基于多指标体系的SIP建筑综合效益评价

陈一秀1，张诗青2，殷超越1

（1．长安大学建筑工程学院，陕西西安 710061；2．长安大学经济与管理学院，陕西西安 710064）

作者简介：陈一秀（1993－），女，长安大学建筑工程学院硕士研究生，技术经济及管理专业。

张诗青（1990－），女，长安大学经济与管理学院硕士研究生，技术经济及管理专业。

殷超越（1991－），男，长安大学建筑工程学院硕士研究生，技术经济及管理专业。

摘 要：SIPs是集结构、保温、隔热等功能于一体的经济板材，具有良好的应用前景。从经济效益和碳排放效益入手，建立全生命周期下SIP建筑综合效益评价的双指标评价体系，计算二者在综合效益中的组合权重，并以SIP建筑和砖混建筑对比为实例计算其综合效益评价值，结果表明SIP建筑综合效益优越，并为建筑综合评价体系的建立提供参考。

关键词：SIP建筑；综合效益；双指标法

Abstract：SIPs is the collection structure，heat preservation，heat insulation，and other functions in the integration of economic plank，it has a good application prospect．This paper set up the SIP building double－index method of comprehensive benefits through the economic and carbon emissions benefits，calculates the weight of economic and carbon emissions benefits in com－prehensive benefits，and calculates the comprehensive benefits of SIP building and traditional masonry－concrete house for in－stance．The results show that SIP building would have significant advantages，and it provides a reference for comprehensive benefits evaluation for building．

Key words：SIP building；comprehensive benefits；double－index method

1 引 言

在构建低碳社会和发展低碳经济的政策形势下，大力推广节能建材和建造低碳建筑已成为建筑业义不容辞的责任，也是实现我国建筑业可持续发展的必然选择。为实现建筑由高能耗型向低碳型的根本转变，研究推广节能保温、绿色环保、结构性能好、经济实用的新型建筑结构体系迫在眉睫。同时，一种新型建筑结构体系的推广和应用，不仅在技术上是可行的，而且还应满足经济上的合理性以及符合社会发展等多方面的要求。

SIPs（Structural Insulated Panels）是一种“三明治式”的夹心复合板材，通常由两层结构板材中间夹保温层（如有机泡沫板、岩棉板等）组成，常用的外表两侧结构板材有定向刨花板（OSB）和薄钢板等，这种复合板材具有一定的承载能力，可作为结构构件使用，并可独立形成新型的结构支撑体系［1］。模型分析表明，SIP建筑的结构整体性和抗震性能比较优越［2，3］，这种集结构、保温、隔热等功能于一体的经济板材，尤其适合广泛用于低层建筑及厂房建设。

本文结合低碳建筑发展背景，基于对SIP建筑的已有研究成果，从整个生命周期中的经济效益和碳排放效益双指标效益角度出发，将SIP建筑与传统砖混建筑进行量化对比，得出SIP建筑相比砖混建筑的优越性，从而为使用者的决策提供理论依据和数据支持，以期促进SIP建筑在我国的应用和发展。

2 生命周期内双指标效益评价方法

2．1 建筑物生命周期的界定

建筑物生命周期（Building Life Cycle），指从建筑物的萌芽到建筑物的拆除处置整个过程，包括建筑材料的生产、加工和建筑安装施工，运行维护及拆除处置等阶段［4］。根据不同的研究目和研究内容，建筑物生命周期阶段的划分也有所不同，在国内外的研究中，建筑生命周期基本划分为4个阶段到9个阶段之间［5－9］，其本质差别在于阶段划分的详略程度不同。为了计算分析的准确与方便，本文基于过程分析法的基本思路［10］，结合SIP建筑的特征，将建筑物生命周期划分为6个阶段：建筑物的设计阶段，材料开采加工阶段，建造阶段，使用维护阶段，拆除阶段，处置与回收阶段，各阶段之间关系见图1。

图1 建筑物生命周期过程

建筑生命周期评价（Life－cycle Assessment， LCA）［11］是一种评价建筑物整个生命周期资源消耗和环境影响的方法，是一个全新的面向建筑全过程的系统分析工具。在整个生命周期内对SIP建筑和砖混建筑评价指标进行量化计算，能从宏观的角度更为准确地衡量建筑物对环境的影响。

2．2 经济效益和碳排放效益双指标的选择

一种新型建筑材料或建筑结构体系的推广在满足经济效益的同时还应兼顾环境的可持续发展。SIP建筑在结构、施工、隔热、保温等方面相比传统砖混建筑虽有优越的性能，但我国是一个发展中国家，推广SIP建筑必须考虑其经济成本，过高的造价不易被人们接受；其次SIP建筑还应符合当前低碳社会的发展要求，高碳排的建筑不会得到国家政策的支持。因此，本文结合建筑物生命周期分析理论，选择经济效益和碳排放效益两个指标对SIP建筑作全面、系统的综合分析与评价。

