论文题目：环保型混凝土施工的环境影响计量与施工方案决策研究
摘要：混凝土是目前世界范围内最主要的建筑材料之一。自改革开放以来,由于国家经济的蓬勃发展和城市化进程的不断推进,我国的建筑业发展迅速,建筑混凝土材料的需求量也十分庞大。而混凝土在供应链和施工养护等建造过程中会产生大量的不利环境影响,给自然环境造成了巨大负担。为改善建造过程的环境表现,许多研究指出应当采用环保型混凝土的施工方式,包括应用环保型混凝土材料和采用环境友好的混凝土养护措施。然而,现有的施工环境影响计量评价的理论与方法难以对环保型混凝土施工决策问题中的复杂性、方案多样性和动态性进行分析,不足以为施工决策者提供有效的环保型混凝土施工决策支持。为此,本文结合计算机科学的离散事件模拟技术、环境科学的环境影响计量理论、以及材料科学的混凝土材料特性理论和混凝土成熟度分析相关理论,构建了能够处理施工系统复杂性、方案多样性和动态性的环保型混凝土施工表现计量和施工方案决策模型,在保证工程项目的传统经济目标的前提下,优化混凝土施工的环境表现,为施工决策者应用环保型混凝土施工提供决策支持。环保型混凝土材料选型决策问题中,施工系统具有显著的复杂性特点,即施工资源、材料、天气和施工活动之间存在复杂的相互影响,同时它们共同影响着施工表现。这使得传统以人工分析为主的生命周期评价方法难以分析施工系统和计量施工表现。为应对施工系统的复杂性特点,本文构建环保型混凝土材料选型表现计量模型,采用离散事件模拟技术模拟施工活动之间的复杂逻辑关联,并结合模拟和不确定性分析处理施工资源和施工天气的不确定性引起的复杂性,采用混凝土材料特性理论分析环保型混凝土材料对施工养护活动的复杂影响。以上内容共同为施工阶段的环境影响计量方法提供分析数据,以支持施工表现的计量。本文提出的环保型混凝土材料选型表现计量模型能够综合量化计量混凝土在供应链阶段和施工阶段的环境和经济表现,以辅助施工决策者进行混凝土材料选型决策。由于环保型混凝土材料选型决策处于施工的早期规划阶段,方案具有多样性特点,采用模拟进行穷举式方案对比的决策效率较低。因此,本文通过耦合模拟与优化技术,建立了混凝土材料选型的高效决策方法。模拟-优化决策方法能够减少找到最优方案所需的模拟次数,从而提高决策效率。由于不同的模拟-优化方法适合解决不同的决策问题,为找到最适用于环保型混凝土材料选型的决策方法,本文构建了三种模拟-优化方法,包括离散事件模拟-粒子群算法、离散事件模拟-替代模型-粒子群算法和离散事件模拟-简化模型-粒子群算法,并系统地从优化效果和优化效率两项指标比较了三种模拟-优化方法与穷举式模拟的表现。发现离散事件模拟-替代模型-粒子群算法是最适宜本文中环保型混凝土材料选型的高效决策方法。环保型混凝土养护措施决策发生在标准层施工阶段,受到天气-施工系统的动态性影响,而以往的环境影响计量方法多为静态方法,不能够分析现场不断变化的天气对施工养护活动产生的动态影响。为在动态的施工系统中计量施工表现,本文集成离散事件模拟技术、环境影响计量理论和混凝土成熟度分析技术,构建混凝土养护措施表现的自动化计量与决策模型。此模型能够依据不断变化的天气数据,预测养护措施和天气对施工养护活动的影响,计量养护措施表现,并筛选出最适合当前天气的养护措施方案,以辅助施工决策者进行养护措施决策。基于构建的理论模型和方法,本文集成模拟平台SIMIO、计算平台MATLAB、My SQL数据库和混凝土成熟度分析工具Hett,构建了系统原型,包括环保型混凝土材料选型表现计量系统、环保型混凝土材料选型模拟-优化系统和养护措施表现计量与决策系统,并采用一个典型的混凝土施工建筑项目作为案例,测试了系统原型,验证了本文构建的理论模型和方法的适用性和有效性。本研究对环保型混凝土施工决策提供了更加全面、高效且实用的决策方法。考虑施工系统复杂性、包含环境目标和经济目标、涵盖供应链表现和施工表现的环保型混凝土材料选型表现计量模型,将环保型混凝土施工的环境影响计量范围扩大为从摇篮到施工,补充了传统环境影响计量理论对于施工阶段的缺失,为决策者提供了更加全面的计量结果,能够更好地支持混凝土材料选型决策。为提高环保型混凝土材料选型决策的效率,本文构建了三种模拟-优化方法,为模拟技术和优化方法的耦合在施工领域中的应用做出了探索,扩充了模拟-优化方法的应用范围。针对天气-施工系统动态性而构建的养护措施表现计量与决策模型,能够支持施工进程中随时的养护措施调整,给决策者提供了更加实用的动态性决策方法,也提高了混凝土养护过程的分析方法的准确性,补充了施工模拟理论无法分析混凝土养护过程的不足。施工决策者能够利用提出的模型与方法从施工早期规划阶段选择环保的混凝土材料,并在标准层施工阶段选择环保的养护措施,从整体上优化混凝土施工的环境表现。本文的研究成果为施工决策者应用环保型混凝土施工方式和改善混凝土施工的环境表现提供了系统有效的方法。
