面向装配式建筑智能建造的思考与实践

曹海涛

（中铁四局集团安徽工程监理有限公司，安徽合肥 230023）

针对装配式建筑进行智能建造，能够提高生产效率，减少能耗，降低污染排放量，实现对生态环境的合理保护。文章简述装配式建筑与建筑智能改造，对装配式建筑智能建造采用的技术和实践应用进行分析，以期促进装配式建筑智能建造的进一步发展。

1 建筑智能建造与装配式建筑概述

1.1 建筑智能建造

装配式建筑智能建造涉及大量环节，进行数字化设计、建造时需要对大数据、互联网、BIM等各种先进技术进行应用，实现对装配式建筑产业链数据集成，为整个建筑建造提供强有力的支持，促进我国装配式建筑行业健康发展，实现装配式建筑智能化建造。

1.2 装配式建筑

近几年，我国建筑行业飞速发展，各种先进技术均被合理地应用在建筑工程中，在装配式建筑建造中，建筑构件能够被分批制造，提高建造效率。在建筑工程建造中，只需要将预制好的建筑构件运输到施工场地，由工作人员装配预制构件[1]。

早期的装配式建筑外形较为单一，随着技术不断成熟，对装配式建筑的具体设计进行了改进，提高设计的多样性与灵活性，使装配式建筑的形式更多样丰富，满足人们对装配式建筑在外观、性能等多个方面的需求[2]。

与传统建筑相比，装配式建筑高度工厂化施工，标准化、机械化、智能化、信息化以及流水线式生产，节省了大量劳动力，可以缓解建筑市场劳动力不足问题，节省劳动力成本，预制成型观感美观。装配式建造可以缩短施工周期25%～30%，节约水约50%，节约木材约80%，减少建筑垃圾70%，显著降低施工粉尘和噪声污染[3]。

大量材料在预制成型后运送至施工现场，对施工场地道路标准的要求较高；增加了大量的吊装作业，对运输和吊装作业的要求较高；较多墙柱通过预留插筋对接，对定位精度要求高，安装简支梁配筋，钢筋用量增加30%。

2 装配式建筑智能建造采用的技术

（1）机器人技术。

自主研发机器人控制系统，搭配简单易用的图形化操作界面，可以控制各种特种建筑机器人进行操作。图形化界面易操作，支持外部轴与工具套装，可以自定义机器人+外部轴+工具+移动平台方案，应用该方案可以提高施工效率和建筑工程质量，减少由施工人员操作不合理引起的问题[4]。

此外，装配式建筑工程中采用的固建机器人中，具有许多处于研发阶段或应用在工地上的全新技术，对我国装配式建筑建造智能化发展起到推动作用，为了进一步提高固建机器人性能，发挥其作用，应加强对新技术的研究。

（2）大数据和区域块。

应用大数据可以适当优化生产工艺和流程，进一步提高装配式建筑工程施工效率。采用区块链技术可以对移动设备进行应用，完成装配式建筑工程建造涉及的各项设配租赁、合同签订等各项内容。采用大数据和区域块技术能够大幅度缩短装配式建筑工程建造工期，在确保装配式建筑工程质量基础上，在工期内竣工，提高经济效益。

（3）智能生产线。

装配式建筑工程建造过程中，需要生产大量的预制构件，为了能够以较高标准和精度完成预制构件建造，需要使用智能生产线。智能生产线生产预制构件流程为输入数据、形成BIM模型、智能加工、形成预制构件。

3 智能化建造装配式建筑的实践分析

为了解决装配建筑在发展过程中遇到的各项问题，应在建筑行业发展过程中适当融入工业化思维。为了解决数字化技术应用在预制构件生产中存在的问题，应加强智能化技术在装配式建筑中的应用。

