对学生宿舍设计方案的评价

1对学生宿舍设计方案的评价摘要本文主要从经济性、舒适性和安全性对学生宿舍设计方案进行了分析评价，旨在建立一个能够对学生宿舍设计方案做出合理评价的数学模型，为选择学生宿舍设计方案提供一个实用的方法。经济性方面：我们从成本与收费平衡的角度对经济性进行了分析，认为对评价结果产生影响的主要因素为人均建设成本、人均运行成本和收费标准，而对于以上三个因素的归一化处理我们采用了极值差法和一致化处理的方法，将中间型数据指标转化为极大型的数据指标，计算出的四种设计方案的经济度指标值分别为：0，0，0.844，0.611。对于舒适性方面：我们认为对评价结果产生影响的主要因素为人均居住用房面积、人均辅助用房面积、人均基本设施个数以及采光与通风，对于以上四个因素的归一化处理我们主要采取了极值差法和隶属函数，计算出的舒适度指标分别为：0.039，2.204，2.282，2.648。对于安全性方面：我们主要考虑的是人员疏散对安全性的影响，具体对寝室距安全通道的距离和楼道宽度进行了分析，对这两个因素的归一化处理仍然采用了极值差法，计算出的安全度指标分别为：1.000，0.462，0.690，1.000。对于综合指标的确定我们通过隶属函数对以上三点进行了加权，作出了归一化处理，给出了四种学生宿舍设计方案的评价结果，由优到劣的排序为：方案四、方案三、方案二、方案一。关键词：极值差法、隶属函数、归一化处理、数量指标21问题重述学生宿舍事关学生在校期间的生活品质，直接或间接地影响到学生的生活、学习和健康成长。学生宿舍的使用面积、布局和设施配置等的设计既要让学生生活舒适，也要方便管理，同时要考虑成本和收费的平衡，这些还与所在城市的地域、区位、文化习俗和经济发展水平有关。因此，学生宿舍的设计必须考虑：①建设成本、运行成本和收费标准等的经济性问题；②人均面积、使用方便、互不干扰、采光和通风等的舒适性问题；③人员疏散和防盗等安全性问题。对此，我们需要解决的是从经济性、舒适性和安全性角度出发，通过建立数学模型对题中给出的四种比较典型的学生宿舍的设计方案进行综合量化评价和比较。2问题分析本题是一个关于制定合理评价设计方案的问题，需要我们从经济性、舒适性和安全性的角度出发，建立一个对学生宿舍设计方案的评价模型，并给出附件中四种比较典型的学生宿舍的设计方案的评价结果。由题目可知，在寻找、确定对学生宿舍设计方案评价的影响因素时，要尽可能的覆盖住以下方面：建设成本、运行成本、收费标准，人均面积、使用方便、互不干扰、采光、通风，人员疏散、防盗。而确定了各影响因素后，我们分析的重点便在于：①如何将这些影响因素进行合理的量化，②对各个因素进行量化时都需要考虑哪些实际情况，③将多个量化后的数量指标转化成为一个综合指标时应采用何种方法，才能做到使我们得到的评价方法是实用的、评价结果是可信的。此外，由于本题的附录给出了4张学生宿舍的标准层平面图，要求我们从图纸中读出有用信息，因此，我们首先需要搜集一些关于建筑方面的信息资料，对学生宿舍的建筑规则、标准有所了解，以便我们更为准确的把握该问题。3模型假设(1)新建学生宿舍的出资方式为非财政资金；(2)运行成本按照实际构想进行；(3)对各方案指标的比较是建立在同一个楼层上的；(4)宿舍楼的单方造价(即单位面积的建设成本)相同；(5)在对防盗情况进行分析时排除自盗的影响；(6)楼间距对宿舍的采光、通风均不产生影响；(7)题目附录中给出的数据都是准确有效的；(8)忽略对附录中对相关数据进行测量时的误差。