曾敏 劉捷超
【摘要】近年來(lái),新型建筑工業(yè)化以裝配式建筑為載體,取得了長(zhǎng)足的發(fā)展,大幅提升了建筑業(yè)的建造水平和建筑品質(zhì)。湖南省以裝配式建筑的信息化、數(shù)字化發(fā)展為對(duì)象,以實(shí)現(xiàn)部品部件在裝配式建筑項(xiàng)目全生命周期以及全流程的管理為目標(biāo),打造了全省統(tǒng)一的裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈智能建造平臺(tái)。本文概述了湖南省裝配式全產(chǎn)業(yè)鏈智能建造平臺(tái)的組成架構(gòu)以及主要特點(diǎn),介紹了通過(guò)智能建造平臺(tái)實(shí)現(xiàn)裝配式建筑數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的方式和方法,并通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用,闡述了在智能建造模式下的裝配式建筑數(shù)字化設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】智能建造;部品部件庫(kù);裝配式
【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.07.034
引言:
2020年7月3日住建部等13部門(mén)聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》,提出要以大力發(fā)展建筑工業(yè)化為載體,以數(shù)字化、智能化升級(jí)為動(dòng)力,推動(dòng)綠色和智能建造以及建筑工業(yè)化基礎(chǔ)共性技術(shù)和關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)應(yīng)用,大力發(fā)展裝配式建筑,加大綠色、智能建造在工程建設(shè)各環(huán)節(jié)應(yīng)用,形成涵蓋科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工、施工裝配、運(yùn)營(yíng)、管理等全產(chǎn)業(yè)鏈融合一體的智能建造產(chǎn)業(yè)體系。湖南作為全國(guó)“綠色建造試點(diǎn)省”,在發(fā)展裝配式建筑產(chǎn)業(yè)方面主動(dòng)擔(dān)當(dāng),大力推動(dòng)裝配式智能建造產(chǎn)業(yè)發(fā)展,2019年初,湖南省住建廳在湖南省人民政府的大力支持下,按照“政府引導(dǎo)、企業(yè)主導(dǎo)、統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施、成果共享”原則,整合全省產(chǎn)業(yè)基地企業(yè)和科研院所的優(yōu)勢(shì)資源,在全國(guó)率先啟動(dòng)了湖南省裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈智能建造平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱“智造平臺(tái)”)的建設(shè)工作。智造平臺(tái)將裝配式建筑技術(shù)與BIM、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新型信息技術(shù)集成融合,通過(guò)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一平臺(tái)和統(tǒng)一管理,搭建裝配式建筑全流程標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化體系,集成并打通裝配式建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工、運(yùn)維、報(bào)審、監(jiān)管全流程技術(shù)和管理,建立全省統(tǒng)一的裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈智能建造管理和服務(wù)綜合平臺(tái)。通過(guò)對(duì)于國(guó)內(nèi)外裝配式項(xiàng)目研究,建立并應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)部品部件庫(kù),能有效減少了構(gòu)件類型,降低開(kāi)模數(shù)量,降低構(gòu)件成本,取得了較好的社會(huì)、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益。以長(zhǎng)沙市為例,長(zhǎng)沙市以裝配式智能建造為載體,通過(guò)與BIM技術(shù)的融合,全市在建設(shè)領(lǐng)域大力推廣建筑信息化、數(shù)字化,通過(guò)BIM應(yīng)用的政策支持,建設(shè)工程設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度和品質(zhì)顯著提高,應(yīng)用基于BIM技術(shù)的裝配式建筑集成體系貫穿設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、檢測(cè)、運(yùn)維等各個(gè)環(huán)節(jié)。因此,整合裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈,實(shí)現(xiàn)全過(guò)程、全方位的信息化集成,是裝配式建筑發(fā)展的方向。
