计算机辅助施工方案的制定

计算机辅助施工方案的制定9.1.1发展阶段计算机应用技术可以实现设计、工程量计算、造价分析、招标投标、施工管理、施工技术等各系统间的数据共享，为提高工程管理水平、增强企业竞争力，提供了现代化的工具。

9.1概述

计算机在工程施工建设领域的应用中也经历了以下几个阶段：

（1）电子数据处理阶段(EDP:ElectronicDataProcessingSystem)；（2）管理信息系统阶段（MIS:ManagementInformationSystem)

（3）决策支持系统阶段(DSS:DecisionSupportSystem)(4)项目信息门户(PIP:ProjectInformationPortal)

目前，国内计算机辅助工程施工管理软件的水平分布于各个阶段，但其中高水平的较少，大部分是电子数据处理软件。9.1概述国内外使用最多的计算机辅助施工管理软件是进度计划类软件，从使用层次上可以将其分为两大类：

第一类是高层次管理软件:

▲主要适用于大型工程建设管理的各种需要；▲其特点是功能强，提供了范围广泛的调度选项，能对任务进行精确的控制，具有计算机网络和通讯功能；▲但一般使用复杂，需要进行专门的培训，而且价格高，应用面不广。9.1概述

第二类是一般层次的软件:▲主要是为满足一般管理工作的需要，只能为工程施工的某一方服务；▲其特点是使用简单，使用者一般只需要经过很短时间的培训就可以在工作中使用，而且价格便宜；▲缺点是功能较简单，提供的指标和功能不是很完 善，能满足复杂工程建设的需要。

9.1概述

从整个工程建设和管理看，工程各阶段和施工管理的各方是有机联系的一个整体。因此，理想的计算机系统是既能完成某一方的服务和功能，又能为其他各方提供数据共享。9.1概述一般应包括以下基本功能：（1）提供施工组织设计文件的全套文档的编辑、管理、打印功能。（2）根据实际工程条件，可以从模板素材库中选取相关内容，任意组合，自动生成规范合理完整的施工组织设计文件。（3）可以与相关模板或数据库相结合，生成各种资源图表、施工进度计划和施工网络计划图，以及施工平面图。9．1．2计算机辅助施工组织设计的内容9.1概述

通过计算机辅助施工组织设计，可以做到:施工组织设计文件所需数据与设计阶段的相关数据接口;不需要大量的计算和文字输入就可以快速、准确地制作施工组织设计文件;可以随意更改补充施工组织设计内容，使工作变得更方便轻松。9.1概述计算机辅助生成的某施工组织设计文件的基本内容，如表9-1所示。9.1概述（2）要求计算机辅助软件应贮存大量典型工程和常用施工方案的基本要求，并有大量可用的图表和施工流程图。9．2计算机辅助施工方案制定（1）特点

施工方案与具体工程项目的地理位置、结构类型、建筑布局、设备种类等密切相关，计算机辅助技术为施工方案的制定提供了一种灵活、方便、快捷、又能满足各种不同工程项目的施工组织设计的环境。

根据具体工程项目的施工条件，选择合适的施工方案，通过适当的组合、删减和增添，就可以迅速形成合理实用的施工组织设计文件。施工方案测量工程土方工程基础结构工程主体结构工程屋面工程装饰工程吊装工程设备安装技术措施（3）主要功能9．2计算机辅助施工方案制定9．2．1土方工程计算机辅助制定土方工程的施工方案时，首先应计算土方开挖和回填的工程量，然后明确土方开挖的顺序和开挖分区，并且做好土方边坡的支护，保证土方边坡的稳定，进行降水处理，最后安排土方运输和土方回填。土方工程的程序功能结构如图9-2所示。地基加固土方工程土方开挖土方运输边坡支护降水土方回填爆破工程9．2计算机辅助施工方案制定

