略谈应用AHP 评价建筑装饰材料的微环境学特性

　　摘要: 为量化评价建筑装饰材料的微环境学特性,应用层次分析法(analytic hierarchy process ,A HP) ,从生理舒适、心理满足和室内环境调节这3 个方面构建了层次分析模型,计算了评价指标相应的权重值,并对27 种建筑装饰材料的微环境学特性进行了评价与归类. 结果表明:视觉特性、嗅觉特性和触觉特性是影响建筑装饰材料微环境学特性最重要的3 个三级评价指标,实木类装饰材料的微环境学特性整体略优于其他材料,其中紫檀最优,刨花板最差. 各类材料在二级指标组合评价空间中的得分存在一定正相关性. 依据各类材料的综合得分差异,将27 种建筑装饰材料划分成了5 个类别.
　　关键词: 微环境学特性; 层次分析法(A HP) ; 指标权重
　　建筑装饰材料是建筑装饰工程的物质基础,在建筑装饰领域发挥着重要作用. 近年来,人们对居住环境的要求越来越高,室内、室外都日益崇尚优美、舒适的装饰空间及环境,这对建筑装饰材料的微环境学特性提出了较高要求. 微环境学特性不但涉及材料性质对人体的心理感觉影响、生理健康影响,还关系到其围筑空间的建筑物理条件以及居住环境学特性,是建筑装饰材料最重要的属性之一,从该角度评价建筑装饰材料并对其进行优选分类,不仅方便于人们依据自身需求选择适宜的建筑装饰材料,也有益于对建筑装饰材料合理地开发与利用.
　　目前,国内外对建筑装饰材料环境特性的评价主要集中在其各项应用性能品质及使用过程中其对环境的影响上. Harris 等[124 ] 分别采用不同方法对部分建筑装饰材料的环境影响进行了评价; Joke等[527 ] 主要对由建筑装饰材料所造成的空气质量污染进行了评价; Karbhori 等[8210 ] 开始将层次分析法引入对复合材料或建筑材料的分析与选择中; 宋平[11 ] 则对部分建筑装饰材料性能、质量的评价指标与评价模型进行了研究. 然而迄今为止,对建筑装饰材料自身的微环境学特性进行系统分析和评价的研究报道还不多. 本文采用层次分析法,结合行业咨询和专家评分,将定性与定量分析结合起来,从微环境学特性角度对27 种建筑装饰材料进行了评价与优选归类.
　　1 　层次分析模型的构建
　　层次分析法是美国运筹学家Saaty[ 12 ] 提出的一种简便、实用的多准则决策方法,它是将与评价有关的元素定性分解成目标层、准则层、方案层等层次,然后通过两两因素的对比,定量表示每一元素的相对重要性,最后确定各因素的排序结果,是一种定性与定量分析相结合的评价方法. 其解决问题的基本步骤为: (1) 建立递阶层次结构模型; (2) 构造两两比较判断矩阵; (3) 层次单排序及其一致性检验; (4) 层次总排序及其一致性检验.
　　1. 1 　构建层次分析模型评价指标的选取应遵循如下原则: (1) 科学性.
　　所选指标应科学合理、客观公正; (2) 系统性. 所选指标应具体、全面,易于实现评价方案系统化; (3) 简洁性. 评价指标应精炼简洁,概念明确,通俗易懂; (4)代表性. 应选典型、具有代表性、能反映建筑装饰材料微环境学特性的指标; (5) 独立性. 同一层指标应相对独立,避免重复.
　　依据层次分析法的模型构建原理与指标选取原则,构建了建筑装饰材料微环境学特性评价的层次分析模型(见图1) . 模型为三层结构:目标层( A) 只有一个元素,是决策问题的预定目标或者理想结果,为评价的最高层; 准则层( B) 是所有为实现目标所涉及的中间环节,主要考虑的是材料的微环境学特性对人和环境的相互影响, 为此不仅需要从对人体的生理舒适( B1 ) 与心理满足( B2 ) 两个方面进行评定,还需要从室内环境调节角度( B3 ) 进行评定; 方案层( C) 的元素理论上是为实现目标可供选择的各种方案、决策或措施,这里引申为需要评测的材料微环境学特性的目标系统. C 层元素的选择受B 层相关元素的支配, 为此, 将建筑装饰材料的视觉特性( C1 ) 、声学特性( C2 ) 、触觉特性( C3 ) 和嗅觉特性( C4 ) 作为受生理舒适与心理满足支配的三级指标,而将环境调节所支配的三级指标定为对建筑物理微环境( C5 ) 和对生物体( C6 ) 的调节.