本文基于湖南省裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈智能建造平臺(tái)的構(gòu)成和其相應(yīng)的管理模式,論述了在智能建造模式下裝配式建筑的數(shù)字化發(fā)展方向,并通過(guò)介紹基于智造平臺(tái)進(jìn)行的BIM正向設(shè)計(jì)項(xiàng)目案例的運(yùn)用,給出了裝配式建筑如何通過(guò)數(shù)字化工具實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)以及降本增效的目的。
1、湖南省裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈智能建造平臺(tái)
智造平臺(tái)由政府側(cè)產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)平臺(tái)和企業(yè)側(cè)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用平臺(tái)兩大板塊組成。政府側(cè)平臺(tái)包括湖南省裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)部品部件庫(kù)及管理云平臺(tái)、湖南省住房城鄉(xiāng)建設(shè)科技信息平臺(tái)、裝配式建筑全過(guò)程質(zhì)量監(jiān)管和追溯平臺(tái)、裝配式產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)分析和公共服務(wù)平臺(tái),企業(yè)側(cè)平臺(tái)包括基于BIM的裝配式建筑智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)、預(yù)制構(gòu)件數(shù)字化生產(chǎn)系統(tǒng)、裝配式項(xiàng)目智慧施工管理系統(tǒng)、裝配式建筑運(yùn)維管理系統(tǒng)、EMPC項(xiàng)目全流程綜合管理平臺(tái)和裝配式鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目全生命周期數(shù)字建造平臺(tái)。形成了涵蓋裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈的智能建造體系。
通過(guò)智造平臺(tái)的建設(shè),湖南省在全國(guó)首創(chuàng)了省級(jí)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和通用部品部件標(biāo)準(zhǔn)化體系。編制了裝配式建筑數(shù)據(jù)交付標(biāo)準(zhǔn)、分類編碼標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)圖集,通過(guò)BIM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),形成貫穿產(chǎn)業(yè)鏈上下游的信息通道,實(shí)現(xiàn)了全專業(yè)、全流程的數(shù)據(jù)集成管理及多用戶操作?;诠性频臉?biāo)準(zhǔn)化部品部件庫(kù),方便全省設(shè)計(jì)單位直接選用,通過(guò)裝配式設(shè)計(jì)系統(tǒng)可優(yōu)先選取標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件,提高了構(gòu)件復(fù)用率,實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。
智造平臺(tái)首創(chuàng)了基于自主BIM技術(shù)的裝配式建筑數(shù)字化建造體系。將數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于項(xiàng)目設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、運(yùn)維、監(jiān)管各環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)了基于BIM技術(shù)的數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)控化加工、智能化施工和智慧化運(yùn)營(yíng),通過(guò)BIM記錄各階段信息數(shù)據(jù)。通過(guò)建立唯一編碼體系保證數(shù)據(jù)記錄的唯一性,發(fā)揮BIM全生命期數(shù)據(jù)共享、協(xié)同工作的優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)了不同專業(yè)和上下游之間的信息協(xié)調(diào)一致。
