本文是一篇工程管理论文，本文分析不同施工方法的综合优劣后，以某大跨度钢结构建筑为例对多种施工方法进行了细致的技术经济分析，从而形成了综合优选的工程评价数学模型，进行优选评判；用熵权法可以客观的测算出各指数的权重；
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 “双碳”驱动下大跨度建筑面临的挑战
温室气体释放已加剧世界气候变动问题，并造成海平面的上升，同时地球上极端气候灾难频繁，全球生物多样性遭受巨大威胁，因此世界气候变化将给人类社会发展造成灾难性的影响，在2021年3月，我国政府把积极减缓世界气候变迁的行为列入“十四五”规划，制定了二零三零年碳达峰行动计划，并积极采取行动实现二零六零年碳中和的目标（简称“双碳”战略），“十四五”规划积极响应了中国政府在2020年9月第七十五届联合国国际会议上公布的目标——“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于二零三零年前达到峰值，努力争取二零六零年前实现碳中和[1]。”建筑产业是国民经济的重要组成部分，正在努力转型升级实现“双碳”战略目标，如图1.1为我国近十四年全国建筑全过程碳排放变动趋势。
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1.2 问题提出
1.2.1 现实问题
钢结构由于它具备硬度高、自重轻、总体刚度好、抗变形能力强等优势，被应用建设大跨越和较高、较重型的建筑物中，大跨度钢结构建筑就是其组合创新的代表作，但在此类工程项目建设和发展的过程中不可避免的衍生出了一些新的问题（表1.1）亟待解决。
在大跨度钢结构的建造过程中，其重点与难点就是如何筛选科学有效的结构组装与提升方式，这不但关乎到结构本身的建筑工程品质和安全可靠性，而且也对结构建造过程中的成本与时间形成了重要影响。由于中国大规模复杂钢结构的快速发展，建筑构件的外观形态也变得更加多样化，不同的安装方式适合于不同的构造形态和建筑功能，其首要的考量因素就是结构安全性和成本经济性，另外还有一些其他因素的约束条件，也影响了在大跨度钢构件施工过程中组装与提升方式的选取，比如：施工场地地形条件、施工工期的制约、气候与设备运输要求、施工方之间如何配合，以及能否方便施工作业等。
1.2.2 科学问题
通过上文对大跨度钢结构工程建设过程中存在的现实问题整理汇总，以及在研读相关文献的基础上，发现需要综合考虑质量、安全、成本、进度、环保等重要因素，对大跨度钢结构施工过程进行科学有效的控制分析，并对其项目管理组织的运行和内在机理进行解构和剖析，以及分析BIM技术对于大跨度钢结构施工管理的作用机制是很有必要的，利用科学的方式方法解决大跨度钢结构项目施工过程中隐藏的本质问题。
（1）大跨度钢结构施工控制理论
大跨度空间钢结构施工过程不得不经由诸多施工环节，在施工过程中往往会受许多因素的影响，有较大风险会导致其施工过程发生重大变差，钢结构施工控制系统理论是指运用系统工程、GIS、数字演算、仿真建模、网络规划和信息系统评价等方法和技术，研究工程控制系统的建模、系统分析、控制、设计与实现中的重要理论、方法和关键技术的一个学科领域，是系统工程范畴内控制系统的主要部分，结构施工科学管控也就是把现代化的计算机技术运用于空间钢结构施工过程，测量出钢结构构件的内力以及位移等要素，从而验证施工方案的可行性。
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第二章 文献综述
2.1 大跨度钢结构国内外发展现状
2.1.1 国外发展现状
各种类型的大跨度空间钢结构建造技术在美、日、欧等先进国家进展较快，以运动场馆设施为例：1964年东京奥运会，代代木游泳馆以其特殊的建筑形状与构造安排，提升了以丹下健三为代表的一届日本设计者在世界建筑界的知名度；1972年，德国研究者F.Otto的大型空间帐篷式屋盖理论在建造慕尼黑奥运会场馆中得到了实现，并开启了用计算机程序求解空间建筑结构性能问题的先例；1988年，Geiger将Fuller关于以张拉方式整体构造空间的设计思想进行改进，并使用在北京奥运会的体操场与击剑馆中，这一思想提出了全新构造形态——索穹顶结构；1996年完成的美洲亚特兰大奥运会“佐治亚穹顶”场馆使用新颖的整体张拉式索—膜构造，主要为Levy通过在索穹顶构造基础上加以优化和改良，使其更为优美并易于建造，此后国外还在陆续建造。
2.1.2 国内发展现状
