面向BIM构件库与结构设计阶段的装配式构件优选决策系统

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进入二十一世纪以来,伴随着全面建成小康社会和新型城镇化建设的快速推进,建筑业持续助力我国经济蓬勃发展。未来建筑业的发展趋势将会是工业化、信息化、生态化的,推进建筑业产业现代化进程离不开工业化的健康转型和信息化的辅助决策。然而我国装配式建筑项目普遍存在成本高、工期长等诸多问题,严重阻碍了装配式建筑的推广与发展。为解决高成本问题,部分学者提出了基于BIM构件库的装配式建筑结构设计方法,但并未探讨如何实现科学合理的构件优选决策。为此,本文首先提出了装配式构件优选决策系统理念和改进的装配式建筑结构优化设计方法,旨在通过结构设计拆分方案和构件采购方案的优选,最终解决构件优选决策问题。其次,本文在详细介绍装配式建筑成本和工期相关理论的基础上,全面整理并分析了装配式建筑综合成本的各影响因素,并完成了影响构件优选决策的关键影响因素提取工作。通过推导分析各参数间的逻辑关系,依次建立了装配式建筑工期、部分建安费、企业管理费、贷款利息的数学子模型,并最终建立了装配式建筑综合成本优化整体数学模型,以此作为装配式构件优选决策的核心内容。然后,针对简单遗传算法的不足与缺陷,通过运用一系列改进策略,提出了一种改进遗传算法(IGA),并利用标准测试函数验证了改进遗传算法的高效性和准确性。最后,以综合成本为目标,以总工期为约束条件,将上述提出的数学模型和改进优化算法分别应用于两个工程案例,以期验证本文所提出的装配式构件优选决策理论和算法的可行性和有效性。优化结果表明:对于案例(一),IGA优选方案相较于单一厂家方案能够节省综合成本约12.4%~57.7%,节省总工期约25.2%~61.6%;对于案例(二),IGA优选方案相较于单一厂家方案能够节省综合成本约34.3%~70.6%,节省总工期约45.9%~72.7%。由此说明,本文所提出的装配式构件优选决策理论和算法是切实可行的,算法呈现出显著的决策结果优势,而且该优势还会随着工程体量的增大而愈发明显。本文所提出的装配式构件优选决策系统、理论和方法可为项目决策者实现科学高效的装配式构件优选决策提供很好的理论支持,对于实现装配式建筑项目的降本增效和提高企业转型动力均具有积极的促进作用。
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