大型建设工程施工总平面设计

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　目前专门论述大型建设工程施工总平面设计的国内外文献并不多，施工总平面设计也没有比较成熟而系统的方法。国内外常见的指导建筑施工的文献中对施工总平面设计的论述主要针对设计原则、设计步骤等，其内容主要来自于经验。其中，《火力发电工程施工组织设计导则》对火力发电工程施工总平面设计进行了详细规定，但大多也是依据施工经验，并没有基于一定的理论支撑提出统一的设计方法。因此，有必要对大型建设工程施工总平面设计方法进行深入研究。

　　施工总平面设计，就是对工程施工中所有占据一定空间的要素进行的整体统筹规划和安排，是施工组织设计中各个主要环节经综合规划后反映在平面联系上的成果。其主要目的是，在施工过程中，对人员、材料、机械设施和各种为施工服务的设施所需的空间，做出最合理的分配和安排，并使它们相互间能够有效地组合和安全的运行，从而获得较高的生产率和经济效果。根据工程施工总平面的特点，可以把其看作一个由有规则、相互作用、相互依赖的诸要素形成的系统，并应用系统工程理论和价值工程原理，结合实践经验，对大型建设工程施工总平面设计方法进行研究。

　　1大型建设工程施工总平面设计方法

　　1.1理论基础

　　（1）系统工程方法论中霍尔三维结构理论。霍尔三维结构是美国系统工程专家霍尔（A.D.Hall）于1969年提出的一种系统工程方法论，适用于解决大型复杂系统的规划、组织、管理问题，是目前为止影响最大、应用最广的系统工程方法之一。本文主要运用霍尔三维结构方法中的逻辑维，进行大型建设工程施工总平面设计，分为七个步骤：一是明确问题；二是系统指标设计。选择具体的评价系统功能的指标；三是系统综合。形成一组可供选择的系统方案；四是系统分析。分析系统方案的性能、特点、对预定任务能实现的程度以及在评价目标体系上的优劣次序；五是优化评价。对各个方案进行优化，对优化后的方案进行评价；六是系统决策。在分析、评价和优化的基础上作出裁决并选定方案；七是系统实施。根据最后选定的方案，将系统付诸实施。

　　（2）价值工程原理概述。价值工程（ValueEngineering）最早于20世纪40年代由美国通用电气公司工程师麦尔斯提出。价值工程的核心是以最低的寿命周期成本，可靠地实现必要功能，为提高产品或作业的价值而进行功能研究的有组织的创造性活动。就建筑业而言，价值工程可表述为：对某个建筑产品或过程系统地进行功能分析以及方案创造、评价、实施，用最低的寿命周期费用可靠地实现建筑产品或过程的功能要求，从而提高研究对象价值的技术方法。根据价值工程原理，系统或产品的优劣评价可用价值公式来表示，如下式所示：

　　V=F/C

　　式中，V为系统或产品的价值，F为系统或产品的功能，C为实现系统或产品的寿命周期成本，C=C生产+C使用。1.2大型建设工程施工总平面系统设计方法分析（1）明确问题。假设大型工程施工总平面系统中包含n个要素，如果用x1，x2，…，xn等n个变量分别表示该n个要素，则施工总平面系统方程可以用下式表示：

　　式中，y为施工总平面系统；f（x1，x2，…，xn）为描述系统中要素之间相互关系的函数；Ω1，Ω2，…，Ωn为要素x1，x2，…，xn的取值域，可以看作各个要素的强制性约束条件，包括要素功能必须满足的使用要求和强制性规定等。根据价值工程原理，大型建设工程施工总平面设计的问题转化为建立并求解施工总平面系统价值方程，并根据结果选择最优设计方案的问题，如下式所示：

　　V（y）=F（y）/C（y）

　　为便于分析，本文假设施工总平面系统的寿命周期为工程建设施工期，即C（y）代表施工总平面系统y在工程建设施工期间的所有施工与使用成本。厂区永久建构筑物施工与使用成本不在此成本范围之内。

　　（2）系统指标设计。

　　①系统要素的评价指标。以系统要素x1为例说明：一是需明确x1的强制性约束条件并判断其是否满足要求，如出现即不满足约束条件的情况，则否决该总平面系统。二是在x1满足强制性约束条件的情况下，确定其功能系数。要素的功能系数F（x1）定量化计算较困难，为便于功能评价，可将要素功能评价分为A、B、C、D、E五个等级，每个等级对应一个评价分数，评价分数可根据实际情况研究确定，然后采用“专家评分法”对要素功能进行评级和打分，最后进行加权平均，计算出要素的功能系数，评级打分表如表1所示。根据要素“功能评级打分表”和“专家评分法”，要素x1的功能系数F（x1）可用下式计算：

　　式中，m为专家人数，一般不少于5人；Si为第i位专家给出的功能评价分数。三是根据规范或统计数据确定x1的成本控制标准，并由下式计算其成本系数C（x1）：