３ 结束语
灰色关联分析法可以在样本数量有限的情况下，通过数学运算进行数据处理，克服了人为主观因素的影响，提高了决策的科学性、可靠性，因而在建筑工程设计方案优化中有着广阔的应用前景。相信随着建筑工程科学不断发展，提高建筑工程设计方案的优选性的方法将会越来越多，也将会越来越完善，必将促使我国的建筑工程行业朝着科学化的方向不断前进。
参考文献
［１］邓聚龙．灰色系统基本方法［Ｍ］．武汉：华中科技大学出版社，１９８８．
［２］彭勇行．管理决策分析［Ｍ］．北京：科学出版社，２００７
［３］冯仲仁，陈向阳，鄢恒珍．基于灰色理论的软基处理方案决策模型［Ｊ］．武汉理工大学学报，２００４，２６（１０）：３８－４１．
［４］马荣国，李铁强，肖代全．灰关联决策在公路建设项目方案比选中的应用［Ｊ］．长安大学学报（自然科学版），２００４，２４（６）：６７－７０．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