智造平臺(tái)采用了大量智能化技術(shù):裝配式設(shè)計(jì)系統(tǒng)可完成多專業(yè)智能建模,預(yù)制構(gòu)件智能拆分,沖突智能檢測(cè)和避讓處理;設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)接工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng),可直接驅(qū)動(dòng)各類數(shù)控加工設(shè)備,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn),生產(chǎn)流程中可根據(jù)施工進(jìn)度和生產(chǎn)線狀況實(shí)現(xiàn)優(yōu)化排產(chǎn);智能化施工系統(tǒng)結(jié)合施工管理技術(shù)和智慧工地技術(shù),可實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程優(yōu)化、吊裝及安裝模擬、拼裝校驗(yàn)等環(huán)節(jié);項(xiàng)目竣工后,將完備的建設(shè)信息資料提交業(yè)主,便于開(kāi)展建筑空間管理、設(shè)備設(shè)施管理、能耗管理、智能維修等智慧化運(yùn)維。
智造平臺(tái)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和云服務(wù)傳遞各系統(tǒng)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。與此同時(shí),湖南省住建廳已將智造平臺(tái)納入了《2020年“智慧住建”工作要點(diǎn)》,并初步實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)與湖南省工程建設(shè)項(xiàng)目審批管理系統(tǒng)、湖南省施工圖管理信息系統(tǒng)、湖南省工程項(xiàng)目動(dòng)態(tài)監(jiān)管平臺(tái)以及質(zhì)量考評(píng)系統(tǒng)對(duì)接,數(shù)據(jù)共通共享,形成了完整的智慧住建體系。
通過(guò)各類創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用,智造平臺(tái)有效解決了裝配式產(chǎn)業(yè)中的諸多“瓶頸”問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)資源的合理配置,在線化、規(guī)范化管理大幅提升行政監(jiān)管效率,標(biāo)準(zhǔn)化體系將大幅提升標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件復(fù)用率,有效降低項(xiàng)目建造成本,數(shù)字化技術(shù)將全面提升建造精度,工程精度由厘米級(jí)提升至毫米級(jí);智能化技術(shù)的應(yīng)用將大幅提升設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工效率,全生命周期質(zhì)量管理能夠最大限度地消除質(zhì)量隱患,全面打造湖南省智能建造和綠色建造新模式。
2、基于智造平臺(tái)的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法
湖南省裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈智能建造平臺(tái)對(duì)于裝配式建筑數(shù)字化設(shè)計(jì)提供了“一庫(kù)”、“二標(biāo)準(zhǔn)”以及“六圖庫(kù)”的配套設(shè)計(jì)體系,“一庫(kù)”指湖南省裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)部品部件庫(kù),裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化部品部件設(shè)計(jì)應(yīng)考慮其全生命周期,根據(jù)部品部件在建筑物所處功能和要求的不同,遵循受力合理、連接簡(jiǎn)單、施工方便、重復(fù)使用率高、易維護(hù)和更換的原則。標(biāo)準(zhǔn)部品部件庫(kù)通過(guò)對(duì)湖南省現(xiàn)有預(yù)制部品部件生產(chǎn)廠家的全方位調(diào)研,篩選了符合標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)原則的預(yù)制部品部件,形成了標(biāo)準(zhǔn)化核心庫(kù),核心庫(kù)中構(gòu)件類型主要包含疊合板、預(yù)制內(nèi)墻、預(yù)制外墻、空調(diào)板、陽(yáng)臺(tái)板、疊合梁、預(yù)制柱、樓梯共八種構(gòu)件類型。通過(guò)政府部門(mén)發(fā)布的入庫(kù)管理辦法,實(shí)現(xiàn)了以標(biāo)準(zhǔn)化為目的的部品部件庫(kù)管理模式。“二標(biāo)準(zhǔn)”指《湖南省裝配式建筑信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》以及《湖南省裝配式建筑部品部件分類編碼標(biāo)準(zhǔn)》,兩本標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)對(duì)裝配式建筑各階段建筑信息模型交付的內(nèi)容及形式進(jìn)行約定,以及對(duì)部品部件信息模型的分類和編碼,構(gòu)成了裝配式建筑應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)的底層協(xié)議。“六圖庫(kù)”指包含《桁架鋼筋混凝土疊合板(60mm厚底板)》在內(nèi)的6本湖南省裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈BIM智能建造平臺(tái)配套標(biāo)準(zhǔn)圖庫(kù)。