　　1. 2 　构造判断矩阵咨询材料科学及室内设计艺术学领域的部分专家意见,专家组成员包括教授5 人、副教授6 人、讲师及助教5 人、工程师及其他5 人,共计21 人. 严格依据层次分析法的相关标准及分析步骤,采用1～9标度[ 12 ] (见表2) 对每一层次的指标进行两两比较评分. 评分时,若评价指标比被评价指标重要,则依照重要程度在1～9 标度中选择相应的标度值作为评价分数. 反之,若评价指标的重要程度弱于被评价指标,则取被评价指标相对于评价指标的重要程度的标度值之倒数为评分值. 若2 个指标间的重要程度相同,则评分为1. 在评分时,指标间的重要性比较会因装饰目的与要求的变化而存在差异,这样会给材料间的比较评分带来较大困难. 通过征求专家意见,确定将材料在建筑装饰领域的综合利用情况作为指标间两两比较的评分依据,不单从某一特殊需求领域来评定指标间的相对重要程度. 专家给出的评价建筑装饰材料的A2B , B12C , B22C , B32C 等判断矩阵.
　　1. 3 　层次单排序及其一致性检验根据专家构造的判断矩阵,对于上一层某因子而言,计算本层次与之有联系的所有因子的权重,并分别对每一矩阵的一致性进行检验. 各判断矩阵的权重值及一致性检验结果见表7.
　　1. 4 　层次总排序及其一致性检验计算方案层对准则层的相对重要性排序结果见表8. 同时检查整个层次模型的判断一致性,得出一致性指标值为0. 049 < 0. 1 ,证明总排序的结果具有满意的一致性.
　　2 　结果及分析
　　2. 1 　三级评价指标得分及综合得分选取27 种常用的建筑装饰材料并进行编号,结合以往对装饰材料环境学特性的研究结果,对各类建筑装饰材料进行三级指标的纵向打分. 由于不同的咨询对象会因各自的实际需求不同而给出截然不同的结果,为此评分采用专家打分法. 本文征求专家组意见,借助专家的研究经验对建筑装饰材料的三级指标进行评分. 评分时,由于评价指标较多,且不同材料在不同指标上又存在许多共性与个性的不同[10 ] ,为此应尽量提高评分区间的跨度范围,以增大不同材料间的综合评分差值,进而实现对建筑装饰材料科学准确的评价与归类. 而在进行主观评价时,一般人所能区分开的级别最多为7 级,因此评分采用7 分制,最高分7 分,最低分1 分,得分级差为1 分. 汇总每一位专家的评分,并经不断反馈与修改,直至所有专家均对得分具有较高的信任度为止.
　　然后以表8 中所确定的三级指标权重值为评价系数,对材料在各个指标上的得分进行综合叠加,求得最终评分.
　　27 种建筑装饰材料的微环境学特性综合得分顺序依次为:紫檀> 红松> 水曲柳> 樟子松> 鱼鳞云杉> 落叶松> 胡桃楸> 臭冷杉> 柞木> 白桦> 薄木/ 单板> 陶瓷> 大理石> 花岗石> 竹木复合板> 木塑复合材> 塑料> 无机凝胶材料> 金属> 玻璃> 石膏刨花板> 木材金属复合材> 胶合板> 水泥刨花板> 细木工板> 中密度纤维板> 刨花板. 总体看,实木类的微环境学特性整体上优于其他建筑装饰材料.