成型钢筋笼如图1所示。

图1 成型钢筋笼

（1）结构技术。

研发一套与建筑工业化发展相符的装配式结构技术体系，使用该体系可以满足工厂自动化生产需求，更好地完成现场吊装作业，提高建筑工程整体防水性。

①应用机械焊接钢筋网片构造墙板，构造时，端部不需要露筋，能够实现自动化、工业化生产，降低人工投入量，提高经济效益。

②整个系统在施工中采用可靠性高的搭接方式完成连接，质量高，作业安全可靠[5]。

③边缘构件范围内应用成型钢筋笼，大幅度降低现场施工量以及交叉作业量，提高施工作业开展的便捷性。

④采取整体方式对竖向构件连接点和内核进行浇筑，提高结构整体性，解决装配式建筑工程竣工后的防水性能、容易开裂等质量问题。

（2）深化设计软件。

依据结构体系特点，结合预制构件深化设计流程，设计一种智能化良好、能够深化的设计软件。使用设计软件可以使构件设计满足需求，为构件生产提供精准的加工数据，为后续生产作业开展提供数据支持。经过深化后的软件具备创建预制构件模型、设计拆分方案、构件配筋、检查钢筋碰撞情况等功能。相关工作人员应检查深化后的设计软件是否可以满足应用需求，其功能无法满足应用需求时，对其进行再次深化，直至设计软件能够满足应用需求。

（3）生产管理系统。

将设计软件生产的加工数据合理导入工厂管理系统。

生产管理系统的运行流程如图2所示。

图2 生产管理系统运行流程

（4）数字施工现场。

应用云技术、物联网技术，打造数字施工现场，在线对施工现场采用的料、机、人以及作业环境等各项内容进行管理，提高施工质量和效率。

①自动抓取关键数据，及时反映项目进度情况以及构件安装数据。

②精准显示项目的各项信息和钢筋、混凝土等材料进入施工现场的进场情况以及库存情况和安装质量。

③反应施工现场人员情况，能够通过系统显示施工方、建造方情况。

④在线显示施工现场应用的塔吊在线情况和作业效率。

⑤滚动播放相关公告和通知。

（5）生产系统及装备。

生产管理系统（SPCI）主要面向PC构件厂使用，以一件一码构件清单为基础，针对项目订单、生产构件、库存、运输进行全程全面固管理与跟踪，实现对构件的合理生产与控制，使装配式建筑摆脱传统手工方式施工，实现智能化建造。

（6）协同管理平台。

协同管理平台是数据装配式建筑工程建造的管理中心，能够将装配式建筑建造过程中涉及的设计、生产、施工等各项内容使用云端化方式管理，在线完成全要素、全角色、全周期管理。应用协同管理平台可以强化各个专业的协同作业，有效减少设计过程中出现的错、碰、漏等问题，提高设计质量和效率，降低成本。实现多方在线协同、项目在线管理以及智能化设计，为装配式建筑设计提供一个合理协同模式。

4 装配式建筑智能建造发展方向

装配式建筑智能建造逐渐朝着精细化方向发展。近几年，我国建筑企业加强了对装配式技术的研究，相关企业的数量不断增多，各项技术变得更成熟，全国各地装配式建筑面积不断扩大，可以提供良好、舒适的居住与工作空间。我国装配式建筑工程构建质量达到较高水平，甚至部分企业已经处于世界顶尖行列。

随着人们对装配式建筑技术研究的不断深入，信息化与工业化融合，促进了装配式建筑行业发展，改变了相关工作人员管理思维，使劳动密集型朝着精细化方向发展。进行装配式建筑项目安全技术交底时，应合理应用VR技术和AR技术，利用VR眼镜能够直接、精准观测施工现场各项技术节点、安全提示，合理应用沉浸式体验，让工作人员全面、精准掌握安全技术交底作业，确保施工顺利、安全进行。

5 结语

随着建筑行业的飞速发展，建筑工程建造实现工业化，相关人员应提高对建筑工程建造的研究，采取工业化方式对装配式建筑预制构件进行生产，合理应用智能化思维和技术对建筑行业进行适当转型升级。应从技术角度对问题进行探究，研发合理的装配式结构体系、智能化BIM技术工具，通过不同途径促进建筑行业稳定发展。