4符号说明a：每生每年住宿费标准n：学生宿舍设计方案中每层总学生数m：学生宿舍的建筑面积jg：每层宿舍楼中总基本设施个数(1,2,3j（便池）（水龙头）（淋浴头）)3l：寝室到卫生间(沐浴间、盥洗室)的所有距离的情况b：对应距离l的个数d：寝室与安全通道间最大距离k：楼梯宽度t：东西朝向的房间数量iS：i类用房的人均面积(1,2i（居住用房）（辅助用房）)J：人均建设成本指标G：人均基本设施个数L：寝室到卫生间、沐浴间、盥洗室的距离指数D：安全距离指标K：楼道宽度指标T：采光通风指标JZ：经济度指标SZ：舒适度指标AZ：安全度指标：综合评价指标5模型建立5.1经济性(1)人均建设成本根据人均建设成本的定义，得到：=房间的面积房间的单方造价人均建设成本总学生数在假设成立的前提下，我们就认为四种方案中的学生宿舍的单方造价（即单位面积的建设成本）均相同，这样我们只需对人均建筑面积进行比较便能知道学生宿舍在建设成本上所占的优劣势情况，因此得到了衡量建设成本在经济性方面的影响指标——人均建设成本指标，记为：J，其中m为学生宿舍的建筑面积，n为学生宿舍设计方案中每层总学生数。mJn(2)人均运行成本人均运行成本的确立，涉及到的多方面因素，如房屋折旧费、房屋维修费、设备折旧费、设备维修费、能源消耗费、低值消耗品和杂费管理服务费、文化建设专项经费等，我们现将其各项费用平摊到单位公共使用面积上，则人均运行费用只跟与宿舍的人均公共使用面积有关系，因此我们可以依据人均公共使用面积的差异来衡量不同学生宿舍设计方案运行成本的差异。(3)收费标准直接根据不同地区物价局、财政厅、教育厅关于大中专学校学生公寓住宿收费管理规定的相关收费标准来确定，并依据该标准填制对应的具体收费标准(如表1)。4表1不同等级宿舍的收费标准宿舍等级1级2级3级……室内最多居住人数(人)468……每生每年住宿费标准(元)1a2a3a……注：本表中宿舍等级的划分遵循不同地区大中专学校学生公寓住宿收费管理相关规定(4)经济性指标的归一为了便于将以上三个量之间进行计算，我们采用极值差法对以上三个量进行归一化处理。因为题中提到了需考虑成本与收费的平衡，所以：(+)=+人均建设成本人均运行成本收费经济指标人均建设成本人均运行成本按照此式子进行计算，可得出对不同学生宿舍设计方案的经济度指标(JZ)的综合评价，该数值为一偏中性的数值，即该数值越偏向中间则越能体现成本与收费的平衡，而考虑到后面舒适性和安全性得出的是偏大型数据，为了在综合考虑时的统一性，我们须将上面得出的偏中性的经济指标化为偏大性数值，即需要将其进行一致化处理，处理方法如下：2()1,()2'2()1,()2xmmxMmMmxMxMmxMMm其中，'x为进行一致化处理后得出的数值，x为处理前的数值，M为处理后的数据中的最大值，m为处理后的数据中的最小值。5.2舒适性(1)人均各类用房面积①分类由于在学生宿舍的设计方案中包括多种不同效用的房间，且部分同种功效的房间还分为独用与公用两种，如果我们对所有存在差别的用房都进行人均面积化的处理，无疑会加大我们对人均面积进行定量分析的难度，使得分析过程变得更为繁琐。因此，我们认为对学生宿舍用房进行合理的分类是必要的。经过讨论，我们以被需求程度为尺度对各种用房进行划分，其中，经过分析、讨论我们认为对于卫生间、沐浴室、盥洗室如果进行面积的人均化并不如直接对便池、水龙头、淋浴头的进行人均化来的合理，所以，我们只将适合计算人均面积的用房进行分类，最后共分成了两大类：㈠居住用房：寝室(卧室、客厅),阳台(独立、公用)㈡辅助用房：活动室，夜间自习室，简易餐厅，厨房，开水间，垃圾间②计算将各类用房中所有的面积进行累加同第j种学生宿舍设计方案中每层总的学生人数作比，便可得到各类用房的人均面积，其中，5居住用房的人均面积：1+=S总寝室面积总阳台面积每层学生数辅助用房的人均面积：2=S总辅助用房面积每层学生数(2)人均基本设施个数为使模型更为简便合理，对于基本设施我们只考虑其中的便池个数、水龙头个数及淋浴头个数的分配情况。而我们之所以只选取这三样基本设施，是为了对卫生间、盥洗室及沐浴室的设计情况进行更为合理考虑、分析，将对卫生间、盥洗室及沐浴室的评价转化成对便池、水龙头及淋浴头的评价。对于人均基本设施个数的衡量指标的量化了我们采用如下的方法，人均基本设施个数指标：312gggGnnn。