土木工程与管理学报

Journal of Civil Engineering and Management

智能建造专栏

  • ESA月球村建造计划解析及启示

    周诚;余悦;高玉月;彭祺擘;王慎泉;

    月球基地在未来具有重要的战略价值,可作为空间安全基地以及航天科学研究的平台。欧洲航天局(ESA)于2015年提出月球村的概念,并于2020年由其并行设施中心(CDF)发表了研究报告《月球村:月球栖息地概念设计》。本文基于该研究报告,首先,介绍了月球村的基本概念,包括其系统划分和总体布局,概述了月球村计划以建造月球栖息地为主要任务的具体实现方案。随后,本文解析了月球村计划的核心——月球栖息地的内部建筑设计与功能分区,并对月球栖息地刚性支撑框架+柔性充气外壳的混合结构特点进行了详细说明。最后,本文从电力、热控、辐射屏蔽三个角度分析了月球栖息地的维保系统设计,为未来的月球基地建造方案和计划提供参考。

    2024年02期 v.41 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1234K]
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土木工程

  • 面向多类路面病害的智能集成检测方法

    韩豫;李文涛;刘泽锋;李康;杨林;

    为提升路面病害检测效率,弥补当前病害排查手段低效费时的弊端,本文以深度学习技术为支撑,结合图像分类与目标检测技术,提出一种面向多类型路面病害的集成性智能检测方法。该方法将路面种类分类、路面病害判别和路面病害检测3个功能模块进行有效集成。首先,调整VGG-16算法,并加入SE注意力机制;其次,优化YOLOv7检测网络,添加小目标检测层的同时融入CBAM前馈卷积注意模块。结果表明,调整后的VGG-16网络在路面种类分类、路面病害判别任务上准确率均在98%以上,优化后的YOLOv7使沥青、混凝土、砌块路面检测平均精度分别提高了3.00%,1.80%,3.90%。经实地测试,3个模块平均准确率分别为99.72%,98.28%,91.52%,整体方法综合准确率为89.69%。研究结果为路面病害快速筛查,实现整体评估提供有效参考。

    2024年02期 v.41 10-17+30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1403K]
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  • 基于盲数理论的边坡非概率可靠度分析

    舒苏荀;杨志权;龚文惠;钱家骏;皮康;

    针对单一非概率可靠性指标提供信息有限,未涉及边坡滑动面分布等问题,提出一种基于盲数理论的边坡非概率可靠度分析方法。视岩土参数为盲数,将样本数据按升序排列并划分子区间,对不同参数的子区间进行组合,构建对应的椭球模型,求解非概率可靠性指标和盲数可信度,并搜索临界滑动面;统计非概率可靠性指标小于1的盲数可信度作为边坡的失效可能性。算例及实例分析验证了该方法的可行性,结果表明:参数子区间的划分对计算结果有一定影响,建议划分10个子区间;和基于盲数理论的可靠度方法相比,该方法与蒙特卡罗法的计算结果更为接近。该方法可提供边坡非概率可靠性指标和各滑动面随盲数可信度的分布情况,适合在实际工程中应用。

    2024年02期 v.41 18-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 949K]
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  • 饱和软土非平行等效时间线流变一维固结分析

    俞南均;陈缘;汪锋;施倩红;

    在饱和软土非平行等效时间线流变模型基础上,综合考虑软土地基成层性和非线性特点,利用半解析法对地基一维固结控制方程进行求解分析。采用Fortran语言编制相关计算程序,将退化后的计算结果与已有的平行等效时间线下的流变固结解进行对比,验证该解答的正确性。利用该程序分析饱和软土地基流变固结性状,分析讨论了非平行线参数ζ对土体次固结系数的影响,以及非平行等效时间线流变固结下有效应力定义的固结度和地表总沉降的增长规律。分析结果表明:非平行等效时间线模型的次固结系数随自重应力和有效应力的增大而减小,且减小速率取决于ζ值大小;非平行等效时间线下的流变特性主要对主固结后期和次固结阶段影响显著,ζ值越大,主固结完成越早,后期次固结沉降量越小。

    2024年02期 v.41 24-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1315K]
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  • 钢-钢抱箍的界面力学行为及承载力研究

    李钢;范世磊;张杰;董星;王德双;

    钢抱箍常被用于施工支架和顶升工程中,为了解钢抱箍与被箍构件界面之间的摩擦和滑移性能,分析钢抱箍的承载力及其主要影响因素,开展了3组10个钢抱箍试件试验研究。基于验证的数值模型,深入研究了螺栓预紧力、抱箍与被箍钢管界面设置橡胶垫层与否、抱箍尺寸3个主要因素影响下的被箍钢管表面剪应力分布、界面相对滑移与摩擦应力关系、抱箍承载力-预紧力变化规律及抱箍破坏模态。提出了钢抱箍承载力理论计算公式,分析了界面摩擦应力与滑移之间的规律。结果表明:螺栓预紧力是左右抱箍承载力的重要因素,抱箍承载力随螺栓预紧力增大呈线性提高;界面橡胶垫层降低了抱箍与被箍构件界面剪切刚度和抱箍承载力,提高了极限破坏时的界面滑移值;在同等条件下,钢抱箍的尺寸变化主要是改变了界面剪应力,对钢抱箍整体承载力影响甚微。