2．3 生命周期内双指标效益评价

2．3．1 建立生命周期双指标效益评价层次结构

基于系统评价方法［12］，对SIP建筑的双指标效益评价过程中的各因素按支配关系分组形成递解层次结构，分为三层次：综合效益层R，生命周期阶段效益层O，各指标效益层C，见图2。

图2 生命周期双指标效益层次结构模型

2．3．2 双指标效益组合权重计算

通过专家打分和收集相关资料数据，对同一层次的各元素关于上一层次中元素的重要性进行两两比较，构成两两比较判断矩阵；由判断矩阵计算被比较元素对于上一层次元素的相对权重；最终计算经济效益和碳排放效益在综合评价中的最优组合权重。

生命周期各阶段O1～O6在建筑物综合评价中的相对重要性构成的6阶方阵，记为判断矩阵A：

通过计算，得出生命周期阶段层O1～O6对实现综合效益层R的权向量为w A＝（0．3633，0． 1335，0．2490，0．1483，0．0323，0．0736）T，其一致性比率CRA＝0．0100，通过一致性检验。

经济效益C1和碳排放效益C2分别对实现生命周期各阶段效益O1～O6的相对重要性构成的二阶方阵，依次记为判断矩阵B1，B2，B3，B4， B5，B6：

通过计算，得出双指标效益C1和C2对实现生命周期各阶段O1～O6的权向量w1－6分别为：

并且其一致性比率CR均通过一致性检验，可组合权向量。

计算各层要素对系统目的的合成权重，则经济效益和碳排放效益在综合评价中的组合权向量

3 SIP建筑和砖混建筑的生命周期实证对比

3．1 SIP建筑和砖混建筑实证对比

基于SIP建筑的特性，该建筑适宜在我国夏热冬冷且环境相对干燥的地区进行推广，因此，本文以夏热冬冷的陕西关中平原新农村为研究背景，分别选取该地区建筑类型相似的2层SIP建筑和砖混住宅建筑各一套进行对比研究。

结合建筑所处地理环境和两种建筑的相关数据，分析两类建筑的经济效益和碳排放效益，其中，经济效益主要用生命周期的建筑成本来衡量，碳排效益则用生命周期的CO2排放量进行计算，运用建筑成本和CO2排放量的计算方法，分别计算SIP建筑和砖混住宅建筑在整个生命周期的单位建筑面积年均成本和单位建筑面积年均CO2排放量，结果如表1所示［13－14］。

表1 各建筑生命周期成本与碳排放量

3．2 结构保温板建筑和砖混建筑双指标效益综合对比

选用向量归一化法对表1数据进行标准化处理［15］，即选用公式（1），得到标准化后的数据见表2。

表2 各建筑生命周期成本与碳排放量数据标准化

考虑经济效益和碳排放效益对综合评价的权重，对SIP建筑和砖混住宅建筑在整个生命周期的经济效益和碳排放效益进行综合计算，计算式见式（2）：

Q＝（a1，a2）×（WC 1，WC 2）T 　（2）

式（2）中：Q为经济效益和碳排放效益对综合效益的组合权重，该数值为无量纲量；a1和a2为标准化后的单位建筑面积年均成本和单位建筑面积年均CO2排放量。将已知数据代入，可得SIP建筑的综合效益Qs＝ （0．59，0．19）× （0．6534，0．3466）T＝0．4514；砖混建筑的综合效益Qb＝（0．81，0．98）×（0．6534，0．3466）T＝0．8689。对比结构保温板建筑与传统砖混建筑在生命周期中综合效益，设其综合效益优越率为α，见式（3）：

对比结构保温板建筑与传统砖混建筑在生命周期中的综合评价值，可知结构保温板的综合评价值比砖混建筑优越性高出48．05％。

4 结论

在低碳建筑的发展道路上，经济适用的低碳型建筑必将受到越来越多的重视。在研究及推广SIP建筑的过程中，保证其对经济效益有利的同时兼顾对低碳环境的保护，本文基于先前对SIP建筑的研究成果，在其生命周期内综合经济效益和碳排放效益双指标对结构保温板进行研究分析。

（1）结合生命周期理论，建立了生命周期内经济效益和碳排放效益双指标综合评价方法，得出两个指标在建筑综合评价中的组合权重，为实现建筑综合评价提供了参考。

（2）运用生命周期双指标效益评价模型，对SIP建筑和砖混建筑的综合评价进行计算，得出SIP建筑比砖混建筑高出48．05％。可知SIP建筑具有非常好的综合优势，是一种先进的节能住宅，对建设低碳社会有着重大的意义，若能将SIP建筑进一步产业化，并加大相关政策扶持和推广力度，它将成为低层住宅发展的主导力量。

致谢

感谢我的导师杜强老师，杜老师的耐心教导和不断鼓励才使我顺利完成了此篇论文的写作。杜老师敏锐缜密的学术思维、广博精深的学术造诣、崇高务实的治学态度使我铭记终身。老师也是我生活中的导师，在我人生迷茫时，他像灯塔一样指导我的航向，点拨人生真谛。谢谢杜老师！

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