第一章 绪论
1.1 引言
建设工程项目管理最重要的是质量控制，只有把控好质量，才能控制好后续的进度、成本和效益。混凝土是建筑工程中的主要材料之一，以混凝土为主体结构的建筑工程，混凝土的质量决定了建筑物主体结构的安全性能。
近年来，广州市针对混凝土质量陆续出台了一些政策。2007 年，广州市建设工程质量监督站印发了《广州市预拌（商品）混凝土质量管理实施细则》[1]，规范化了广州市的预拌（商品）混凝土生产企业和施工单位。2011 年，广州市城乡建设委员会发布关于全面使用“广州市混凝土质量追踪和动态监管系统”的通知，规定了“全市范围内预拌混凝土生产，使用预拌混凝土的建设工程，相应工程质量检测，应全部纳入混凝土质量监管系统管理。”2013 年，广东省住建厅发布《广东省住房和城乡建设厅转发住房城乡建设部关于加强预拌混凝土质量管理工作的通知》（粤建质[2013]61 号）[2]，进一步加强对广东省预拌混凝土质量的控制。2017 年，广州市住房和城乡建设委员会发布关于《广州市预拌混凝土企业信用评价办法（征求意见稿）》[3]公开征求意见的通知，进一步规范预拌混凝土市场秩序。由此可见，广州市对于混凝土质量控制是日益重视。
反映混凝土质量的一个最主要的指标是混凝土强度，为了更好地了解广州地区今年来新建建筑工程混凝土实体强度的现状，本文收集 5795 组混凝土实体强度检测数据，分析广州地区现有混凝土强度现状，并且通过已有数据预测整个广州市各类型新建建筑的混凝土强度，全面了解整个广州地区混凝土质量的现状，为新建建筑工程质量监控提供参考。
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1.2 混凝土的发展
混凝土的概念可追溯到古代，埃及人民的金字塔就是在公元前 3000 年用石膏砂浆砌筑成的 [4]。中国也在秦朝时期用砂、土、石灰和砾石配合成的石灰砂浆建成万里长城[5]。
1813 年，法国人用水和粘土加石灰石配制成人工水硬性石灰，1824 年，英国人发明了波特兰水泥，也就是现代的硅酸盐水泥，此后，水泥在全球范围内得到广泛的应用，1876 年我国建立了第一家水泥厂，启新洋灰公司，1886 年美国运用了转窑煅烧熟料，使水泥可以大规模工业化生产，此后随着人们对水泥的不断研究，技术不断进步，混凝土成为了现代建筑最重要的建筑材料之一。
随着建筑工程的复杂化以及施工条件等问题，世界各国开始发展预拌混凝土。预拌混凝土的定义为：“水泥、集料、水以及根据需要掺入的外加剂、矿物掺合料等组分按一定比例，在搅拌站经计量、拌制后出售的并采用运输车，在规定时间内运至使用地点的混凝土拌合物。” [6]1903 年，德国建立了世界第一座预拌混凝土工厂，美国、日本紧跟其后，前者在 1913 年，后者在 1950 年开始生产预拌混凝土。我国预拌混凝土产业的兴起是在 1970 年，各地开始采用预拌车运输预拌混凝土到工地并用泵车浇筑，但受到技术限制，搅拌站的生产能力有限，而运输半径也在一般在 10km～15km。到了二十世纪 90 年代，我国经济开始高速增长，这也带动了建筑业的蓬勃发展，混凝土的需求也逐年提升，这刺激了预拌混凝土产业的发展。2003 年，政府颁布了《关于限期禁止在城市城区现场搅拌混凝土的通知》（商改发[2003]341 号文）[7]，规定了我国大部分省市建筑工程施工现场禁止使用现拌混凝土。
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第二章 广州地区新建建筑工程混凝土实体强度现状调查概况
2.1 概述
为了了解广州地区近年新建建筑工程的混凝土实体强度现状，笔者收集了广州市某工程检测站采用钻芯法检测的 2013～2018 年设计强度等级 C25～C60 的 800 份混凝土强度实体检测报告，记录 5795 组混凝土实体强度检测数据，并对每个设计强度等级的混凝土强度检测推定值进行初步统计，大致了解广州地区新建建筑工程混凝土实体强度的整体现状。
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2.2 广州地区混凝土实体强度检测数据收集概况
（1）混凝土设计强度等级的划分
根据混凝土强度等级的划分，本次收集的混凝土实体强度检测数据包括了 C25 的369 组、C30 的 1885 组、C35 的 1013 组、C40 的 809 组、C45 的 530 组、C50 的 652组、C55 的 247 组、C60 的 290 组，如图 2-1 所示。