关键词：施工决策;环保型混凝土;环境影响计量;材料选型;养护措施选择
学科专业：管理科学与工程
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景与问题提出
1.1.1 研究背景
1.1.2 问题提出
1.2 研究的目的和意义
1.2.1 研究目的
1.2.2 研究意义
1.3 国内外研究现状及其评述
1.3.1 环保型混凝土材料的供应链与施工表现计量研究现状
1.3.2 养护措施表现计量方法研究现状
1.3.3 建造过程的模拟技术研究现状
1.3.4 优化方法与模拟-优化技术研究现状
1.3.5 研究现状评述
1.4 研究内容和研究方法
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究方法
第2章 环保型混凝土施工的决策理论分析
2.1 环保型混凝土施工的环境影响计量方法分析
2.1.1 建筑领域的环境影响计量理论
2.1.2 环保型混凝土施工的环境影响计量
2.2 施工养护过程的混凝土强度预测方法分析
2.2.1 混凝土成熟度分析与材料特性理论
2.2.2 成熟度分析方法在养护措施决策中的作用分析
2.3 混凝土施工的离散事件模拟技术
2.3.1 离散事件模拟技术的原理
2.3.2 离散事件模拟技术在施工相关研究中的作用分析
2.4 模拟-优化方法
2.4.1 模拟-优化方法的原理
2.4.2 模拟-优化方法的分类
2.5 环保型混凝土施工决策的理论框架
2.6 本章小结
第3章 环保型混凝土材料选型表现计量模型
3.1 施工系统的复杂性分析与材料选型表现计量目标定义
3.1.1 计量目标定义
3.1.2 环保型混凝土材料选型表现的计量阶段划分
3.1.3 施工系统的复杂性对施工表现计量的影响分析
3.2 模拟技术和混凝土特性理论的结合方法
3.2.1 施工早期规划阶段的混凝土养护时间预测
3.2.2 施工模拟模型构建
3.2.3 施工模拟模型和混凝土材料特性理论的结合
3.3 环保型混凝土材料选型表现计量模型构建
3.3.1 模型框架设计
3.3.2 环保型混凝土材料选型对施工目标的影响计量
3.3.3 复杂施工系统的环保型混凝土材料选型决策
3.4 本章小结
第4章 环保型混凝土材料选型决策的模拟-优化方法
4.1 方案多样性分析与优化目标定义
4.1.1 方案多样性对环保型混凝土材料选型决策的影响分析
4.1.2 混凝土材料选型决策的优化目标
4.2 模拟模型与优化方法的多种耦合方法构建
4.2.1 模拟模型与穷举法的耦合
4.2.2 模拟模型与优化算法的耦合
4.2.3 模拟模型与基于替代模型的优化算法的耦合
4.2.4 模拟模型与基于简化模型的优化算法的耦合
4.3 混凝土材料选型决策的模拟-优化方法
4.3.1 模拟-优化方法对比与选择
4.3.2 基于模拟-优化方法的环保型混凝土材料选型优化
4.4 本章小结
第5章 环保型混凝土养护措施表现计量与决策模型
5.1 天气-施工系统的动态性对养护措施表现计量的影响分析
5.1.1 天气-施工系统的动态性分析
5.1.2 天气-施工系统动态性对计量过程的影响
5.1.3 天气-施工系统动态性对采用离散事件模拟进行计量的影响
5.1.4 养护措施分类
5.2 基于养护时间预测的施工模拟模型构建
5.2.1 养护措施决策的施工模拟模型
5.2.2 混凝土养护时间预测模型构建
5.2.3 模拟模型和养护时间预测模型的耦合
5.3 环保型混凝土养护措施表现计量与决策模型构建
5.3.1 模型框架
5.3.2 计量目标定义与计算
5.3.3 养护措施决策过程
5.4 本章小结
第6章 工程案例应用分析
6.1 案例背景
6.1.1 案例基本信息
6.1.2 天气情况
6.1.3 环境计量参数
6.1.4 混凝土材料参数计算
6.1.5 养护措施参数
6.2 混凝土材料选型表现计量系统的工程应用
6.2.1 基于案例的混凝土材料选型表现计量系统的构建
6.2.2 应用结果与分析
6.3 混凝土材料选型模拟-优化系统的工程应用
6.3.1 基于案例的混凝土材料选型模拟-优化系统的构建
6.3.2 应用结果与分析
6.4 养护措施表现计量与决策系统的工程应用
6.4.1 基于案例的养护措施表现计量与决策系统构建
6.4.2 应用结果与分析
6.5 本章小结
结论
参考文献
致谢