工业化建筑标准化、数字化、一体化建造关键技术

工业化建筑标准化、数字化、一体化建造关键技术

边飞京

辉迈建设集团有限公司  浙江杭州  310000

摘要：近年来工业化建筑进入高速发展期，尤其以装配式钢筋混凝土建筑为主要结构选型的工业化建筑得到了长足的发展，已发展形成多种结构体系共存、全产业链协同发展的趋势，全国已建立了多个试点、示范项目，在完善工业化建筑技术体系、整合产业链、提高工程质量、性能和品质等方面发挥了重要作用。虽然我国工业化建筑研究及应用已有一定基础，但是仍存在一系列问题，例如“产业化、一体化程度低”、“构件生产自动化水平低”、“建造过程数字化基础薄弱”等，使得工业化建筑的效率和效益优势未能充分发挥，推广应用也遇到了瓶颈。

关键词：标准化设计；自动化生产；数字化建造；一体化建造

引言

装配式混凝土结构是一种快速高效、低耗环保、可工业化的建筑形式，在国内外得到快速发展和应用。装配式建筑把整体建筑拆分成部件，进行模块化设计，工厂完成叠合板、叠合梁、柱、剪力墙等构件的制作，再运输至施工现场进行拼接和组装。整体的建造主要包括设计、生产、运输、安装和装饰。但在实践应用过程中，建造的各个过程都存在一些问题，阻碍了装配式建筑的发展。如在设计阶段针对不同的项目很难做到标准化、模数化设计，在构件生产阶段台模的使用效率不高，在输运阶段预制构件伸出的钢筋容易弯折、变形，甚至导致混凝土破损、缺角，影响外观和质量在安装和装饰阶段问题更加严重，为达到“等同现浇”的设计理念，通过预留钢筋后浇带现浇混凝土，但不同的预制构件钢筋的预留很容易导致钢筋碰撞问题，特别是节点区域。总的说来最主要的原因就是装配式建筑标准化程度不高，导致装配式建筑在实践的过程中受到阻碍出现种种问题。

1.工业化生产

项目应用的各种预制构件通过该生产基地，实现了预制构件在工厂批量生产，且成型模具和生产设备一次性投入后可重复使用，耗材少，现场装配和连接使得劳动力资源投入相对减少，从而提高了预制构件的工业化程度，实现建筑工业化发展。PC预制构件在工厂严格经过9道工序制造而成，从清模、（钢筋加工）、装模置筋、预埋、布料振捣、后处理、养护、脱模吊装、检验、成品堆放，每一道工序都严格标准化执行，从而制造出高质量构件。

2.装配式结构构件工厂动化生产技术

研发了智能布料机与布料系统，控制智能布料系统的驱动行走路径和速度，智能控制吐料机构的速度和闸门开关，实现混凝土自动浇筑；研发了钢筋骨架自动成型加工技术，实现钢筋焊接网片的自动化成型，梁基础骨架的自动化弯曲成型，多机联动自动化控制的流水线加工方式弯曲成型；研发了混凝土鱼雷罐运输自动化控制技术，利用鱼雷罐车运行柔性时间和动态规划，优化调度混凝土输送；研发了标准化、模块化模具设计技术，实现标准化模具的通用性，提高模具使用寿命；研发了预制构件自动化流水线中央控制系统，实现模台循环、钢筋加工与输送、混凝土输送布料等的互联互通，达到全线自动化控制及监控。

3.数字化技术

建筑企业在勘察设计、施工建造、运营维护阶段的平台化管理、数据采集与分析、智能建造等过程的数字化均需要核心技术支撑，尤其对于中小企业来说要实现成功转型必须突破技术瓶颈。对于中小型建筑企业，数字化核心技术能力欠缺决定了处于初期阶段时实施数字化转型较为艰难，如果没有技术共享和政策扶持作为依托，中小型建筑企业难以实现技术突破和快速转型；对于大型建筑企业，较高的数字化技术水平直接影响数字化转型效用的发挥。建筑信息模型（BuildingInformationModeling，简称BIM）对设计师在操作绿色建筑设计上有很大的帮助。建筑信息模型技术集成了从建筑设计方案到建筑施工再到建筑运行管理的所有建筑信息，有利于各个专业系统之间在建筑设计方案和优化过程中进行协同以及建筑信息的储存、管理和交流，从而使建筑设计师与跨领域的从业人员联系更加密切，解决建筑师花费大量精力在多个专业领域的问题，并且减少施工过程中因设计错误而发生反复协调导致工期延长，从而节约施工成本。BIM在建筑信息方面的完备性、协调性、互动性等特征，使其在建筑设计的实践层面得到广泛应用。美国Inyim博士等人开发了以时间、成本和环境影响三个标准为基础的系统，并利用Revit插件工具扩展建筑构件和材料信息，以此确定更好的建筑项目设计。英国建筑学家Oti等人试图对建筑生命周期成本、碳排放和生态足迹三个指标进行研究和分析，以此来完成结构系统概念设计阶段的决策过程。

