裝配式建筑智能化施工技術(shù)在建筑工程施工管理中的應用

劉穩(wěn)

法正項目管理集團有限公司 山東 菏澤 274000

引言

在國家政策大力推動下，裝配式建筑迎來了快速發(fā)展時代，相比于傳統(tǒng)建筑形式，裝配式建筑可以有效解決建筑業(yè)勞動力匱乏和環(huán)境污染等問題。建筑工業(yè)化已成為未來建筑業(yè)發(fā)展的趨勢。實現(xiàn)建筑工業(yè)化，需結(jié)合數(shù)字化技術(shù)，以工業(yè)化思維研究裝配式建筑，將預制構(gòu)件作為建筑的產(chǎn)品單元，進行設計、生產(chǎn)、運輸、施工全過程的在線管理。在制造業(yè)，優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品在其生產(chǎn)過程中必然伴隨著高效的數(shù)字化設計工具、智能化的自動生產(chǎn)加工裝備以及集成化的在線協(xié)同管理平臺。裝配式建筑的預制構(gòu)件在設計、生產(chǎn)階段所需的資源也是一致的。因此，要實現(xiàn)裝配式建筑的設計智能化、生產(chǎn)自動化、運輸實時化、施工可視化的全流程數(shù)字化建設目標，就需要開發(fā)相應的智能設計軟件、自動化加工裝備以及全過程在線協(xié)同管理平臺[1]。

1 裝配式建筑是什么

現(xiàn)如今，我國建筑行業(yè)持續(xù)發(fā)展，城市建設中出現(xiàn)了一種新型建筑工程模型，即預制建筑工程模型。這種建筑模型區(qū)別于傳統(tǒng)的建筑模型，需要先將材料和設備運輸?shù)绞┕龅?，在施工場地進行混合、澆筑、砌筑等一系列的處理流程，最后完成建筑結(jié)構(gòu)的組建。這樣的施工方法會使施工周期增加，并且施工過程中的工作量也會隨之增加，工人數(shù)和機械設備等都會增加，繼而加大了工程的成本預算。裝配式建筑的設計標準比較高，因為在裝配式建筑施工過程中常常會使用通用的構(gòu)建，對這些通用構(gòu)件的質(zhì)量把控、安裝之后的成品效果都有很嚴格的要求。裝配式建筑的施工過程中，工程管理信息化十分明顯，施工所用到的構(gòu)件信息、施工過程的技術(shù)信息、施工的質(zhì)量信息等信息內(nèi)容都是通過網(wǎng)絡平臺匯總傳輸和管理的，可見工程管理信息化的程度極高，這種管理方法也讓施工過程更加的規(guī)范和科學。裝配式建筑的這種預制建筑模式十分新穎，且優(yōu)點很多，所以在如今的建筑行業(yè)當中，社會和有關(guān)建筑部門對這種模式的評價極高，在高呼聲下，裝配式建筑模式也得到了更大的推廣和應用[2]。

2 裝配式建筑的特點與優(yōu)勢

“裝配式建筑”是利用“裝配”方式進行建筑工程設計、施工，由專門單位將建筑工程中會用到的通用結(jié)構(gòu)生產(chǎn)出來，設計單位與施工單位可以結(jié)合此次建筑的具體情況預定。作為一項新的建筑施工技術(shù)，裝配式建筑諸多優(yōu)勢。①顯著提高建筑工程的效率，一方面，能夠提高施工效率，工廠式的生產(chǎn)模式是裝配式建筑工程的核心理念，這種方式將通用性的組件提前生產(chǎn)出來，不需要單獨定制，減少了因單獨定制某一構(gòu)件而造成的浪費時間現(xiàn)象，也避免了因構(gòu)件尺寸不符合施工要求而造成的返工現(xiàn)象。另一方面，能夠顯著提高管理效率，裝配式建筑使用的構(gòu)件大多數(shù)是標準化的，能夠減少設計等環(huán)節(jié)，標準化的構(gòu)件也方便對產(chǎn)品是否符合標準進行評判。②實現(xiàn)不斷優(yōu)化。裝配式建筑將構(gòu)件生產(chǎn)交由專業(yè)部門進行，隨著規(guī)模的擴大、時間的累計，其制作工藝將會更加完善，制作方法也會更加先進，構(gòu)件質(zhì)量趨于提高。③降低了資源浪費。建筑工程是一項資源消耗大的工作，施工過程中還會產(chǎn)生大量的廢水、廢氣，嚴重影響大氣環(huán)境，要建設美麗中國，就必須使用集約的建造方式，減少資源浪費[3]。

