杭州市上城区体育中心工程地上主体建筑14层，地下4层，建筑总高度59.9m，主要采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构，局部采用钢结构，主体6,9层场馆采用钢桁架结构，屋盖采用双层正放四角锥形网架结构，如图1～2所示。网架面积约2 200m²，总重约150t，安装高度位于56.050～58.550m处，网架节点采用螺栓球连接。网架屋盖下部楼层作为轮滑馆使用，该层楼面由6榀钢桁架和连系钢梁组成，轮滑馆北侧设有长46.8m、宽3.1m的看台。

　　 网架模型采用MST2016和Revit2016及插件SSBIM联合创建。其中MST2016为专业网架分析软件，Revit2016为BIM技术核心建模软件，而SSBIM是基于Revit2016二次开发平台使用C#语言开发的插件，该插件不仅能快速读取MST,SAP2000等有限元软件的模型输出数据文件，还可读取基于CAD生成的线模几何数据及截面规格信息的．txt文本文件，并转换为相应的．rvt格式文件，从而生成相应BIM模型;另外该插件还可便捷创建和修改钢结构节点，实现在Revit软件中快速创建钢结构BIM模型。上城区体育中心网架屋盖BIM模型创建的具体步骤如下:首先将MST软件中的网架结构分析模型输出为命令行文本数据格式(*．log)文件，包括节点坐标、尺寸、单元编号、节点形式等信息;其次通过Revit2016软件新建项目文件，在新项目的三维视图下，选择SSBIM插件提供的网架标准和读取文件功能操作菜单，实现读取MST输出的．log文件，建立相应的BIM模型。

　　 项目主体工程中的梁、板、柱等构件采用Revit2016软件直接创建。将结构CAD图纸导入Revit2016软件以便于梁、板、柱模型的定位与创建;其他施工机械和临时支撑结构利用Revit软件自带族功能进行参数化创建，再依次载入项目中，最终完成整个工程BIM模型的创建。钢网架屋盖顶部位于58.55m处，结构柱的顶部设有混凝土梁，现场配备的大型起重设备仅有1架QTZ250塔式起重机，因此屋盖网架难以进行整体提升和分条(块)安装。通过对现场施工条件的考量，本工程网架的备选施工方案拟定为高空散装法(全支架法和悬挑法)、胎架滑移法及整体顶升法，运用Navisworks Manage软件分别对各拟定施工方案进行仿真。

　　 高空散装法分为全支架高空散装和悬挑高空散装。全支架高空散装需搭设满堂脚手架，脚手架顶部采用木板或竹脚手板满铺，再进行网架的定位及安装;悬挑法需将预先制作的具有足够刚度的小拼装单元在设计标高就位安装，本项目吊装难度较大，采用局部搭设脚手架的方法先安装小拼装单元，依靠小拼装单元作为支撑架体，依照安装顺序安装网架 ^[1]。整体顶升法为在网架结构下部投影面进行网架拼装，利用千斤顶等辅助设备将网架结构顶升就位 ^[2]。胎架滑移法是在网架结构下部屋面或楼面搭设移动脚手架，在移动脚手架上安装网架结构的方法 ^[3]。

　　 拟定施工方案的施工步骤及优缺点对比如下:(1)高空散装法施工步骤为场地整理→搭设满堂/局部脚手架、铺设脚手板→检查复核网架预埋件尺寸及标高→网架测量定位及安装→辅助设备拆除→竣工验收。优点为施工难度低，悬挑高空散装法能节省大量脚手架，施工干涉面积小。缺点为全支架散装法需搭设满堂脚手架，施工成本高，施工周期长;悬挑高空散装法施工安全性低，施工速度慢。(2)胎架滑移法施工步骤为场地整理→铺设固定滑轨、安装牵拉机具→搭建胎架→检查复核网架预埋件尺寸及标高→拼装第1榀网架→滑移胎架倒运滑轨→滑移安装完成，设备拆除→竣工验收。优点为能减少脚手架的使用量，施工速度快，施工安全性较悬挑施工法高。缺点为网架施工对下部看台施工有干涉;胎架滑移过程危险性高。(3)整体顶升法施工步骤为场地整理→定位测量→投影面上拼装待顶升网架单元→顶升设备安装→检查复核网架预埋件尺寸及标高→网架顶升→安装网架边缘杆件→竣工验收。优点为网架在投影面进行拼装能保证施工质量，效率高;高空作业量少，施工安全性高。缺点为需搭设整体提升设备，增加施工成本;影响下部结构施工，包括对提升有阻碍的楼板及看台。

　　 施工方案的虚拟仿真不仅能提前探知可能存在碰撞的部分，事前解决可能存在的隐患，还能通过虚拟施工场景中漫游，了解施工工序的执行瓶颈和空间利用情况 ^[4,5]。采用Navisworks软件实现备选施工方案的虚拟仿真 ^[6]，基于仿真结果，考虑临时设施用量、设备、工期和成本等因素，作为后文对比分析施工方案时各类评价指标的依据。如基于Navisworks的成本分析统计各施工方案中施工辅助设备用量、工程量和租赁或购买施工设施所需成本，并且估算施工工期。

