装配式建筑预制构件QFD-DSM设计管控模型研究

作     者：孙翔君 

作者单位：武汉理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈伟;陈荣亮

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：装配式建筑 预制构件 设计管控 QFD-DSM模型 遗传算法优化 

摘      要：装配式建筑设计具有流程精细化、设计标准化、协作一体化、成本精确化以及技术信息化的特点。装配式建筑设计相对传统设计而言,新增了预制构件设计环节,并需要把机电管线等专业内容集成至预制构件设计工作中。由于建造过程的不可逆性,设计问题导致装配过程中产生的预制构件质量与安全问题不断凸显,沿用传统现浇结构建筑的设计管控方法已对装配式建筑发展形成严重阻碍。预制构件作为装配式建筑的核心部分,其设计需前置并统筹构件生产、运输、装配各阶段及各专业需求,综合考虑生产方式、施工效率与成本之间的相关作用。当前我国装配式建筑设计、生产、装配一体化技术体系还尚待进一步完善,因此,优化装配式建筑预制构件设计流程及其设计管控方法具有重要的理论意义和实际意义。首先,本文以装配式建筑预制构件为研究对象,通过对比传统建筑与装配式建筑建造过程的异质性,分析预制构件及其设计子任务之间持续反馈和动态适应的特点,采用实地调研和文献研究的方式,从目标要求、功能结构和专业设计三个方面对预制构件进行深入分析,归纳总结形成预制构件设计管控要素。其次,以优化设计管控从而发挥装配式建筑设计、生产及装配一体化优势为目的,利用质量功能展开(QFD)方法系统分析预制构件目标要求要素、功能结构要素以及专业设计要素之间的演绎关系及反馈机理。建立专业设计要素之间的设计结构矩阵(DSM),通过调查问卷、粗数理论等方式将不同管控要素之间的作用关系量化,计算预制构件设计管控因素的重要度值及依赖度值,建立QFDDSM模型。最后,考虑设计要素返工概率的影响,以设计任务之间的反馈任务范围和反馈质量作为优化目标函数,利用遗传算法建立DSM优化模型,计算得出最优设计任务排序,提出预制构件设计管控优化建议。实证分析研究表明:通过该方法进行优化后,预制构件设计要素之间的信息交互性更强,减少设计任务之间不必要的信息反馈,设计任务排序更加科学,显著提高了预制构件设计管控效果。