3 建筑工程施工環(huán)節(jié)引入弱電智能化系統(tǒng)的影響因素

3.1 計算機技術(shù)帶來的影響

計算機技術(shù)是現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展的核心基礎(chǔ)，計算機技術(shù)的發(fā)展改變了人們的日常工作以及日常生活，弱電系統(tǒng)的功能性與實質(zhì)性也因此發(fā)生轉(zhuǎn)變。應用計算機技術(shù)后，弱電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢逐漸呈現(xiàn)數(shù)字化、智能化、微型化等發(fā)展特點，運用計算機技術(shù)進行弱電系統(tǒng)管理可以顯著提升弱電系統(tǒng)的服務效果以及穩(wěn)定性，使弱電系統(tǒng)的優(yōu)勢可以在建筑工程中徹底發(fā)揮出來。

3.2 BIM設計成本高、效率低裝配式建筑相比于傳統(tǒng)建筑增加了構(gòu)件深化設計環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)設計工作量大、設計精度要求高，制圖工作量大

傳統(tǒng)的二維CAD輔助設計很難完成快速設計，圖紙質(zhì)量也難以保證，因此在深化設計階段采用BIM技術(shù)已經(jīng)成為大多數(shù)深化設計團隊的首選。但是現(xiàn)階段深化設計軟件存在兩個問題：首先，軟件智能化程度不足，建模階段無法與前端設計數(shù)據(jù)對接自動生成模型，翻模工作量巨大。設計階段預制構(gòu)件的拆分和配筋大部分以手動設計為主，設計工作量大。相比二維設計，三維設計的設計工作量本就有所增加，若軟件的智能化程度再不足，將會嚴重影響設計效率；其次，軟件本土化程度低，目前深化設計階段常用的BIM設計軟件以國外軟件為主，例如：Planbar、Tekla等，其圖形處理能力等軟件功能的完善程度是國產(chǎn)軟件無法比擬的。但高昂的價格、設計規(guī)范、制圖標準與國內(nèi)不符也成為其難以廣泛應用的屏障[4]。

3.3 現(xiàn)代化通信技術(shù)帶來的影響

信息傳輸是弱電系統(tǒng)中極其關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，現(xiàn)代化通信技術(shù)與弱電系統(tǒng)的信息傳輸環(huán)節(jié)極為吻合。合理地引入現(xiàn)代化通信技術(shù)可以為弱電系統(tǒng)的信息傳輸功能帶來一定保障，確保工程信息可以安全傳送，是各個施工單位可以第一時間掌握施工的各種要點以及工程管控環(huán)節(jié)有效方式。隨著現(xiàn)代化通信技術(shù)不斷優(yōu)化與升級，在建筑工程中的應用愈發(fā)頻繁，為弱電智能化系統(tǒng)發(fā)展帶來了極大的助力[5]。

4 裝配式建筑智能施工技術(shù)在建筑工程施工管理中的應用

實現(xiàn)裝配式建筑與智能化施工技術(shù)的融合是我國建筑行業(yè)未來的發(fā)展趨勢，但是，作為一項宏大的工程，要實現(xiàn)二者的融合絕非一日之功，必須從多方面入手，多角度切入。本文認為，推進裝配式建筑智能施工技術(shù)在建筑工程施工管理中的應用可以從如下途徑入手。

4.1 提高構(gòu)件精準程度，確保建筑工程的連貫性

在裝配式建筑中，會使用到大量構(gòu)件，例如，陽臺、樓梯、門窗等，在這些構(gòu)件拆分的過程中，可以借助BIM技術(shù)可視化以及可模擬的優(yōu)勢。首先，單個外墻構(gòu)件的幾何屬性經(jīng)過可視化分析，可以對預制外墻板的類型數(shù)量進行優(yōu)化，減少預制構(gòu)件的類型和數(shù)量。其次，通過BIM技術(shù)精確掌握本次施工需要運用到的構(gòu)件尺寸，并在已有設計模型的基礎(chǔ)上，不斷優(yōu)化建筑設計，合理匹配各構(gòu)件，確保建筑工程的連貫性[6]。

4.2 儲存和運送預制構(gòu)件的注意要點

預制構(gòu)件的存放方式有著規(guī)定的要求，堆垛架是剪力墻堆垛和存放的基本配置要求，這就需要在預制作堆垛架的時候，保障它的最大承載力。PC墻板不能作為建筑物的高效支撐面，這種墻板外墻的側(cè)向度太低，所以必須要高效保護并且合理存放施工所需的預制構(gòu)件，這樣才能使PC剪力墻的質(zhì)量得到提高；關(guān)于預制構(gòu)件的運送，在運輸預制構(gòu)件的時候，由于諸多外界因素的影響，預制構(gòu)件很容易和載放預制構(gòu)件的運輸工具發(fā)生摩擦碰撞，便會造成預制構(gòu)件大小不同并且無法預料的損壞情況，這就需要我們特殊注意對預制構(gòu)件的運輸問題。正常情況下，供應商和安裝預制構(gòu)件的具體位置有著一定的距離，為了把運送預制構(gòu)件過程中的磨損情況降到最低，應該提前了解實際的運輸環(huán)境和路況，例如路線距離、地理位置、天氣情況等，選擇最適宜、最優(yōu)化的運輸路線，以最大化降低預制構(gòu)件的運輸損壞程度[7]。