计算机辅助土方工程设计时，根据记录和贮存大量典型和通用工程项目的土方工程施工的布置和设计，针对具体工程项目，可以较快速方便地选择与之相关的内容，组成一份有针对性、且考虑全面的土方工程施工方案设计文件。9．2计算机辅助施工方案制定9．2．2基础结构工程基础结构工程包括基础工程和基础的结构工程两部分。基础工程的施工方案可分为浅基础工程的施工方案和深基础工程的施工方案。基础结构工程的程序功能结构如图9-3所示。基础工程浅基础工程深基础工程地下连续墙强夯深层搅拌堆载预压沙桩挤密化学加固桩基础墩基础沉井基础沉箱基础机械压实9．2计算机辅助施工方案制定9．2．3钢筋混凝土工程钢筋混凝土材料应用范围广泛，在大多数工程项目的基础结构工程和主体结构工程中均得到应用。计算机辅助钢筋混凝土施工方案的编制，分别由下列各功能模块组成：

1）钢筋工程

2）混凝土工程

3）模板工程

4）脚手架工程

5）预制构件工程9．2计算机辅助施工方案制定

钢筋工程施工方案的重点在于：钢筋类型选择；(2)钢筋进场前的检验；(3)钢筋下料和加工；(4)钢筋连接。以及围绕上述各阶段工作的质量控制措施和安全控制措施的制定，见图9-4所示。钢筋工程钢筋下料钢筋冷加工调直剪切镦头弯曲钢筋连接钢筋冷拉钢筋冷拔钢筋绑扎钢筋焊接机械连接9．2计算机辅助施工方案制定9．3．1基本原理近年来，随着人工智能（AI）技术的迅速发展，为施工进度计划的自动安排创造了条件。施工进度自动安排是建筑、工程和施工（AEC）平行工程技术中非常重要的一个环节。

Morad和Beliveau(1993）提出KNOWPLAN专家系统，利用三维计算机模型产生所需的输入数据，进行进度安排。

ZozayaGorostiza等（1990）开发CONSTRUCTIONPLANEX专家系统，估算项目成本，安排施工进度。

Chang和Beliveau(1997)开发SCaxRC专家系统，对时间约束和资源约束条件下的项目进度进行自动安排。9．3计算机辅助施工进度计划基本知识系统的施工进度自动安排的基本原理：

通过考虑工期定额和施工经验，对施工活动分类，建立不同施工活动之间的逻辑关系，计算不同施工活动的资源需求量和持续时间，然后进行施工总进度计划安排和子工程进度自动安排，并且可根据需要，人工调整进度安排。如图9-5所示。9．3计算机辅助施工进度计划从CAD来用户输入工程量生成项目分解活动分类工期定额库工程经验基于知识系统进度安排人工调整资源需求量计划进度生成显示

打印工程数据9．3计算机辅助施工进度计划图9-5

9．3．2进度计划管理软件进度计划管理软件从使用角度可从以下两个层次：

（1）大型进度计划管理软件高层次进度计划管理软件中，比较好的主要有：

Primavera公司的PrimaveraProjectPlanner(即P3）

WelcomSoftwareTechnology公司的OpenPlanComputerAidedManagement公司的PARISSEnterpriseLucasManagementSystemInc.公司的ArtemisPrestigeAppliedBusinessTechnologyCorp公司的ProjectWorkbench

大型进度计划管理软件之间的区别主要在于它们的容量和使用的网络协调多个项目的能力不同。9．3计算机辅助施工进度计划

PrimaveraProjectPlanner在多次评比中获得好评，并且在大型工程建设项目中获得了广泛的应用；Primavera公司是著名的项目管理软件供应商，2000年在软件100

强中排名32，2001年以7400万美元的销售额列25位，是最大的项目管理软件供应商；

P3（primaveraprojectplanner）是最早的、专业级的基于网络的计划技术（CPM)的项目管理软件之一，1983年始发第一版；

P3项目管理系列软件在项目管理市场占60%，在工业界占80%，在大型项目中有92%的市场份额；

ENR(EngineerNews-record)评选的建筑企业400强中有375家使用，业主200强中有150家使用：属高端项目管理软件。P3软件的基本情况：9．3计算机辅助施工进度计划P3软件的发展：P3P3EP3E/CTeamplayPMerMMPRPAPV计划管理知识管理基于WEB的信息沟通投资组合分析基于WEB的计划管理9．3计算机辅助施工进度计划P3软件的基本功能：