    2024年02期 v.41 31-40+54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1775K]
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  • 高强钢管超高性能混凝土柱地震损伤监测

    战欣霖;方晓蕾;张秭文;杜国锋;

    在带肋高强钢管超高性能混凝土柱(UHPCFHSST)内埋设压电智能骨料,钢管外壁粘贴压电陶瓷片,采用主动波动法对UHPCFHSST在往复加载过程中柱端的损伤情况进行监测,通过小波包分析方法对监测数据进行分析,探究循环往复荷载作用下管内核心混凝土损伤和管壁界面剥离损伤过程。结果表明,损伤状态下信号的到达时间比健康状态下的到达时间更晚,且信号的幅值更低。核心混凝土和界面剥离损伤指数随加载等级和加载循环次数的增加而增大,界面剥离损伤先于核心混凝土内部损伤产生。损伤监测结果与试件的滞回曲线、骨架曲线的承载力变化趋势具有较好的一致性。研究结果表明,利用压电智能骨料和压电陶瓷传感器能对管内核心混凝土和管壁届面剥离的损伤过程进行有效监测。

    2024年02期 v.41 41-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1480K]
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工程管理

  • 基于WSR-IM的装配式预制构件吊装施工安全评价

    武乾;胡剑峰;

    装配式建筑预制构件吊装施工相较于传统建筑吊装作业的施工安全风险更加具有多样性和复杂性,为准确有效的评估装配式建筑预制构件吊装施工的安全风险状态,识别出关键风险因素,在多因素耦合视角下构建预制构件吊装施工安全事故致因模型。基于施工单位责任视角,首先采用WSR方法论从“物理-事理-人理”三个层面识别并筛选出预制构件吊装施工安全风险影响因素20个,其次利用可以削弱主观因素影响的C-OWA算子构建改进相互作用矩阵进行风险耦合分析,最后用实例验证该方法实用性。结果表明:该项目整体风险等级偏强,项目管理者应该重视预制构件吊装风险的预防和管控,通过采取有效的防御措施,对施工过程中的高权重风险因素进行控制,降低发生重大安全事故的概率。

    2024年02期 v.41 48-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 882K]
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  • 基于三度空间的智能建造与建筑工业化协同发展绩效测度研究

    李丽红;武江宣;

    近几年,建设主管部门从顶层设计的角度,旨在通过智能建造与建筑工业化协同发展的路径来解决建筑业的转型升级问题。本文基于CiteSpace软件对智能建造与建筑工业化协同发展要素进行可视化分析,以三度空间和协同学为视角,确定二者协同发展系统框架,界定二者协同发展绩效内涵,结合平衡计分卡构建二者协同发展绩效测度指标体系。运用熵权-TOPSIS-障碍度模型对沈阳市二者协同发展绩效进行实证分析,结果表明:2018—2021年沈阳市二者协同发展绩效水平由较低提升至较高,主要障碍因素集中于物理和社会空间,与实际发展情况相符。最后结合各空间的绩效水平和障碍因子,提出对策建议以提升二者协同发展绩效,为推动我国建筑业高质量发展提供参考。

    2024年02期 v.41 55-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 964K]
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  • 考虑碳交易的公共建筑节能改造EPC项目收益分配模型

    朱雪欣;单法家;张彦洁;

    为解决考虑碳交易的公共建筑节能改造EPC项目中存在的各方收益分配不合理问题,本文首先在分析各方利益诉求的基础上,运用Shapley值法对项目可供分配总体收益进行初始分配;其次,引入成本投入、风险分担两种事前确定性因素结合TOPSIS法确定收益分配修正系数,对初始分配值进行修正,构建修正的Shapley值收益分配模型;最后,将该模型应用于北京市某集团大厦改造项目,结果表明:包含碳需求方在内的项目参与者均能从项目中获益,验证了在公共建筑节能改造EPC项目中引入碳交易的可行性;在最大化总体收益的情况下,所建模型能够协调各参与主体的收益分配比例,使得付出和收益更加匹配,更符合各参与主体的利益诉求。

    2024年02期 v.41 64-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 904K]
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  • 基于BIM的建筑施工质量信息表达与管理方法

    文江涛;陈佳麟;詹健江;周炜;

    在实际建筑施工过程中,为了保证施工单位对施工活动的有效管理,施工单位会根据预先设置的分区分段工程进行施工。因此,在设计阶段向施工阶段过渡时,需要对BIM模型做深化设计,具体是将BIM模型中的构件按照施工的分区分段,根据一定规则进行切割,并归属到各分区分段。然而,目前的质量数据信息还无法准确与细分的分区分段部分进行匹配,容易产生施工现场数据碎片化的问题。本研究基于BIM模型分割和工作分解结构(WBS)编码规则,针对某项目现场海量的多源异构数据,提出了一种基于数字孪生的施工质量信息管理方法,包括质量数据采集,BIM模型分割和数据关联步骤。该方法有效实现了现场采集的质量数据与对应BIM施工区段的关联,预期能够高效地管理现场施工质量数据,有效提高了现场质量管理水平和效率。