4.3 搭建實驗平臺

智能技術(shù)在智能建筑中的應用具有一定的節(jié)能效果，為了驗證該效果，因此，需要設計實驗進行驗證。選擇一個園區(qū)，在樓宇設備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）中安裝電能表、水表、熱量表、制冷表與園區(qū)內(nèi)的樓宇相連，實現(xiàn)對供配電監(jiān)控子系統(tǒng)、供水系統(tǒng)等樓宇設備的集中監(jiān)控、對子系統(tǒng)進行分別監(jiān)測控制，實現(xiàn)對該實驗樓宇的數(shù)據(jù)集中監(jiān)測管理及分管監(jiān)測管理，這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以通過BAS服務器整合直接匯總到能源管理平臺，而某一些測量點不受BAS監(jiān)控可以通過后期云平臺統(tǒng)計。之后將在能源管理系統(tǒng)的感知層添加和安裝測量儀器。將BAS現(xiàn)有數(shù)據(jù)和新增傳感硬件數(shù)據(jù)上傳到物聯(lián)網(wǎng)同步能源管理平臺，發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)能源管理整合服務，將整合資源歸屬到更高層級的能源管理單位，為資源節(jié)約計量和能源審計提供扎實的數(shù)據(jù)分析，推動建筑節(jié)能管理和優(yōu)勢建筑節(jié)能改造[8]。

4.4 安防智能化系統(tǒng)

建筑工程中的安防系統(tǒng)主要安裝在建筑工程的內(nèi)部或建筑工程的周圍，引入安防智能化系統(tǒng)后，安防保障工作的效率得到顯著提升，為安防自動化系統(tǒng)的應用效率帶來了極大保障，逐漸成為建筑工程當中必不可少的技術(shù)之一。在整體建筑周圍的外部，引入紅外線探測系統(tǒng)可以將進入監(jiān)測范圍內(nèi)的人與物體通過智能化傳輸?shù)姆绞剑瑐鬟f到控制室，再由控制室進行命令傳達給安保人員前往查看情況。閉路監(jiān)控則在小區(qū)單元門以及小區(qū)入口進行記錄，將出入人員的相關(guān)情況進行實時錄制，產(chǎn)生威懾作用。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的高速發(fā)展，較多高檔小區(qū)引入了弱電防護系統(tǒng)，可以通過電網(wǎng)阻隔系統(tǒng)將部分外來人員阻隔在外，限制部分強行進入小區(qū)的人員，為安保人員的到來提供充足的時間[9]。

4.5 推進集成化，實現(xiàn)多方協(xié)同參與

裝配式建筑會涉及多個參與方，包括供應商、設計單位、施工單位、政府部門、業(yè)主等，各個參與方都會對建筑物提出不同的要求，在把握各方需求的基礎(chǔ)上，達成相同的目標是影響設計施工的關(guān)鍵因素，在裝配式建筑工程中，因構(gòu)件不符合建筑要求、施工問題需要各方協(xié)商參與解決等問題造成工期延長的現(xiàn)象并不少見，生產(chǎn)過程一體化可以加強各方的溝通與交流，打造“設計——生產(chǎn)——施工”一體化，可以采用集成化交付模式，推進建筑流程穩(wěn)步推移。此外，要實現(xiàn)應用系統(tǒng)一體化，包括應用系統(tǒng)使用單點登錄、應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)多應用共享、支持多參與方協(xié)同工作等[10]。

5 結(jié)束語

建筑工程項目與弱電智能化系統(tǒng)極為契合，二者之間具有諸多互通之處。相關(guān)工作人員可以通過樓宇智能化系統(tǒng)、辦公智能化管理系統(tǒng)、通信智能化系統(tǒng)、安防智能化系統(tǒng)、自動化防雷系統(tǒng)、自動化模塊連接系統(tǒng)開展弱電智能化新系統(tǒng)應用工作，為建筑工程項目發(fā)展奠定堅實穩(wěn)固的基礎(chǔ)。同時，為推進裝配式建筑的普遍應用，應大力發(fā)展智能化施工技術(shù)，加強對現(xiàn)代技術(shù)的研究與實踐，從提高構(gòu)件精準程度，確保建筑工程的連貫性、推進集成化，實現(xiàn)多方協(xié)同參與、發(fā)展智能化，大量采用智能機器人等方面做起。希望本文提及的上述觀念與措施能夠在實踐中發(fā)揮一定作用，為提高我國建筑水平提供一定思路。