智造平臺(tái)為裝配式建筑的數(shù)字化設(shè)計(jì)提供了系列化的解決方案。平臺(tái)用戶通過(guò)同步標(biāo)準(zhǔn)部品部件庫(kù)中的云端標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件,為后續(xù)的拆分設(shè)計(jì)提供了數(shù)據(jù)依據(jù),導(dǎo)入符合《湖南省裝配式建筑信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》的方案模型后,通過(guò)智能拆分模塊實(shí)現(xiàn)拆分設(shè)計(jì),拆分的構(gòu)件尺寸能夠?qū)崿F(xiàn)最大程度的重復(fù)利用率,提升標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)水平。構(gòu)件通過(guò)建立的底層協(xié)議實(shí)現(xiàn)分類及編碼,以備生產(chǎn)、物流、施工、運(yùn)維等階段的數(shù)字化流通使用。平臺(tái)依據(jù)《桁架鋼筋混凝土疊合板(60mm厚底板)》等標(biāo)準(zhǔn)化圖庫(kù)可實(shí)現(xiàn)一鍵智能出圖,為施工階段提供準(zhǔn)確的作業(yè)圖紙。所有數(shù)字化設(shè)計(jì)成果在平臺(tái)可直接流轉(zhuǎn)到BIM圖審系統(tǒng),自動(dòng)生成項(xiàng)目裝配率以及標(biāo)準(zhǔn)化率等關(guān)鍵指標(biāo),實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)閉環(huán)。
3、數(shù)字化設(shè)計(jì)在項(xiàng)目中應(yīng)用
基于湖南省裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈智能建造平臺(tái)的功能和特點(diǎn),結(jié)合湖南地區(qū)政策要求,裝配式建筑的數(shù)字化設(shè)計(jì)流程可歸納如圖1所示:
以湖南某公租房項(xiàng)目為例,主要采用預(yù)制構(gòu)件為預(yù)制板和預(yù)制隔墻,本項(xiàng)目采用的數(shù)字化設(shè)計(jì)流程如下:
本項(xiàng)目在建模過(guò)程中,采用BIM正向設(shè)計(jì)理念。設(shè)計(jì)師以標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化思維,從云端標(biāo)準(zhǔn)部品部件庫(kù)下載核心庫(kù)構(gòu)件進(jìn)行組裝,旨在降低項(xiàng)目的模具攤銷成本,減少非標(biāo)構(gòu)件,提升安裝效率。平臺(tái)通過(guò)自動(dòng)優(yōu)先選取云端核心庫(kù)中標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件進(jìn)行匹配,從而實(shí)現(xiàn)“少規(guī)格,多組合”的設(shè)計(jì)目標(biāo)。通過(guò)預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化倒逼功能單元的模數(shù)化,形成經(jīng)濟(jì)效益更為優(yōu)化的裝配式建筑設(shè)計(jì)方案。
結(jié)語(yǔ):
湖南省裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈智能建造平臺(tái)的建立,為裝配式建筑的數(shù)字化設(shè)計(jì)提供了較為完備的技術(shù)保障。數(shù)字化設(shè)計(jì)模式對(duì)于裝配式建筑的效能提升具有關(guān)鍵性價(jià)值,通過(guò)基于同一智能化平臺(tái)的數(shù)字化工具應(yīng)用,形成產(chǎn)業(yè)鏈上下游的數(shù)據(jù)信息通道,滿足裝配式建筑各部品部件信息模型的信息采集、存儲(chǔ)和智能檢索,驅(qū)動(dòng)裝配式建造全過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化以及數(shù)字化應(yīng)用。數(shù)字化設(shè)計(jì)不僅僅可以提升設(shè)計(jì)效率,同時(shí)可以發(fā)揮設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)在項(xiàng)目全生命周期的主導(dǎo)作用,引導(dǎo)全產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)綜合能力的提升,打破專業(yè)間的信息壁壘,促進(jìn)裝配式建筑全流程數(shù)據(jù)共享與流動(dòng),為裝配式建筑高質(zhì)量發(fā)展提供關(guān)鍵支撐。
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作者簡(jiǎn)介:
曾敏(1988.03-),男,漢族,湖南長(zhǎng)沙人,研究生,工程師,主要從事綠色建筑、裝配式建筑行業(yè)管理工作。