可集成和二次开发

可同时管理多个项目

能有效的管理和控制大型、复杂项目

信息编码和工作结构分解（WBS)

计划的编制、跟踪和比较分析

费用管理

资源管理

丰富的报表和图表9．3计算机辅助施工进度计划国内P3软件的应用现状：应用层次

大多用于计划的编制、跟踪和控制，部分进行了资源和费用的管理，较少进行了集成和开发，软件的应用层次还比较低。应用范围

从上海普华公布的资料看，国内已经有1800家用户，但大多集中在石化、电力系统、交通等，其他行业也开始渗透，如房地产等。9．3计算机辅助施工进度计划P3软件应用应注意的主要问题：

正确认识项目管理软件，项目管理的推行先于项目管理软件的应用；

P3软件的应用需要组织保证、制度保证以及人员保证；

P3软件的应用需要一个过程，在这个过程中需要进行项目管理；

P3软件会在一定程度上改变传统的工作模式，组织要有接受变革的思想，形成良好的企业文化或项目文化；9．3计算机辅助施工进度计划影响P3软件应用的因素有：组织因素、管理因素、应用模式、应用过程的管理、应用对象以及软硬件因素等；P3软件的应用要不断地进行培训，包括项目管理的培训和软件的培训；P3软件的应用可以从最低层次运行，在某个项目或部门试点，有点既面、由深到浅的逐步推行。9．3计算机辅助施工进度计划应用单位项目准备阶段项目实施阶段业主方√√工程管理咨询单位√√工程监理单位√√主设计单位√√工艺设备总集成商√施工总承包管理单位√P3软件应用范围：参与单位阶段9．3计算机辅助施工进度计划P3软件应用规划的主要内容：总体规定操作规定应用范围和应用目的1P3应用的组织结构2计划的层次和工作内容3参与单位与职能部门的职责4进度计划的过程管理6考核制度10数据传递的规定9P3操作手册10用户与权限的设置87编码的定义和编码的规则5进度计划文件、过滤器、视图和图表的规定9．3计算机辅助施工进度计划

目前常用的中、小型进度计划管理软件种类很多，主要有：

Microsoft公司的Project4/98/2000/2003；

Primavera公司的PrimaveraSureTrakProjectPlanner，

Scitor公司的ProjectScheduler，

Symantec公司的TimeLineComputerAssociates公司的CASuperProjectLeachManagementSystems公司的CSProject,AstaDevelopmentCorporationLimited公司的ASTAPowerProject

（2）中、小型进度计划管理软件9．3计算机辅助施工进度计划

我国国内开发的进度计划管理软件基本属于该层次。市场上能够看到的软件主要有：北京梦龙科技开发公司的智能化项目管理软件PERT

大连同洲电脑有限公司的TzProject

清华大学和同济大学等开发的进度计划管理软件国内软件的共同特点是结合我国的实际情况，使用中文界面，有些软件提供单代号、双代号网络图的转换，一般均可输出国内比较通行的双代号网络图。9．3计算机辅助施工进度计划

日程安排工具资源管理工具费用管理工具进度跟踪功能组织大规模项目的基本功能报告、表格和图形自定义功能二次开发工具与Microsoft公司的其他软件互为补充

在一般层次的进度计划管理软件中，以Microsoft公司的MSProject的市场占有率最高，约占五成以上。具有如下功能：9．3计算机辅助施工进度计划第1步：设定用户格式与操作环境第2步：设置项目基本信息第3步：确定工作分解结构第4步：输入详细工序名称第5步：输入工序持续时间第6步：确定工序之间的逻辑关系第7步：检查网络逻辑关系采用MicrosoftProject软件编制工程项目进度计划可分为15个步骤：9．3计算机辅助施工进度计划第8步：资源分配和资源均衡第9步：输入费用数据第10步：设置横道图格式第11步：修改时间坐标第12步：确定外加约束（时限）第13步：将当前计划设置为基准计划第14步：打印报告第15步：保存进度计划和基础数据9．3计算机辅助施工进度计划9.4.1计算机辅助施工平面图布置系统的主要功能和程序计算机辅助施工平面图布置系统的主要功能：（1）通过人机交互式图形界面，用户可以方便地进行施工平面图的生成、修改、显示切换、放大，并能生成动态施工平面图；（2）对生成的施工平面图进行评判；（3）提供相应的辅助设计功能，例如，塔吊的选择、供水供电系统的计算等；（4）生成用户所需的各种图、表，并能以数据文件、屏幕、打印机或绘图仪等多种形式输出。

