[发明专利]传统民居建筑物理环境评价体系的构建方法

摘要

本发明提供了一种传统民居建筑物理环境评价体系的构建方法，涉及建筑物理环境评价技术领域，具体是以传统民居物理环境评价体系为研究对象，通过相关理论研究了传统民居定义、建筑物理环境的研究范围及评价体系的基本概念，确定了评价体系建立的核心问题评价指标和权重系数，探讨了指标筛选与量化以及赋权方法的解决思路。然后总结和归纳建筑物理环境评价指标，形成传统民居物理环境评价指标集；基于物理环境评价的相关标准或规范，参照传统民居物理环境参量调研或实测数据，形成评价指标的评价准则；基于AHP法专家问卷计算所有指标的权重系数，结合评价准则，形成传统民居物理环境评价体系，并探讨了评价结果的分级与优先改进项的使用。

主权项

一种传统民居建筑物理环境评价体系的构建方法，其特征在于，步骤如下：①、按照“目标层—准则层—控制变量层”进行传统民居物理环境评价指标层次与结构的搭建，形成传统民居物理环境评价体系的指标模型；(1)、目标层传统民居物理环境评价；(2)、准则层传统民居物理环境评价指标的约束准则，即评价目标与控制变量层之间的过渡层；传统民居物理环境评价体系的准则层采用了分类、归纳的形式进行层次关联和放置评价指标，以此实现控制变量层的单一指标均可准确影响到目标层的评价结果；准则I层分为室内物理环境、室外物理环境；准则II层分为与室内物理环境相递进的声环境、光环境、热环境、空气品质，以及与室外物理环境相递进的声环境、风环境、光环境、热环境；准则II层分为与室内物理环境中的声环境相递进的背景噪声和隔声，以及与室内物理环境中的光环境相递进的视野可视度、自然采光、眩光控制、人工照明，以及与室内物理环境中的热环境相递进的热舒适度，以及与空气品质相递进的通风效率、通风组织，以及与室外物理环境中的声环境相递进的环境噪声，以及与风环境相递进的风场，以及与室外物理环境中的光环境相递进的夜间照明，以及与室外物理环境中的热环境相递进的建材反射系数、渗水地面、植物绿化；(3)、控制变量层传统民居物理环境评价体系的最底层；控制变量是评价目标通过多层关联的末端指标的定性评价，是目标层实现量化评价的基础；控制变量层分为分别与准则II层的背景噪声、隔声、视野可视度、自然采光、眩光控制、人工照明、热舒适度、通风效率、通风组织、环境噪声、风场、夜间照明、建材反射系数、渗水地面、植物绿化相递进的背景噪声评价、隔声评价、视野可视度评价、自然采光评价、眩光控制评价、人工照明评价、热舒适度评价、通风效率评价、通风组织评价、环境噪声评价、风场评价、夜间照明评价、建材反射系数评价、渗水地面评价、植物绿化评价；②、评价体系与比较矩阵(1)、基于AHP法的比较矩阵层次分析法中评价指标的比较矩阵是以传统民居物理环境评价为最终目标，逐层递进搭建不同层次的比较矩阵；它根据传统民居物理环境评价体系的指标模型，在某一准则层同一类别的相邻评价指标或指标组之间进行两两取对；最终，构建成评价体系完整的AHP法比较矩阵；式中A—某目标层评价指标或指标组的比较矩阵；x1～xn—该目标层的评价指标或指标组；(2)、评价体系的比较矩阵以目标层与准则I层室内物理环境评价为例，构成目标层的四个评价指标组分别为准则II层中声环境指标组、光环境指标组、热环境指标组以及空气品质指标组；根据它们和上一目标层类别与层次关系，对这四个评价指标组逐一取对，形成以“传统民居室内物理环境评价”为目标的比较矩阵A；式中A—目标层的成对比较矩阵；x1—声环境；x2—光环境；x3—热环境；x4—空气品质；以此类推，以准则II层中室内物理环境评价的比较矩阵实现为例，将待构建的传统民居物理环境评价体系的所有准则层分别进行比较矩阵的搭建，最终形成7对比较矩阵；③、评价体系的问卷设计(1)、根据公式4.2，以目标层与它的四个评价指标组形成的比较矩阵为例，x1～x4则分别为目标层的四个评价指标组：声环境指标组、光环境指标组、热环境指标组和空气品质指标组；绘制一个5x5(评价指标数n+1)单元格的表格，最左上角的单元格填写问卷的评价目标，将评价指标在首行和首列的其他四个单元格依次填入x1～x4四个评价指标组，形成室内物理环境指标组权重的专家问卷；以此类推，将评价系统形成的7对比较矩阵逐一转换成评价问卷，完成“传统民居物理环境评价”的打分问卷设计；(2)、评价体系的问卷打分评价问卷赋值主要是通过层次分析法中人的五种常用重要性判断标准，结合它们中任意相邻两种程度的中间值，并将这9种重要性程度分别对应数字1～9；④、评价问卷评分专家的取选评分专家的选取是传统民居物理环境评价体系中权重值准确度的关键；因为传统民居物理环境评价体系的研究具有较强的综合性，它的评价内容在建筑学研究领域具有一定的特殊性，专家问卷的评分方式有现场打分、邮寄问卷、电话访谈；⑤、矩阵有效性判断与权重计算(1)、权重计算通过发放和回收评分问卷，得到了评分专家对传统民居物理环境评价体系各指标或指标组权重判断的相关数据；如：公式4.3为某专家对目标层—室内物理环境评价的评分矩阵；根据比较矩阵A中评分专家的评分信息，可以计算准则II层中四个指标组x1～x4对目标层A的权重系数；评价指标权重的运算方法选择根法，其运算详细过程如下：首先，按照层次分析法中的根法公式将A中每行的数值逐一相乘并开n(矩阵阶数)次方，求出向量然后，将W*j进行归一化处理，得出权重向量W(W＝(w1，w2，...