随着中国市场经济的快速发展，形状迥异的大跨度空间钢结构在体育场馆、展馆中心、影剧场、机场车站等建筑中得到广泛的应用，其建筑构造样式也更加丰富和创新，最大结构跨度达到了300m左右[5]，标志着中国空间结构发展进入高水平阶段。2005年，南通奥体中心体育场开启我国首例大型牵引开合屋盖建筑的建造模式[6]；2008年建成的全运会济南体育馆使用折板式悬挑空间桁梁构造系统，由六十四榀径向主桁梁和九榀环向次桁梁构成，落地墙体构件是屋面折板结构的延伸，钢结构实际总用钢量为6500t，仅是此前相同规格国际标准的国家体育场钢结构用量的二、三分之一左右[7]；以及北京奥运会国家游泳中心“水立方”，其的建造结构采用ETFE膜结构体系，在面积和功能要求上皆属于世界第一，以及多面体钢结构建筑基于“气泡理论”为世界首例，其建筑外墙散布着三千个不规则状的泡沫气枕，“水立方”拥有总体工程质量轻、跨越大的优点；同年建成的国家体育场“鸟巢”，跨度超过343m，为此前全球跨度最大钢构建筑物，其采取网架构造，主要由一系列的辐射式钢桁架环绕碗形座席区旋转而成，其构造简洁科学，且建筑设计与结构功能兼备。
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2.2 BIM及可视化仿真技术应用的研究现状
2.2.1 BIM的集成研究
随着世界已经步入了数字经济的新纪元，以IOT、大数据、云计算、数字孪生和AI等为代表的技术发展，推动了全新的技术革命和行业变化，正不断变革着人类的生活生产方式、经济运行机制以及社会模式，尤其在新冠疫情发生以来，数字化信息和科学技术，在克服疫情带来的影响中发挥了十分重要的作用。党的十九大明正确提出，要促进网络、大数据、人工智能与实体经济的深度融合[8]。
本文以中国知网[9]和谷歌学术[10]为主的两大中英文核心数据库中分别将BIM与物联网、大数据和云计算集成应用的相关文献进行检索，时间维度设置为近十年（2011~2020年），数据分析结果如图2.1所示。云计算、大数据分析、物联网等与BIM结合的领域研究数量不断上升，且历年都有较稳定的科研进展，可见，创新数字科学技术与BIM的整合研究逐渐激发建筑领域的科研学术热潮。
（1）BIM与大数据技术的集成研究
LIN等[11]选取MapR educe模型，依托自然语言理解建立了一种科学可靠的解决BIM数据查询的体系与问题解决对策；CHENG等[12]则利用收集了十年间的建筑企业工伤事故数据分析，并通过决策树解析的方式，对工伤形成的主要因素、类别等做出了划分，并由此识别出最容易导致工伤的几个原因，为企业今后的事故防范工作提出了参考；尹贻林等[13]借助BIM数据库快速获得准确、动态的PPP项目技术经济数据，构建了“Vf-M+PPP”模式的全生命周期监督系统，为进行PPP建设项目全生命周期的运营与监督，提出了切实可行技术方案；钟炜等[14]围绕目前设备管理中面临的数据可视化程度低和对数据分析和整合能力差等难题，借助BIM构建设备检修维护策略智能化管理体系，运用机器学习等人工智能算法及时获取设备工作情况数据，为维护管理提供方案的决策优化依据。
（2）BIM与物联网技术的集成研究
BARACHO等[15]、ISIKDAG[16] 对物联网和BIM的概念及内容做出了解析，预测了其融合发展应用领域的发展前景；陈兴海和丁烈云[17-18]开发了区域生命线项目运维治理系统，整合管网路径监测数据的精准控制；LI等[19-21] 使用RFID射频技术即时对预制化建筑构件实施自动定位技术，并传送到BIM网络平台中实施即时监测，综合虚拟现实（Virtual Reality, VR）技术手段能够更为直接地对项目的时间实施远程管理；HOWELL等[22-23]使用传感采集装置对能源、环保等相关信息系统实施监测，并和具体的建筑空间实现绑定，从而对建筑能耗实现了即时监测与有效监管。
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第三章 大跨度钢结构施工方案阐述 .............................. 22
3.1大跨度钢构建筑施工方案 .............................. 22
3.1.1 高空散装法 ...................................... 22
3.1.2 单元吊装法 ................................. 22
