基于衍生式设计的动态施工场地布置研究

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施工场地布置是施工组织设计中的一项重要任务,良好规划的现场布局对施工过程有着重大的积极影响,而不合理的空间利用和布置可能造成施工效率低下,导致现场混乱程度的增加,甚至导致现场的工人、材料、机械等碰撞事故的发生。因此,做好施工场地布置十分重要。然而,以往对施工场地布置的研究存在着局限性:(1)传统关于动态施工场地布置的研究大多考虑的是成本、运输距离、安全等单一目标,而考虑多目标优化的施工场地布置问题多为静态布置;(2)现有的施工场地研究往往考虑场地边界约束、设施不重叠约束等,然而,对于环境和安全问题的约束,如噪声和设施间保持的必要的安全间距,则很少考虑;(3)在实际工程项目中,施工场地布置多依靠设计者的多年的经验进行布置,带有强烈的主观性因素;(4)以往关于场地布置的相关研究中设计、优化和决策三个流程往往是相互独立的,因此导致管理人员在进行场地布置时效率比较低下。针对以上问题,本文的主要内容包括以下几个方面:第一,通过文献及相关规范梳理17项场地布置的影响因素,并将这些影响因素分为现场安全、经济效益、环境保护、施工效率、空间集约以及现场管理六大类,通过这些影响因素制定出本研究的目标。第二,建立多目标动态施工场地优化模型,以最小化设施之间的总处理成本和设施安全关系引起的风险为目标,并综合考虑安全、环境等要求,采用场地边界约束、设施不重叠约束、安全距离约束、塔吊覆盖约束以及噪声水平为约束条件,并确定了变量间的数学关系,用数学模型表达出来。第三,本文将衍生式设计应用于施工场地布置,开发了一个基于衍生式设计的动态施工场地布置框架,并针对施工现场地基与基础工程施工阶段、主体结构工程施工阶段与装饰装修工程施工阶段三个阶段的特定特征进行动态布置。第四,为了验证所开发模型的适用性和有效性,本文用一个真实案例来进行验证,利用Revit&Dynamo平台进行可视化编程,并通过与原场地布置方案进行对比,优化后的最佳方案组合可以有效减少总处理成本并提高安全水平。本文所提出的基于衍生式设计的自动化动态施工场地布置,它的优势在于能够生成满足成本和安全的可视化设计方案,并通过基于数据的设计和定性的评价来提高方案的准确性和合理性。其中施工场地布置方案和目标值数据可以为设计者提供视觉和数据的参考,从而帮助他们分析设计方案的空间布局和表现,而综合考虑施工效率、空间集约和现场管理能够在人机交互过程中辅助设计决策的非定量因素,可以发挥出项目经理在计算机辅助决策设计过程中的主导作用。
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