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基于粒子群算法的施工现场塔吊布置规划及应用研究

基于粒子群算法的施工现场塔吊布置规划及应用研究

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作者：李娜河北工程大学

学位级别：硕士

施工现场塔吊布置是施工活动开展的前提和基础,塔吊布置规划方案合理与否直接影响施工进度及成本。然而,受技术因素限制施工现场塔吊布置常常是由项目管理人员依据工程经验进行布置,缺乏科学的技术支撑。因此,我们要在深入了解施工现场... 详细信息

施工现场塔吊布置是施工活动开展的前提和基础,塔吊布置规划方案合理与否直接影响施工进度及成本。然而,受技术因素限制施工现场塔吊布置常常是由项目管理人员依据工程经验进行布置,缺乏科学的技术支撑。因此,我们要在深入了解施工现场塔吊布置的基础上,借鉴前人研究成果,利用科学技术手段为施工现场塔吊布置建立一套科学合理的布置方法。主要研究内容如下:(1)讨论了国内外关于BIM技术和智能算法的研究现状,总结塔吊布置规划国内外研究现状。分析了在施工现场安全管理、塔吊布置及使用存在的问题,梳理了影响塔吊选型的主要因素和塔吊布置应遵循的主要原则。提出了BIM和粒子群算法在塔吊布置规划方案中综合应用流程。(2)以某新媒体产业园项目为研究背景,利用BIM还原施工现场3D模型,提取施工场地信息需求,包括场地空间约束和平面几何信息、施工材料信息。计算所需工程量,确定所需塔吊的种类和数量,可布置范围。最后根据各项信息划分需求区和供应区。(3)塔吊布置数学模型的建立,首先对施工现场塔吊布置参数信息进行设定。然后,以塔吊使用成本最小为目标函数值确定数学模型。根据施工现场的空间限制、塔吊间的安全距离等实际约束情况确定约束条件。采用Matlab编程进行模型运算,计算出目标函数值,对输出结果分析,通过比较成本值确定塔机最优布置方案,得出塔吊规划坐标。(4)利用BIM对塔吊布置方案进行可视化表达,根据最终塔吊布置方案,结合某新媒体产业园项目,从施工空间冲突分析、施工现场平面布置优化和塔吊施工过程可视化管理,安全技术交底及教育培训四方面进行应用。针对塔吊安全管控方面内容提出具体实施策略,更好验证塔吊布置规划方案在施工现场中的适用性。结果表明:提出了粒子群算法与BIM技术相结合在塔吊布局中的可行性,也证明了该方法的实用价值,以期为其他相似案例提供参考。

关键词：施工现场塔吊布置规划 BIM技术粒子群算法安全管理

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基于BIM技术的塔吊布置规划研究

基于BIM技术的塔吊布置规划研究

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作者：辛明珠重庆大学

学位级别：硕士

塔吊的布置规划设计是一个常见的施工技术问题,可被认为是一个复杂的组合问题,并且对工程造价及施工进度会产生极大的影响。以前的研究主要集中在利用数学方法或可视化工具来寻找最理想的塔吊布局方案。然而,这两种方法都需要塔吊规划... 详细信息

塔吊的布置规划设计是一个常见的施工技术问题,可被认为是一个复杂的组合问题,并且对工程造价及施工进度会产生极大的影响。以前的研究主要集中在利用数学方法或可视化工具来寻找最理想的塔吊布局方案。然而,这两种方法都需要塔吊规划设计人员手动的进行大量数据的输入和计算,一方面这是非常耗时的,另一方面很难全面地考虑到在塔吊布置规划过程中所遇到的各种限制,并且在塔吊布置方案的易解读性方面的表现差强人意,因而并不是特别的实用。因此,塔吊布置规划的一些经验知识需要得到形式化的表达,并借助有效的方法和工具为解决塔吊的定位和布置问题提供有效的支持。本研究是建立在BIM技术和塔吊布置规划的理论框架之下,讨论了国内外关于塔吊布置规划的研究现状,并对塔吊布置规划点的相关理论、规范等进行了梳理,明确了在进行塔吊选型时所需考虑的四个关键因素,以及塔吊从布置到拆除所需遵守的主要原则。另外还指出了BIM技术适用于塔吊布置规划的几点特性以及在塔吊布置规划中的应用价值。本文研究的主要目的是利用建筑信息建模(BIM)和萤火虫算法(FA)开发出一种基于BIM的塔吊布置规划系统。该系统共分为四个模块:BIM建模、数学建模、模型求解和仿真模拟。其中BIM技术作为建设项目信息存储和模型构建平台,首先被用来为数学模型模块提供点坐标、空间尺寸以及空间约束等数据的输入。然后,以塔吊运输时间和使用成本最小为目标函数,通过改进的萤火虫算法,根据数学模型中各个参数之间的相互关系初步确定各个方案塔吊布置方案的最优结果,然后通过比选确定最优的塔吊布置方案。在这个过程中通过BIM平台对改进的萤火虫算法输出的结果进行可视化操作,判断是否和场内约束存在空间冲突并选择剔除或保留该结果,以此来确定各个布置方案的最优解。最后,本文选择了一个使用单塔吊进行施工的酒店扩建项目的案例来演示所提出的方法,并证明了这种方法的实际价值。

关键词：塔吊布置规划塔吊定位建筑信息模型萤火虫算法

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基于遗传算法的塔吊布置规划

基于遗传算法的塔吊布置规划

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作者：侯凯青岛理工大学

学位级别：硕士

塔吊是大多数建筑工程临时场地布置设施的关键部件之一,其位置的确定是建筑施工场地平面布置规划的一项重要任务。然而塔吊位置的优化取决于许多相互关联的因素,包括场地约束、建筑物的形状和尺寸、所需材料的类型和数量、塔吊的配置、... 详细信息

塔吊是大多数建筑工程临时场地布置设施的关键部件之一,其位置的确定是建筑施工场地平面布置规划的一项重要任务。然而塔吊位置的优化取决于许多相互关联的因素,包括场地约束、建筑物的形状和尺寸、所需材料的类型和数量、塔吊的配置、类型和施工现场的布局等。即使经验丰富的项目技术人员也很难考虑到所有的影响因素,因此塔吊的布置规划研究中需要将这些经验、规则数学化形式表达,再借助相关方法、工具直观地展现出来。首先,本文通过分析国内外研究现状,整理出塔吊在布置规划中相关的理论、规则,然后对青岛及青岛周边的39个工程项目展开了现场调研与资料收集,从中分析总结塔吊在布置规划中常见的问题,包括起重能力不足、位置碰撞等,在本文的塔吊布置规划中避免此类问题的出现。其次,模拟塔吊吊运过程中速度、时间、距离的逻辑关系,将塔吊的位置定位及吊装的运输过程通过数学模型表示,以塔吊的工作时间和成本最小为目标函数,同时将施工现场复杂的环境影响因素考虑在内,数学模型的求解选择了极强的全局搜索能力的智能优化算法中的遗传算法,通过Matlab编程实现。利用BIM技术为模型提供坐标、空间尺寸、空间约束、材料用量数据的输入,识别布置过程中塔吊与管线、结构、周围建筑物的碰撞,对塔吊布置方案的可行性进行判别,形象直观的展示塔吊以及施工场地的模型信息。最后,本文选择了框架结构的宿舍楼项目案例演示,证明了该算法的可行性与实际价值。

关键词：塔吊布置规划 BIM技术数学模型遗传算法

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