第四章 大跨度钢结构施工方案优选 .............................................. 26
4.1 工程概况 ........................................ 26
4.1.1 钢结构概况 ............................ 26
4.1.2 施工方案对比分析 ....................... 27
第五章 基于BIM技术的大跨度钢结构施工仿真应用 ...................... 46
5.1 工程特点 ...................................... 46
5.2 施工重难点分析 ....................................... 48
5.3 参数化模型建立 ................................ 49
第五章 基于BIM技术的大跨度钢结构施工仿真应用
5.1 工程特点
本项目总用地面积为82657.27㎡，总建筑面积为176100㎡，其中，地上建筑面积为128100㎡，包括综合实验区域97700㎡、学术交流中心及配套设施30400㎡、地下建筑面积为48000㎡，项目概念图如图5.1所示。其中大跨度钢构件工程底部为砼构件，上层则为钢结构建筑，整个工程构造平面为“U”字型，主要构造型式为核心筒结构以及大跨度架空与双曲面桁架的结合钢结构；“U”型环钢结构建筑主要由7个核心筒单元、平台梁、两侧网格桁架组成，主要结构参数见表5.1；地下一层，地上五层，用钢量约为7500t；材质为Q355B、Q345GJ。
工程管理论文参考
本工程共有7个核心筒系统（如图5.2a所示）每个核心筒由4根直径为1.1m板厚40mm带有不同角度的钢管柱与截面为1.2m，板厚50mm的矩形钢箱梁、板厚80mm的变截面悬挑梁及直径500mm壁厚30mm圆管斜撑组成，核心筒总重量约3400t；楼层梁及其它系统（如图5.2b所示）由900mm\700mm等大截面焊接H型钢、热轧H型钢和层间立面桁架构成，总重量约2100t；架空大跨度斜交网格系统（如图5.2c所示）由上、下弦截面为400mm*500mm*35mm的矩形管及三层截面为400mm*260mm*24mm的斜交网格腹杆构成，总重量约1800t。
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第六章 结论与展望
6.1 研究结论
随着中国建设行业信息化进度的日益推进，BIM发展和使用也在如火如荼地开展，并且建筑物结构体系规模化和建筑物形状复杂化也正是当前中国公共建筑建设所发展的主要方向之一，尽管这类结构可以更好地适应公民的意愿，但这也势必会给建设施工管理工作迎来新的考验，怎样全面保障类似庞大建设施工过程的可行性、安全性、经济性是建设行业广泛重视的方面。在上述庞杂工程建设施工过程管理中融入BIM技术，势必会给施工企业创造解决疑难情况、提高综合效益的新模式。另外，大跨度建筑的发展不仅体现在大跨结构的设计上，而且其建筑施工组织问题更是需要重点关注的，对于施工方案的优选，直接影响了工程的成本、质量和进度等重要因素，要确保施工建设的安全和经济，符合“双碳”目标，获得较好的效益指标，优选的目的就是运用科学的方法，以最小的劳动消耗取得最大的效益。通过全文的阐述，最后研究结论总结如下：
（1）对大跨度网架钢结构建筑的一般施工方法进行对比分析，结合实际工程案例，讨论了一般的施工方式、工序，并总结出了其主要的工艺与技术点；以工程结果为基准，通过剖析影响了大跨度钢桁架结构方案选取的主要原因，从而形成了大跨度钢桁架结构的优选评价指标。
（2）分析不同施工方法的综合优劣后，以某大跨度钢结构建筑为例对多种施工方法进行了细致的技术经济分析，从而形成了综合优选的工程造价数学模型，进行优选评判；用熵权法可以客观的测算出各指数的权重；运用了灰色关联法与Vague集合理论，形成了综合评价数学模型，其中Vague集合是模糊集合的推广，有双重隶属度，使综合评价问题更加科学与合理，为求解问题方便使用Matlab语言编写了求解程序。
（3）在以上大跨钢结构施工方法比选的理论基础上，通过构建BIM参数化模式，利用了BIM工程技术在大跨度钢结构施工控制中的重要作用优势，分别完成了BIM技术在施工力学模拟中的成功运用、BIM技术在施工工程计算中的成功运用等重要工作环节和BIM建模数据的成功传输，并结合施工案例进一步证明了研究成果的可行性和适用性。
参考文献（略）