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第三章 广州地区新建建筑工程混凝土实体强度分类分析.................................26
3.1 概述................................26
3.2 不同因素下混凝土实体强度推定值的分布特点..................26
第四章 基于 BP 神经网络的新建建筑工程混凝土实体强度预测......................................49
4.1 概述......................................49
4.2 神经网络的概念..........................................49
第四章 基于 BP 神经网络的新建建筑工程混凝土实体强度预测
4.1 概述
近年来，人工神经网络已成为人工智能领域前沿的研究热点，其擅长处理复杂的非线性问题，特别适用于受多种因素影响的结果预测。本章节将采用 MATLAB R2018a软件，通过对已有数据的输入分析，建立神经网络模型，并利用该神经网络模型，分析其他检测单位收集的检测数据，对比实际检测结果与预测结果的误差。
人工神经网络（Artificial Neural Network ANN）兴起于 20 世纪 40 年代，随着神经解剖学等研究取得突破性进展，人们通过对大脑神经元的认识，建立了一套模拟生物神经结构原理的非线性动力学系统[52]，依靠单个神经元连接的复杂程度,通过调整内部神经元之间相互连接的权重，从而达到处理信息的目的。
1943 年，美国伊利诺伊大学的 McCulloch 和美国芝加哥大学的 Pitts 合作，提出了第一个神经网络模型[53]，开创了人工神经网络研究的时代。1949 年，神经生物学家Hebb 提出了连接权值的 Hebb 法则[54]，Hebb 认为神经元间的联结强度是可变的，这为神经网络的自主学习奠定了基础。1982 年，美国物理学家 Hopfield[55]提出了反馈神经网络模型，反馈神经网络是一种将输出经过一步时移再接入到输入层的神经网络系统，每个神经元同时将自身的输出信号作为输入信号反馈给其他神经元，它需要工作一段时间才能达到稳定。20 世纪 90 年代中后期，随着人们对神经网络的研究越来越深入，其理论方法也日渐成熟。目前，人工神经网络已经在工程领域得到了广泛的应用。
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1、本文主要结论
如今混凝土已成为现代建筑工程最重要的材料之一，混凝土质量关系到人们生命的安全，混凝土强度是体现混凝土质量的一项重要性能指标。广州市近年来也加强了对混凝土质量的重视，然而，目前还缺乏对广州地区的整体混凝土强度现状的调查分析。本文首先通过查阅文献，了解了混凝土国内外的发展的大致现状，并通过前人对混凝土强度预测的研究方法，认为预测广州地区新建建筑工程整体混凝土强度可以运用神经网络分析法，然后梳理了目前关于混凝土强度的理论研究，为下一步的研究分析做好准备。通过在检测站收集的从 2013 年到 2018 年的 5795 组混凝土实体强度检测数据，分析不同强度等级混凝土强度的总体分布特点，进而针对不同年度、行政区、建筑类型、结构部位、浇筑季节和不同资质等级施工单位施工的混凝土实体强度分布特点进行讨论。最后运用 MATLAB 对收集的数据建立 BP 神经网络模型，并利用训练好的模型预测了其他检测单位检测报告的混凝土强度。主要结论如下：
（1）广州地区 2013 年到 2018 年的新建建筑工程混凝土实体强度整体现状良好，合格率都在 90%以上，且整体混凝土强度推定值均值普遍比设计强度等级高 10MPa，说明近年来各区政府和施工企业对混凝土质量控制非常重视。
（2）通过对广州地区各新建工程，按年度、行政区、建筑类型、结构部位、浇筑季节和不同资质等级施工单位施工的工程分类讨论，通过皮尔森相关性分析发现，各设计强度等级中，龄期对混凝土强度的影响比较大，龄期越长，混凝土强度会逐渐提高，通过散点图，发现混凝土浇筑后 400 天内，混凝土强度随龄期增加而提高。
（3）工程总承包资质对 C30、C40 混凝土有弱的正相关，其他设计强度等级没有明显的线性关系，而整体合格率随着工程总承包资质的提高稍微有所上升，说明了在混凝土方面，广州工程的特级施工企业保持着非常高的施工水平，而其他等级的施工企业也能达到高合格率。
（4）通过方差分析以及皮尔森相关分析，发现结构部位对混凝土强度推定值基本没有影响，说明现在工程的施工技术比较稳定，不会因为混凝土施工构件部位的不同而对混凝土强度产生差异。
参考文献（略）