超高层建筑施工动态仿真与模糊综合优化研究

论文摘要

超高层建筑施工是一项复杂的系统工程,其内部各组成部分之间相互联系又相互制约,关系错综复杂。随着超高层建筑工程规模日益扩大和结构日趋复杂,也导致施工进度控制管理难度加大。本文将施工动态仿真、施工进度控制和模糊综合优化等先进技术方法引入到超高层建筑施工组织设计中,开展了超高层建筑施工动态仿真与模糊综合优化的理论方法及其应用研究,通过分析不同施工机械配置、不同施工工艺、不同风险和投资下对施工进度的影响,进行了仿真参数的多方案优选,得到了合理可行的施工进度安排,并对施工过程进行了动态可视化分析,为超高层建筑施工设计与管理提供了理论与技术支持。论文主要研究内容及成果如下:（1）针对超高层建筑施工结构复杂、施工环节多等特点,提出了超高层建筑施工动态可视化仿真理论与方法。并根据超高层建筑施工工艺的特殊性,提出了仿真建模理论及其计算与分析方法。进行了施工动态可视化仿真技术的研究,为更直观的表达仿真成果提供了理论方法和依据。（2）研究了最佳投资-风险耦合下的工程进度模糊综合优化方法,综合考虑利率和物价上涨因素,同时考虑工期风险与投资的不可公度性,以及工期、投资对于决策目标的模糊性的情况下,建立了耦合投资-工期风险目标的工程进度模糊综合优化模型。提出了基于Vague集的综合优化方法,采用Vague集隶属函数来度量投资和风险对于决策目标的效用。并采用遗传算法对模型的求解进行了算法设计,成为解决工程进度优化问题的有效途径。（3）在工期-成本-质量综合优化的基础上,探讨性引入安全指标,通过考虑施工工期、成本、质量、安全指标等四个施工重要目标,定义了模糊多属性优属度,并利用直觉模糊集进行评价,建立了综合工期-成本-质量-安全的施工方案模糊群决策模型,并采用遗传算法对模型进行求解,得出最满意作业模式组合下的工期、成本、质量、安全指标,计算结果可以用于指导施工进度安排和施工作业模式选择,具有重要的参考价值。（4）根据前面提出的理论方法,综合考虑各种因素的影响,进行了迪凯国际中心超高层建筑施工全过程仿真建模与计算研究,通过分析不同施工机械配置、不同施工工艺、不同风险和投资下对施工进度的影响,进行仿真参数的优选,最后根据优选的仿真参数,得出合理可行的施工进度安排、关键路线、总工期等,为施工人员安排合理的施工进度提供了科学依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 施工动态仿真研究现状
• 1.2.2 可视化仿真及其在工程领域的研究现状
• 1.2.3 网络计划技术及其研究现状
• 1.2.4 工程施工进度控制分析的研究现状
• 1.2.5 工期-成本-质量-安全综合优化的研究现状
• 1.3 本文研究思路与主要内容
• 第二章 超高层建筑施工全过程动态可视化仿真理论与方法
• 2.1 超高层建筑施工系统分析
• 2.1.1 超高层建筑施工系统的特点
• 2.1.2 超高层建筑的施工工艺方法
• 2.2 超高层建筑施工全过程仿真建模理论方法
• 2.2.1 仿真基本原理
• 2.2.2 动态仿真模型的构成
• 2.2.3 仿真模型参数的分类与确定方法
• 2.3 超高层建筑施工仿真计算与分析方法
• 2.3.1 施工进度计划分析
• 2.3.2 日历时间转换
• 2.3.3 关键路线寻找
• 2.3.4 统计施工资源强度
• 2.4 超高层建筑施工全过程可视化技术
• 2.4.1 施工进度的可视化仿真分析
• 2.4.2 施工机械的运动建模与交互
• 2.4.3 超高层建筑结构施工的流程仿真
• 2.5 本章小节
• 第三章 最佳投资-风险耦合下的工程进度模糊综合优化研究
• 3.1 引言
• 3.2 进度综合优化的数学描述
• 3.2.1 动态投资模型
• 3.2.2 工期风险模型
• 3.2.3 综合优化模型
• 3.3 基于Vague 集的综合优化方法
• 3.3.1 Vague 集基本概念
• 3.3.2 优化目标Vague 集隶属函数的构造
• 3.3.3 基于Vague 集相似度的目标度量模型
• 3.3.4 进度模糊综合优化的步骤
• 3.4 模型求解的GA 算法设计
• 3.4.1 编码及遗传操作设计
• 3.4.2 适应度函数
• 3.4.3 约束处理
• 3.4.4 GA 算法的流程
• 3.5 实例研究
• 3.6 本章小结
• 第四章 综合工期-成本-质量-安全的施工方案模糊群决策研究
• 4.1 引言
• 4.2 模糊多属性群决策基本原理
• 4.2.1 模糊集合概念
• 4.2.2 直觉模糊集概念
• 4.2.3 模糊数概念及其代数运算
• 4.2.4 模糊集的比较与排序
• 4.2.5 模糊指标规范化
• 4.3 综合工期-成本-质量-安全的施工方案模糊群决策模型
• 4.3.1 模糊多属性优属度的定义
• 4.3.2 多属性决策直觉模糊集方法
• 4.3.3 评价函数
• 4.3.4 约束条件
• 4.3.5 模型求解
• 4.4 实例研究
• 4.5 本章小结
• 第五章 迪凯国际中心施工动态仿真与可视化分析
• 5.1 迪凯国际中心施工动态仿真模型的建立
• 5.1.1 施工系统分解和协调
• 5.1.2 施工动态仿真模型的建立
• 5.2 施工仿真参数的多方案优选
• 5.2.1 基本仿真参数的选取与计算
• 5.2.2 施工参数的多方案仿真分析
• 5.2.3 优选的设计参数及仿真成果
• 5.3 迪凯国际中心施工仿真成果分析
• 5.3.1 施工进度计划与关键路线
• 5.3.2 横道图输出
• 5.3.3 迪凯国际中心施工动态过程可视化分析
• 5.4 本章小节
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况
• 致谢