    2024年02期 v.41 72-77+97页 [查看摘要][在线阅读][下载 1079K]
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  • 建设工程勘察设计质量管理改进框架

    孙召葆;熊伟;王舒鸣;冯锐;

    在高质量发展的国家战略背景和新发展理念下,改进工程勘察设计质量管理模式和方法,不断提高勘察设计质量,是实现建设行业绿色低碳转型的必经途径。本文首先对勘察设计质量管理的既有研究进行回顾;然后在前人研究成果的基础上,基于协同设计理念,构建勘察设计项目质量管理系统模型,为绿色设计奠定基础,基于协同管理理论,对利益相关者、全寿命期和全面质量管理进行集成,构建勘察设计集成化协同质量管理框架结构模型,为提高勘察设计质量水平提供理论框架;再采用半结构化访谈对前述模型进行深入访谈,根据访谈意见修正后形成最终模型;最后以港珠澳大桥工程为例验证研究结论。访谈结论和案例分析表明研究成果具有较好的理论价值和应用价值,对建设工程勘察设计行业高质量发展和绿色低碳转型具有一定的促进作用。

    2024年02期 v.41 78-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1013K]
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  • 基于PCA-BP神经网络的既有建筑改造成本预测

    赵伟佳;罗德才;陈方;陈倩;

    既有建筑由于建造过程信息的缺失、损毁,缺乏造价定额资料等成本估算标准数据,导致决策阶段很难快速准确地计算出改造工程造价。针对该问题,提出了基于主成分分析(PCA)和BP神经网络的既有建筑改造成本预测的方法。通过案例与文献分析,识别并提炼出影响既有建筑改造成本的10个影响因子。利用主成分分析方法,对提取的10个因子进行降维,归纳出3个新的综合变量。采用BP神经网络对280个既有建筑改造成本进行分组训练、验证与测试。结果显示,PCA-BP神经网络模型基于降维且消除指标之间相关性数据为基础,提高了预测效率,方根误差、相关度均取得了较好的结果,实测数据与预测数据之间的综合误差为2.66%,为既有建筑改造工程造价快速测算提供了一种新方法。

    2024年02期 v.41 89-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 946K]
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  • 建筑业神经工程管理研究趋势、挑战及展望

    熊朝阳;丁志坤;

    随着社会发展的需求,传统工程管理模式难以适应建筑项目日益增长的复杂性。神经工程管理是一门结合了脑神经科学、认知心理学、管理学等学科交叉的新兴领域,为提升工程决策的质量和效率,控制安全风险,优化人机协作提供了全新的视角和方法。对建筑业神经工程管理研究现状进行了系统性评述,重点关注工程安全管理、职业健康、建筑景观设计、建筑环境感知以及人机协同管理这五个关键研究方向。同时,从多角度深入分析了该领域存在的主要挑战,体现为跨学科理论框架缺乏,研究方法适用性不高,无意识认知处理机制探究匮乏,以及潜在工程伦理和法律风险高。对未来的发展趋势进行了展望,旨在为进一步研究提供参考和启发。

    2024年02期 v.41 98-108+122页 [查看摘要][在线阅读][下载 1065K]
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  • EPC总承包模式下重大工程供应链风险识别——基于扎根理论的探索

    于润泽;马力;

    风险识别是EPC总承包模式下重大工程供应链风险管理的基础工作,有助于指导风险评价与应对等后续工作,以降低风险事件产生的不利影响。本文运用扎根理论的定性研究方法,借助利益相关者理论和项目全生命周期理论,通过专家访谈、案例分析和文献研究三种方式,经过资料收集、三级编码、理论饱和度检验等操作流程,提炼出211个初始概念、36个子范畴、12个主范畴和1个核心范畴。研究结果显示,EPC总承包模式下重大工程供应链风险因素体系包括12个一级风险因素和36个二级风险因素,嵌入7个风险参与主体和8个风险产生阶段,最终构建EPC总承包模式下重大工程供应链风险因素指标体系的二维平面链式结构理论模型。

    2024年02期 v.41 109-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 830K]
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  • 基于加权网络的建筑施工高处坠落事故致因分析

    丁新月;徐晟;

    为更清楚地展现事故致因因素间的相互关系,并考虑因素间关联关系对于节点重要性的影响,本研究根据2018—2023年国内526份高处坠落事故报告,利用BOW(Bag of Words)方法结合人工分析提取涵盖人、物、环境、管理四方面的高处坠落事故致因因素集,以共现频次为权重,应用复杂网络理论构建高处坠落事故致因模型,并分析加权前后网络的度中心性、介数中心性、接近中心性、聚类系数的特征特性。最后,结合灰色关联分析理论,定量分析高处坠落事故致因因素的重要程度。研究结果表明:高处坠落的致因因素为,未正确佩戴防护用具,安全教育培训不到位,发包不规范,现场安全管理不到位,安全意识淡薄;应高度重视和管控这些致因因素,减少施工高处坠落事故的发生。

    2024年02期 v.41 115-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 1008K]
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