9．4计算机辅助施工平面图布置

施工平面图应依据施工方案和施工进度计划的要求进行设计。设计人员必须在认真研究有关资料、勘查现场，取得第一手资料的基础上，最终决定施工平面的布置方案。施工平面图布置的基本程序如图9-11所示。9．4计算机辅助施工平面图布置

施工平面图布置的计算模型需要解决三方面的问题：状态描述，尤其是初始状态的描述方式；算符集合，即状态之间的转换规则；目标状态的描述。9.4.2.施工平面图布置的计算模型9．4计算机辅助施工平面图布置

施工平面图的设计状态可以由图上的布置内容表示。在每一个状态下，平面图都包括两方面的内容：一是已有的固定设施（已建建筑物、构筑物、现有的道路、管线等），在设计过程中一经设定即不再改变；二是新布置的各种设施、设备，须在设计过程中确定其参数和平面位置。9．4计算机辅助施工平面图布置

可以把场地平面图的布置内容按几何形式归结为点、线、多边形三种，即：点——如混凝土搅拌站、变电房、水泵房、各种临建房屋等的布置；线——如道路、供水供电管网、通讯线路等的规划与布置；多边形——用多边形表示布置场地。如各种材料、构件、设备的堆放场地、起重机械运行场地、结构装配和组装场地等平面位置的规划，以及对其使用期限进行的安排。9．4计算机辅助施工平面图布置

以此为基础，先设定四个表：待布置物体表；待布置物体位置表；初始占用空间表；可供布置的空间表。由待布置物体表中选取待布置的物体，并根据初始占用空间表和可供布置的空间确定其平面位置的过程是一个相当复杂的搜索和推理求解过程。如图9-12所示。9．4计算机辅助施工平面图布置开始初始化：根据现场条件和工程要求，建立相应的待布置物体表、待布置物体位置表、初始占用空间表、可供布置的空间获取问题的初始状态结束确定该物体的参数生成该物体的可能位置集确定该物体的“最终”平面位置调整待布置物体表、待布置物体位置表、可供布置的空间表，得到新的设计状态根据待布置物体位置表、初始占用空间表、可供布置的空间获取布置结果从待布置物体表中选定以待布置物体待布置物体表为空？布置规划布置要求约束条件评判准则初始状态搜索（求解）过程目标状态NY9．4计算机辅助施工平面图布置．施工平面图布置的计算机设计方法（1）计算机辅助的人工布置方法布置物体的选定及平面位置的确定均由用户完成，计算机仅提供存储、计算和修改的便利，充当用户进行布置设计的辅助工具。进行施工平面布置设计时须考虑的因素是多方面的，很难采用确定的算法进行描述和分析。因此，将求解过程中主观性和经验性较强的决策留给用户去做。9．4计算机辅助施工平面图布置（2）计算机自动生成布置方案使用这种方法，系统可根据用户提供的条件，自动选择待布置设施、设备，并按照一定的方法确定其平面位置，生成满足用户要求的若干可行方案。在用户给定评价因素和准则时，系统选定一个或多个优化解作为最终布置结果。9．4计算机辅助施工平面图布置（3）人、机交互的计算机辅助设计该方法在充分发挥人的直观理解力，让用户灵活运用其经验、习惯做法和主观要求的基础上，利用计算机的存储和计算功能，实现局部布置设计的智能化，生成总体布置结果，并进行若干可行布置方案的评价和比较，从而得出最终的优化布置结果。9．4计算机辅助施工平面图布置9．4．4工平面图的动态布置施工平面图计算机辅助设计系统按不同