，wn)T)：(2)、一致性检验通过比较矩阵的随机一致性比率CR值的大小确定此矩阵是否能通过一致性检验；假如某评分问卷比较矩阵的随机一致性比率CR<0.1，那么该评分问卷的打分误差在可接受范围之内，问卷打分的结果较真实的反映了专家理解和认识；相反，假如某评分问卷没有通过矩阵的一致性检验，则应对专家评分问卷的各评价指标或指标组之间的重要性判断全面梳理，寻找比较矩阵不一致的原因，并将其反馈给此份问卷的评分专家进行修改，再对修改后的评分问卷进行矩阵一致性检验，直到该份问卷通过比较矩阵的一致性检验；式中CR—随机一致性比率；CI—比较矩阵一致性指标；RI—平均随机一致性指标；式中λmax—比较矩阵的最大特征根；n—阶数；式中λmax—比较矩阵最大特征根；n—阶数，Si—比较矩阵纵向向量；式中Si—比较矩阵纵向向量；n—阶数；通常情况下，当评价因子越多时，比较矩阵的阶数越多，评价者在判断过程中产生的误差就越大，平均随机一致性指标RI值也就越大；反之，当评价因子越少时，比较矩阵的阶数越少，评价者在判断过程中产生的误差就越小，平均随机一致性指标RI值也就越小；当比较矩阵阶数为3阶以内时，RI＝0；因此，2阶比较矩阵不会造成上述的人为误差，不再需要检验它的一致性；当比较矩阵的阶数为3～9阶时，应先选择表24的RI值，再利用公式4.6—4.9计算CR值判断该矩阵的一致性；(3)、权重结果通过比较矩阵的权向量计算，并对比较矩阵检验计算其一致性，计算出该位评分专家对室内物理环境评价中四个评价指标组的权重系数；其中，声环境的权重系数为x1＝0.30；光环境的权重系数为x2＝0.14；热环境的权重系数为x3＝0.47；空气品质的权重系数为x4＝0.09；将本评价体系的有效专家问卷的四个评价指标组权重分别进行权重计算，并利用公式4.11计算出四个评价指标组的最终权重；评价体系的室内物理环境评价中：声环境的最终权重系数为x1＝0.19，光环境的最终权重系数为x2＝0.21，热环境的最终权重系数为x3＝0.36，空气品质的最终权重系数为x4＝0.30；式中x—比较矩阵中的评价指标或指标组；i—阶数；n—专家问卷份数；按照评价体系中准则II层四个评价指标组与目标层的权重计算方法，拓展到评价体系的所有比较矩阵权重系数的计算，并逐一对比较矩阵进行一致性检验，完成传统民居物理环境所有评价指标或指标组的权重系数计算；⑥、权重确定对传统民居物理环境评价体系专家问卷的权重结果统计分析，最后将评价指标所在指标组的权重乘以对应准则Ⅱ层指标组的权重再乘以对应准则Ⅰ层指标组的权重得出每个指标的占总目标层的权重；⑦、评价体系的建立(1)、评价体系的形成传统民居物理环境的量化准则已进行了等级划分，实现了同一评价指标不同水平的得分选择；其中，每一个评价指标的满分由该指标占总目标的权重乘以总分100分确定，以此为基础推导出其基础分或其他分值的设置；将评价指标的得分分配与评价指标的评价准则相结合，形成完整的传统民居物理环境评价体系；传统民居物理环境评价体系总分为每个指标得分的累加得出；式中Q—总得分；i—序数；n评价指标总数；Qi—各个评价指标得分；(2)、评价结果分级为方便传统民居物理环境质量水平更细致的描述，对传统民居物理环境的评价结果予以分级；传统民居物理环境评价体系大多数评价指标的评价分为较差、一般和优秀三个等级，对应的分值分别为0、0.6、1个满分；设定评价指标总得分为100分，则传统民居物理环境所有评价指标均达到一般要求时对应得分为60分，取60分与满分的平均值80分作为满足优秀得分的基准值；因此，当评价对象的总分Q<60时，它的物理环境等级为差；当评价对象的总分Q为60≤Q<80时，它的物理环境等级为良好；当评价对象的总分Q为80≤Q≤100时，它的物理环境等级为优秀；(3)、优先改进项优先改进项是指传统民居物理环境所有指标中最不令人不满意的指标，优先改进项的提出能突显出传统民居物理环境中最应改进的指标；它通过评价指标的实际得分与该评价指标的最高目标得分之间的差值得出，具体如下：设定传统民居物理环境各评价指标得分与满分的差值为Qi′，则Qi′的值为满分减去个评价指标得分，见公式4.14；将评价对象所有的评价指标的Qi′值从大到小排序，由此可以确定哪一个物理环境指标目前对该传统民居物理环境现状水平的影响最大，以便日后优先改进此指标以提高传统民居物理环境的质量水平；Qi′＝100‑Qi  (公式4.14)式中Qi′—各评价指标得分与满分的差值；Qi—各个评价指标得分。