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装配式混凝土结构建筑吊装序列规划与控制研究

袁振民  
【摘要】:随着装配式混凝土结构建筑的不断发展,装配式混凝土结构建筑的预制率和装配率愈来愈高、规模越来越大、结构更加复杂,导致其吊装序列的规划难度增大;此外,由于装配式混凝土结构建筑建造过程中一些影响因素不易控制,导致已制定的吊装序列方案经常性地变更,降低了吊装序列规划的效用,不利于装配式施工的标准化、规范化和精益化等。目前,这些问题正逐渐受到重视,而且相关研究具有一定的新度。在这一背景下,对装配式混凝土结构建筑的吊装序列规划与控制问题进行研究具有一定的理论意义和实际意义。以装配式混凝土结构建筑为研究对象,对其吊装序列规划与控制问题进行了探讨。通过查阅文献、项目调研、专家咨询等方式对零散的相关知识进行系统化地收集、梳理、检验、修正、总结,使之上升到理论方法模型的层次。引进并阐述支撑装配式混凝土结构建筑吊装序列规划与控制研究的一些理论方法,即层次树模型(HTM)技术、建筑信息模型(BIM)技术、改进遗传算法(IGA)、影响因素分析法、无线射频识别(RFID)技术,尤其详述了改进遗传算法。在以上理论方法基础上,建立了基于BIM-IGA的吊装序列规划与优化模型、基于影响因素分析法的吊装序列方案变更影响因素识别与分析模型、基于BIM-RFID的吊装序列动态控制模型等核心理论方法模型。在基于BIM-IGA的吊装序列规划与优化模型中,设计了一个子装配体吊装序列信息的树状结构图,提出了面向同类别预制构件的吊装序列方案评价指标体系、各评价指标函数和统一的目标函数,采用改进遗传算法进行吊装序列方案的最优化求解,通过建筑信息模型技术对求解结果做进一步的可视化模拟检验,引进案例推理方法弥补改进遗传算法的求解效率问题。在基于影响因素分析法的吊装序列方案变更影响因素识别与分析模型中,提出了基于文献-调研-咨询的影响因素识别方式,构建了面向装配式混凝土结构建筑的吊装序列方案变更影响因素体系,揭示了各影响因素间的相互关系,采用基于ISM-MICMAC-DEMATEL的影响因素分析方法依次进行影响因素的层次结构分析、分类分析和重要度分析并给出相应的建议,提出了把以上分析结果以及各影响因素发生的概率、条件概率集成到解释结构模型上的方法。在基于BIM-RFID的吊装序列动态控制模型中,提出并阐述了基于BIM-RFID的吊装序列方案变更影响因素动态控制机制,采用建筑信息模型技术关联装配式混凝土结构建筑项目,采用无线射频识别技术实时收集吊装序列方案变更影响因素的相关数据,建立了吊装序列方案可视化动态调整模型,提出并详述了基于BIM-RFID的吊装序列控制系统原型。最后,通过一个装配式混凝土结构建筑工程项目案例形象地模拟了所建立的核心理论方法模型,从而对这些核心理论方法模型进行检验,使其更加完善以有效地指导未来其它装配式混凝土结构建筑项目的相关实践。装配式混凝土结构建筑吊装序列规划与控制研究借鉴了多种理论方法并对部分加以改进,在此基础上建立了一些与研究课题相匹配的理论方法模型,这有利于丰富和扩展面向装配式混凝土结构建筑的吊装序列规划与控制理论体系,推动装配式混凝土结构建筑吊装序列规划与控制问题的进一步研究;其中,基于BIM-IGA的吊装序列规划与优化模型有助于制定出最优且合理的吊装序列方案,吊装序列方案变更影响因素识别与分析模型、基于BIM-RFID的吊装序列动态控制模型则有助于确保吊装序列方案的顺利实施。


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