其中，n为学生宿舍设计方案中每层总学生人数；1g为每层宿舍楼中总便池个数，2g为每层宿舍楼中总水龙头个数，3g为每层宿舍楼中总淋浴头数。(3)寝室到卫生间、沐浴间、盥洗室的距离由于寝室与卫生间、沐浴间、盥洗室之间的距离是分为多种情况的，如不同寝室到卫生间的距离既有相同的也有不同的、不同距离的个数亦有多少之分。在对使用方便进行分析时，距离长短所造成的影响是不同的，并且我们认为距离越短对学生而言使用起来越方便，因此，我们在对各种距离进行量化时采用了取倒数的方法，体现了计算值越大说明舒适性越高的想法，从而我们得到了寝室与卫生间、沐浴间、盥洗室距离的量化方法，所以，寝室到卫生间、沐浴间、盥洗室的距离指数1()blLb其中，l为寝室到卫生间(沐浴间、盥洗室)的所有距离的情况，b为对应距离的个数；而且l与对应的b是可以通过统计而得到的。(4)采光与通风我们认为主要影响采光与通风的因素有三个，分别为：①楼宇内门窗的宽度；②楼宇内门窗的方向；③宿舍楼的楼间距与其高度。从题中给出的信息资料来看，由于方案四中没有画出明确的阳台或窗户，故无法从第一点因素来比较这四种方案；而且题中只给出了宿舍楼标准层的平面图，未给出宿舍楼的高度或立面图，因此也无法从第三点因素对四种方案进行比较。综上，我们只能从第二点对采光与通风进行量化处理，分析该因素是否符合相关规定。立足于我国的实际地理情况，我国是以南北风居多，那么南北方向房间自然比是东西方向房间的采光、通风要好的多，故我们用东西房间的数量来衡量采光与通风能力的强弱，并认为该指标的值越大说明学生宿舍楼整体的采光与通风能力就越强。我们通过下面的量化方法，得到了评价采光与通风对舒适性的因素指标——采光通风指标，记为：T，其中，t为东西朝向的房间数量；且当东西朝向房间数为零时，令该指标的值为1。61Tt(5)舒适性指标的归一①影响因素的确定经过对人均基本设施[便池、水龙头及淋浴头]个数与寝室到卫生间、沐浴间、盥洗室的距离之间联系的分析讨论，我们决定将寝室到卫生间、沐浴间、盥洗室的距离指数(L)作为人均基本设施个数(G)的参数。而对于人均各类用房面积，由于居住用房的人均面积与辅助用房的人均面积对舒适性指标产生的影响是不同的，且居住用房的人均面积比辅助用房的人均面积更为重要，因此，我们把这两种人均面积进行区别对待，认为两者可单独作为衡量舒适性的影响因素。这样，我们认为衡量舒适性影响因素共有四个，分别为：人均居住用房面积(1S)，人均辅助用房面积(2S)，人均基本设施个数(G)以及采光与通风(T)。②权重的确定对影响舒适性的各项因素进行量化处理，我们主要运用隶属函数的思想，根据实际情况取偏大型Cauchy分布隶属函数，将对舒适性的评价转化成为重要程度大小的衡量，设重要度集为：重要、不太重要、不重要，对应的数值为：3、2、1，21[1()]12()ln23xxfxaxbx其中,,a,b为待定系数，根据本题的需要，我们取(3)1f，(1)0.01f，从而计算得出4a，0.9102b，将其代入上式，可得(2)0.6309f。又因为具有不同功能的宿舍对舒适性的影响程度是不尽相同的，所以对于人均居住用房面积(1S)、人均基本设施个数(G)、采光与通风(T)我们取隶属度3x进行计算；而人均辅助用房面积(2S)，由于其只是为了提供更好地舒适性，并不是宿舍中不可缺少的，所以我们取隶属度2x进行计算。③舒适度指标的确定综上所述，我们利用建立了评价舒适性的数量指标——舒适度指标，记为：SZ。1122()SZSGTS其中，12,均为权重。5.3安全性(1)寝室与安全通道之间的距离由于安全具有很高的严谨性，衡量安全问题时是不允许出现丝毫差错的，这就要求我们在对寝室与全通道之间距离的进行定量分析的过程中要始终应遵循能近不远的原则，若我们取的是各寝室与安全通道之间距离的平均值，就会导致计算结果偏小，从而7留下了一定的安全隐患；为保证学生的伤亡能尽