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以工业化筑基,用信息化赋能 推动建筑业智慧转型

2020/10/15 16:16:50 来源:科技日报 矫 阳

  “与先进制造业相比,建筑业主要依赖资源要素投入和大规模投资拉动发展,劳动密集特征明显,资源消耗大、科技创新能力不足等问题突出。特别是今年受新冠肺炎疫情影响,建筑业传统建造方式受到较大冲击,粗放型的发展模式难以为继。”10月12日,中国建筑集团有限公司(以下简称中建集团)技术中心执行董事黄刚对科技日报记者表示,面对内外部发展形势的倒逼,中国建造向以工业化、信息化、智能化为基础的绿色建造转型,已成为必然。

  近日,住房和城乡建设部等9部门联合印发《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》(以下简称《指导意见》),旨在推进建筑工业化、数字化、智能化升级,加快建造方式转变,推动建筑业高质量发展,打造具有国际竞争力的“中国建造”品牌。

  《指导意见》的出台为今后一个时期内指导建筑业转型升级、高质量发展明确了路径,描绘了蓝图。

  传统建筑高消耗多隐患

  建筑业占国内生产总值的16%,对国民经济影响很大。“我国是建造大国,建筑业创造了诸多世界第一,同时也面临着产品性能欠佳、资源浪费巨大、安全问题突出、环境污染严重、生产效益低下等问题。”中国工程院院士丁烈云说。

  “现场浇(砌)筑的方式导致资源能源利用效率低,建筑垃圾排放量大,扬尘和噪声环境污染严重,工程质量和安全没有保障。”住房和城乡建设部科技与产业化发展中心副主任文林峰说,就建材消耗而言,建筑业用量最大的钢材、水泥都是高耗能产品,我国钢材、水泥生产总量多年处于世界第一,并且建材循环使用比例很低。传统建房过程易产生安全隐患,用材及使用时间都不易精确监控。

  今年3月7日,福建省泉州市鲤城区常泰街道南环路欣佳酒店发生楼体坍塌。据公开资料,该坍塌建筑建设于2013年,主体7层,为钢结构建筑物。在分析楼体坍塌原因时,有建筑领域的专家猜测,或是超载或损伤导致钢柱失稳从而引起连锁反应;也有人分析认为是改建(或装修)增加建筑荷载导致的坍塌。

  业内人士认为,按照此次《指导意见》提出的建筑工业化发展,采用标准模块建材以及主体大空间可变结合装配化装修技术,再运用物联网、大数据等新科技,不断创新安全管理、培训和检测诊断技术,就能实现施工安全“零事故”,最大限度避免欣佳酒店楼体坍塌事故的重演。

  装配式建筑受到行业青睐

  《指导意见》提出“要以大力发展装配式建筑为重点,推动建筑工业化升级”。

  装配式建筑,可以像搭积木一样盖房子。“发展装配式建筑是建造方式的重大变革,有利于促进建筑业与信息化工业化深度融合。因其提高质量、缩短工期、节约能源、减少能耗、绿色环保等优势特征,装配式建筑受到行业青睐。但装配式建筑并非预制部品部件的简单堆叠,而是从生产到施工都有严格的技术与工艺要求。”黄刚说。

  “装配式装修的地板是架空的,把传统的水管、电管通过架空的空间进行预留预埋,后期如果发现哪个位置的水管或者电管有质量问题,局部维保非常便捷便利。”北京一家建筑公司项目负责人丁维说,《指导意见》对设计有专门的表述,即“完善设计选型标准,实施建筑平面、立面、构件和部品部件、接口标准化设计,推广少规格、多组合设计方法,以学校、医院、办公楼、酒店、住宅等为重点,强化设计引领,推广装配式建筑体系”,这样一来,今后房建有了统一标准,不仅使用后少维修,而且即使维修也将更便捷。

  我国装配式建筑发展方兴未艾。“十三五”以来,中建集团共牵头装配式建筑相关国家重点研发计划项目4项,公司自主立项课题32项,内容涵盖装配式建筑的设计施工方法、新型装配式建筑结构体系以及新型装配式建筑高效施工等。“在2020年建设火神山、雷神山医院过程中,为了同时间赛跑,中建集团创新采用分阶段逆向设计、现代物流优化、模块化施工、快速验收等组合技术,形成设计、施工、物流与工艺优化高度融合的应急医院一体化建造技术,实现了极限工期下应急医院快速建造、快速交付。”黄刚说。

  研究数据表明,装配式混凝土建设项目在施工过程中相比传统方式可减少建筑垃圾排放70%,节约木材60%,节约水泥砂浆55%,减少水资源消耗25%。

  智慧建造与建筑工业化协同发展

  《指导意见》提出:“要提升信息化水平,积极应用自主可控的建筑信息建模(BIM)技术,加快构建数字设计基础平台和集成系统,实现设计、工艺、制造协同。加快部品部件生产数字化、智能化升级,推广应用数字化技术、系统集成技术、智能化装备和建筑机器人,实现少人甚至无人工厂。”

  “实现智慧建造的路径要以工业化筑基,用信息化赋能,推动建造过程数字化、网络化、可视化、自动化、智慧化。”中建集团科技与设计管理部总经理李琦说。

  北京亦庄京东总部二期项目是中建集团建成的全国首个5G智慧工地。中控室大屏上,5G实名制双防监管系统、5G可移动建筑职业健康分析系统、5G双360度空间立体实时监控系统等十大应用场景十分清晰。

  “这个5G智慧工地的架构充分发挥5G技术大带宽、低时延、广连接的优势,搭载AI、大视频、BIM、区块链、物联网等多种先进技术能力,将质量、安全、进度、成本作为四大核心驱动引擎,实现了‘一通、多能、四驱动’理念。”李琦说,中建集团自主开发的土木工程安全测控平台,成为智慧施工的核心产品之一,集成应用了先进的分布计算技术和物联网、云计算、大数据等,实现了数据自动采集、智能分析、超限报警等,已在中国尊等几十个大型工程成功应用。

  此次《指导意见》还强调,要加强智能建造及建筑工业化应用场景建设,发挥龙头企业示范引领作用,定期发布成熟技术目录,并在基础条件较好、需求迫切的地区,率先推广应用。

  对此,业内专家表示,要以加强示范应用为重点,提升智能建造与建筑工业化协同发展整体水平。探索适合我国国情的智能建造与建筑工业化协同发展路径和模式,但这个过程技术含量高、创新性强、工作难度大,需要充分调动企业和地方的积极性,组织开展试点示范,建设应用场景,推广成熟技术,打造一批可复制、能推广的样板工程,带动工作全方位推进。

  此外,《指导意见》还提出,要探索具备人机协调、自然交互、自主学习功能的建筑机器人批量应用,以工厂生产和施工现场关键环节为重点,加强建筑机器人应用。

  专家表示,加大建筑机器人研发应用,有效替代人工,进行安全、高效、精确的建筑部品部件生产和施工作业,已经成为全球建筑业的关注热点。建筑机器人应用前景广阔、市场巨大。目前,我国在通用施工机械和架桥机、造楼机等智能化施工装备研发应用方面取得了显著进展,但在构配件生产、现场施工等方面,建筑机器人应用尚处于起步阶段,还没有实现大规模应用。因此,应积极推广应用建筑机器人,促进建筑业提质增效。

 

 

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