　　 采用Navisworks开展施工方案虚拟仿真的步骤如下:(1)将Revit2016软件建立好的施工模型导出为NWC文件;(2)将导出的NWC文件导入Navisworks软件，利用该软件的Animator动画工具定义各方案的施工状态;(3)利用Navisworks软件中的Time Liner工具，制定施工流程的开始、结束时间，实现对拟定4种施工方案的仿真。全支架高空散装法与悬挑高空散装法的主要差别在于悬挑法施工只需搭设局部脚手架，拼装具有足够刚度的网架单元，由于篇幅原因，本文给出全支架散装法、胎架滑移法及整体顶升法关键施工步骤模拟过程，具体如图3～5所示。

　　 为后续比较研究4种施工方案，首先需统计拟定方案的施工影响面积、高空作业量、施工辅助设施用量等参数。通过前述BIM施工模型可得到所用机械、临时支撑结构用量，其中施工所用机械排除施工现场的既有机械，临时支撑结构主要为脚手架，以所用钢管总长度进行统计;基于施工方案仿真统计高空作业量、高空测量定位作业量、对下部楼层施工的影响面积，高空作业量以高空安装的杆件数计量，高空定位工作量以高空定位点个数计量。

　　 施工所用机械费用、临时支撑结构用量影响整个方案的成本，高空杆件安装数量、高空测量定位工作量影响方案质量、安全，同时高空作业量的多寡影响作业难度，进而影响工期、塔式起重机周转次数和对下部楼层的影响面积，分别影响施工安全和工期，统计结果如表1所示。

　　 基于多目标的施工方案决策优选 ^[7,8]，第1步需构建m个备选方案的n个评价指标矩阵X:

　　 式中:i=1,2，…，m;j=1,2，…，n。

　　 第2步需构建n个评价指标的优属度 ^[9]关系，以优属度矩阵R表示:

　　 式中:i=1,2，…，m;j=1,2，…，n;r_ij可根据评价指标特性选择，如安全性指标选择越大越优目标，施工难度选择越小越优目标。

　　 越大越优目标:

　　 越小越优目标:

　　 式中:分别表示x'_ij下标j取最小和最大值。

　　 第3步采用主客观综合赋权法 ^[10]对评价指标的重要性程度进行区分，求解权重矩阵W，既可反映决策者意见，又能使评价客观真实，计算如下:

　　 式中:e=(1,1,1，…，1)^T;α和β代表主观赋权法和客观赋权法重要性程度系数，α>0，β<1;B和H为主观赋权法和客观赋权法中的过程矩阵，可由下式计算得到:

　　 式中:a_ij为判断矩阵，可采用Sarry提出的标度法 ^[11]，通过专家对评价指标进行比较确定;g=(1,1,1，…，1)和b=(0,0,0，…，0)依据相对优属度概念，分别表示最优与最劣方案。

　　 第4步选用综合评价模型，对施工方案进行综合评价。计算各最优和最劣方案的广义权距离:

　　 式中:p取1时为加权海明距离;p取2时为加权欧式距离。

　　 最后以隶属度极大原则决策最优方案max{u_i}。

　　 根据多目标模糊决策理论，首先建立网架施工方案中的目标量化表(见表2)，其中施工辅助设施费用和施工工期2项定量指标分别依据Navisworks施工模拟中的辅助设施和工程量进行估算。而安全性、质量、施工难易程度和施工干扰程度4项定性指标采用专家打分统计计算，具体过程参照拟定施工方案对比表2及BIM施工仿真过程，依据MacCrimmon提出的两级比例法，将评价标语对应的数量向区间[0,1]映射得到，两级比例法评价标语对应数量如图6所示，进而算得优属度矩阵R。

　　 依据工程参与各方及施工专家对方案目标进行两两比较(见表3)，采用标度法，构造判断矩阵A。经计算得到各指标的权重因素结果W。

　　 经计算矩阵A的几何一致性指数 ^[12]为0.089 6<0.1，判断矩阵可以使用。

　　 计算得u_i依次为u₁=0.488 6,u₂=0.501 5,u₃=0.590 4,u₄=0.565 2。依据隶属度最大原则，即u值越大，方案隶属优的程度越大，故项目选用胎架滑移法施工方案。

　　 依据计算结果，本工程最终采用胎架滑移法安装网架屋盖，以工程主体13层轮滑馆楼面作为胎架拼装和滑移的平台，轮滑馆下部楼盖采用桁架结构体系，经有限元验算，满足承载力要求。13层轮滑馆施工待网架屋盖结构安装完毕再行施工。

　　 1)基于网架设计的MST软件与Revit二次开发插件SSBIM建立精细化网架屋盖BIM模型。通过BIM模型对工程现场施工条件进行推演和判断，提出适合本工程的网架屋盖施工备选方案，实现各施工方案的BIM模型虚拟施工。

　　 2)结合BIM模型和多目标模糊决策理论，构建各施工方案的目标量化表，优选得到满足各方需要的网架屋盖施工方案。

　　 3)本文将BIM技术与多目标模糊优选理论相结合，克服传统多目标评价中仅依赖专家经验的不足，充分发挥BIM技术优势，保证最后优选施工方案的科学性和客观性。本文得到的最优施工方案胎架滑移法已在上城区体育中心网架屋盖施工中得到成功应用，现场施工和基于Navisworks的施工模拟一一对应，施工模拟能体现关键施工工法和施工步骤。