4.BIM技术

BIM技术是把建筑项目各个阶段数据文件通过三维可视化显示出来，在装配式建筑中有较大的优势，采用BIM技术优化施工吊装的不合理时间节点，解决了施工过程中各交叉的问题。在装配式建筑中运用BIM技术，标准化族库的建立可提高设计效率，快速拼装出图；建立精细化三维建筑模型，使预制构件可在工厂高精度生产，减少预制构件现场拼接误差率；运用BIM三维模型还可指导现场施工，制定合理的施工流程，减少无效施工耗能。最后，运用BIM技术可以将建筑模型数据通过共享平台分享给项目各个参与方，使装配式建筑的设计、制造、施工及后期的维护相互串通，达到装配式建筑全生命周期的服务。个建设工程项目的全生命周期包括建设阶段（策划、设计、施工），以及运营阶段（使用、管理、改造）和最后的拆除。基于BIM技术的信息化管理即通过BIM技术整合各个阶段的信息模型，打通各专业的数据和过程，串联设计、生产、施工、装修和管理全过程，服务设计、建设、运维、拆除全生命周期。因此要先建立统一的设计、生产、装配一体化信息管理平台，在统一的信息交互标准下集成各专业软件，保证各环节、各专业、各相关方的信息通过管理平台进行共享与交互，在一体化的信息管理平台下再对工程项目的全生命周期进行协调管理。

5.建筑工程机械自动化应用

随着科学技术水平的逐步提升，建筑企业逐步构建了自动化生产模式，完成了机械自动化的转变，但是不同企业的自动化程度有着明确的不同，这也表明了我国建筑企业的机械自动化程度还处于初期阶段，在客观上还存在发展空间。集成化和智能化是机械自动化技术的主要方面，其根本的目的就是为了能够提升企业的机械生产效率，通过人工智能技术等发挥集成和智能功能。机械自动化的实现有效地降低了人力资源的投入，使整体生产力提升，并且能够应对不同的建筑施工风险。机械自动化具有检验、预警等功能，是未来建筑工程发展的主要趋势，要深入对BIM、AR等辅助技术的研究，强化机械自动化影响。在建筑施工当中对于存储功能的要求也会越来越高，通信、定位等功能都是实现建筑工程机械自动化不可缺少的内容。建筑工程机械自动化的实现既要开展BIM、AR等辅助技术研究，同时也要借鉴现代科技的交叉知识，进一步丰富BIM、AR等辅助技术的内容，使建筑工程盲区得到有效控制。

结束语

项目组从三个方面入手：一是从设计层面，创新提出“全产业链一体化建造关键技术”，实现了设计生产施工的有效融合；二是从生产层面，研发形成了“工厂自动化生产关键技术”，实现了机械化、自动化、智能化生产，提升构件的质量；三是从建造层面，研发形成了“数字化建造关键技术”，实现了全产业链数据数据贯通，提高了工程建造整体效率，为我国建筑工业化实现规模化、高效益和可持续发展提供了技术支撑。

参考文献

[1]宇文秉楠,杨秀英.建筑结构保温一体化技术的研究应用[J].四川水泥,2022(02):145-146+149.

[2]贾联栋.光伏建筑一体化技术研究进展探析[J].黑龙江科技信息,2017(11):191.

[3]窦海林,王波,张靖宇.光伏建筑一体化技术研究进展[J].江西建材,2017(01):54-55.

[4]田素月.推动太阳能利用与建筑一体化技术发展[J].邢台职业技术学院学报,2011,28(03):104.

[5],太阳能光伏光热建筑一体化技术.安徽省,中国科学技术大学,2011-01-01.