　　2. 2 　三级指标评价空间中的评分结果各类建筑装饰材料的微环境学特性在三级指标评价空间中的得分见图2. 分析可知各类材料在视觉特性、嗅觉特性、触觉特性3 个评价指标上的得分较高,在生物体调节、声学特性以及室内建筑物理微环境调节3 个指标上的得分相对较低,这是因为在应用建筑装饰材料时,人们十分重视其材色、光泽、纹理图案等视觉特性给室内环境空间所带来的装饰效果,在使用过程中其所散发出的气味也成为近期人们关注的焦点,而其所表现出的冷暖、软硬、粗滑等触觉特性,也成为人们选用材料时的重要考核指标. 同时,建筑装饰材料的生物体调节特性、声学特性及对室内物理微环境调节特性也在材料的应用领域中发挥着影响,但因作用效果没有其视觉、嗅觉和触觉特性显著,所以综合得分值偏低. 在所有建筑装饰材料中,实木类(1～10) 由于具有纹理优美、色泽温暖、触感良好等突出的微环境学特性,其综合得分整体要略高于其他建筑装饰材料. 紫檀(4) 因其暗红色至深红色、淡黄色至深紫色的材色、美丽的条纹、坚韧的质地,给人以端庄、典雅的感觉,故综合得分最高. 刨花板(26) 和中密度纤维板(27) 则由于失去了原始木材的美感,且应用中会释放甲醛等有害气体,综合环境学品质偏低等原因而得分最低. 若对它们进行木质饰面处理,将其视觉特性得分提高至6 ,则它们的综合得分可改善到3. 91 和3. 97 ;若能再解决其甲醛释放问题,将材料的嗅觉特性得分提升至5 ,则它们的综合得分可再进一步提高到4. 91 和4. 97 ,此时已接近于木材类的下限,并略高于其他材料.
　　2. 3 　二级指标组合评价空间中的评价结果各类建筑装饰材料在心理- 生理、心理- 环境调节以及生理- 环境调节这3 组二级指标组合评价空间中的评分情况及分布情况见图3～5.
　　由图3～5 可以看出,实木类在3 组评价空间中的得分均分布在较优秀的区域,综合得分要优于其他建筑装饰材料. 说明作为一种自然材料,实木具有一些其他材料无法比拟的微环境学特性,使其在营造温馨舒适的人居环境及促进人体心理生理健康方面相比其他材料存在较大优势[13 ] . 刨花板、中密度纤维板的得分较低,除其美学特性较差之外,还受醛类等有毒气体的散发所影响,不利于实现人们的生理舒适、心理满足,且一定程度上破坏了居住环境质量,因此分布在得分较低的区域. 其他装饰材料在各评价空间中的得分居中,这些材料的多数特性在促进人体生理心理健康、调节装饰环境方面存在着积极作用,但在个别品质上也存在一定的不足,应用时需要进行改进和完善. 因此,这部分材料在各区间的得分分布介于实木类材料与刨花板、中密度纤维板之间. 从图中还可以看出,各类材料在二级指标组合评价空间中的得分整体上呈现出一定的正相关性,说明生理舒适、心理满足和环境调节这3个二级评价指标之间既是密切联系,也是相互作用的,这也呼应了有学者提出的“材料- 环境- 人体是一个相互作用、互相影响的有机整体”的观点.
　　2. 4 　优选分类与评价各类建筑装饰材料在二级指标组合评价空间中的得分整体上呈现出一定的正相关性,借此根据综合得分的差异,对所选取的建筑装饰材料进行综合优选分类与评价,并对其适用场合加以简要界定,结果列于表10 中.
　　3 　结论
　　1. 构建起建筑装饰材料微环境学特性的层次分析模型, 得到二级指标的优选权重为: 生理舒适(0. 19) 、心理满足(0. 72) 、环境调节(0. 08) ;三级指标中视觉特性(0. 42) 、嗅觉特性(0. 25) 和触觉特性(0. 18) 为最重要的评定指标,而生物体调节特性(0. 06) 、声学特性(0. 06) 及室内建筑物理微环境调节特性(0. 02) 则处于相对较次要的位置.
　　2. 27 种建筑装饰材料的微环境学特性综合得分顺序依次为:紫檀> 红松> 水曲柳> 樟子松> 鱼鳞云杉> 落叶松> 胡桃楸> 臭冷杉> 柞木> 白桦>
　　薄木/ 单板> 陶瓷> 大理石> 花岗石> 竹木复合板> 木塑复合材> 塑料> 无机凝胶材料> 金属> 玻璃> 石膏刨花板> 木材金属复合材> 胶合板> 水泥刨花板> 细木工板> 中密度纤维板> 刨花板. 总体看,实木类的微环境学特性整体上优于其他建筑装饰材料.
　　3. 各类材料在二级指标组合评价空间中的得分整体上呈现出一定的正相关性. 依据综合得分情况将建筑装饰材料优选为5 类,并对每类材料的环境学品质及适用场合加以界定.　

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