三一筑工成功打造長沙首個智能建造示范項目

2024年01月23日

在當(dāng)今快速發(fā)展的科技與經(jīng)濟背景下，智能建造已經(jīng)成為建筑行業(yè)的重要發(fā)展方向。智能建造以其高效、精確、環(huán)保的特點，為建筑行業(yè)注入了新的活力，并將在未來發(fā)揮更加重要的作用。

2022年10月25日, 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于公布智能建造試點城市的通知》，決定將長沙市等24個市區(qū)列為智能建造試點城市。

2023年4月，長沙市人民政府辦公廳印發(fā)《關(guān)于推動智能建造與新型建筑工業(yè)化協(xié)同綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展行動方案》，明確了長沙市發(fā)展智能建造的指導(dǎo)思想、基本原則、重點任務(wù)。

為了響應(yīng)智能建造發(fā)展的時代浪潮和國家號召，推動中國建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，三一筑工一直致力于共筑智能建造新生態(tài)發(fā)展，并于2024年年初成功打造了長沙首個智能建造示范項目——云谷嘉苑項目，并完成了驗收交房。

圖為云谷嘉苑項目驗收交房

云谷嘉苑項目總建筑面積約24萬平方米，其中地下室建筑面積5.1萬平方米。項目首期建筑面積7.1萬平方米，包含4棟高層及2棟多層，其中4棟高層均采用SPCS裝配式建造體系，且裝配率高達64.4%。該項目云谷嘉苑項目鳥瞰圖詳見圖1。

圖1 云谷嘉苑項目鳥瞰圖

本項目在建筑工業(yè)化應(yīng)用方面，采用裝配式建筑方式進行建造，其構(gòu)件類型包含預(yù)制地下室空腔外墻、地下室空腔柱、地上空腔墻等，其中最重的空腔墻重量達4.53t，長度有6.6m，SPCS預(yù)制構(gòu)件布置圖詳見圖2。

圖2 SPCS預(yù)制構(gòu)件布置圖

在高裝配率的基礎(chǔ)上，本項目按照三一筑工編制的全過程智能建造方案，全面實施智能建造全場景，包含投資與策劃、規(guī)劃與設(shè)計、生產(chǎn)與采購、施工與交付、運營與消納五大階段。應(yīng)用筑享云平臺，基于信息共享、數(shù)據(jù)驅(qū)動、業(yè)務(wù)協(xié)同、交易撮合的平臺能力，實現(xiàn)項目全生命周期相關(guān)角色、相關(guān)要素在線協(xié)同，實時動態(tài)全局最優(yōu)。接下來我們依次詳細介紹智能建造場景五大階段。

投資與策劃階段

本項目基于三一筑工自主研發(fā)的筑享云平臺，邀請項目各相關(guān)方，應(yīng)用SPCP/D項目計劃與數(shù)據(jù)管理模塊（見圖3），在線協(xié)同編制項目計劃，任務(wù)實時溝通，同時對項目全過程文檔和數(shù)據(jù)實時進行管理，并對項目數(shù)據(jù)進行多層級看板分析，動態(tài)反饋，實時預(yù)警，助力項目全生命周期投資決策、平臺策劃。

圖3 筑享云SPCP/D項目計劃與數(shù)據(jù)管理模塊

規(guī)劃與設(shè)計階段

本項目基于筑享云平臺，依次按照平臺線上計劃驅(qū)動、項目線下本地設(shè)計、設(shè)計數(shù)據(jù)平臺交換、設(shè)計成果動態(tài)評審的方式進行定制設(shè)計和全程仿真。

在技術(shù)體系選型上，本項目采用SPCS技術(shù)路線，即“空腔墻柱+等效異構(gòu)+工模夾具+面內(nèi)作業(yè)”。

其中空腔墻柱是指采用SPCS空腔墻或SPCS空腔柱，減少現(xiàn)場綁鋼筋、支模板等工作量。空腔墻柱的構(gòu)件形式詳見圖4。

（a）空腔墻

（b）空墻柱

圖4 空腔墻柱示意圖

等效異構(gòu)是指采用受力性能等同現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的連接方式進行結(jié)構(gòu)組合，保證結(jié)構(gòu)整體安全。連接方式詳見圖5。

（a）空腔墻

（b）空墻柱

圖5 等效異構(gòu)示意圖

工模夾具是指采用與SPCS結(jié)構(gòu)技術(shù)配套的工模技術(shù)體系。

面內(nèi)作業(yè)是指采用SPCS預(yù)制外墻，匹配相應(yīng)安全措施，可免去外腳手架搭設(shè)，實現(xiàn)安全高效施工。其中工模技術(shù)和面內(nèi)作業(yè)相關(guān)技術(shù)措施詳見圖6。

圖6 工模夾具與面內(nèi)作業(yè)技術(shù)

在技術(shù)路線的基礎(chǔ)上，本項目綜合應(yīng)用預(yù)制梁、端部暗柱一體化、保溫裝飾一體、飄窗裝配、構(gòu)件內(nèi)框工廠封堵、定型模具澆節(jié)點、墻板減重、地下室板預(yù)制、地下室梁預(yù)制、地下室柱預(yù)制、地下室外墻預(yù)制等一系列創(chuàng)新成果（見圖7），規(guī)避了套筒灌漿實心墻體系對中難、灌漿難、檢測難、防水難等一系列痛點問題，實現(xiàn)了大眾化建筑“結(jié)構(gòu)安全好快省”的目標。

圖7 SPCS技術(shù)體系創(chuàng)新成果

在設(shè)計工具方面，采用P/N/R+SPCS等正向BIM設(shè)計軟件，解決行業(yè)BIM設(shè)計協(xié)同難、設(shè)計質(zhì)量差、設(shè)計效率低等痛點，實現(xiàn)自動拆分、智能深化、一鍵圖表等多項功能，讓建筑設(shè)計更好更快更輕松，設(shè)計效率較傳統(tǒng)深化設(shè)計軟件提升40%以上。同時正向設(shè)計軟件一鍵輸出的模型數(shù)據(jù)可驅(qū)動燈塔工廠智能裝備，實現(xiàn)PC構(gòu)件智能化生產(chǎn)，進一步實現(xiàn)設(shè)計驅(qū)動全場景，詳見圖8。

圖8 設(shè)計軟件驅(qū)動全場景

生產(chǎn)階段

三一筑工自主研發(fā)的SPCI工業(yè)軟件智能解析BIM設(shè)計數(shù)據(jù)，拉動筑享云平臺的計劃數(shù)據(jù)，完成自動拼模，并形成以模臺為單位的生產(chǎn)任務(wù)，按照工藝路徑數(shù)據(jù)驅(qū)動拆布模機器人、劃線涂油一體機和視覺質(zhì)檢、智能布料、翻轉(zhuǎn)合模、堆養(yǎng)等裝備，實時聯(lián)動智能鋼筋、智能攪拌站，實現(xiàn)各類鋼筋與混凝土的協(xié)同自動化生產(chǎn)，滿足裝配式部品部件JIT生產(chǎn)，模臺利用率和產(chǎn)量較傳統(tǒng)PC生產(chǎn)線提升50%，整線用工人數(shù)降低60%，生產(chǎn)節(jié)拍8-10min。（見圖9）。

圖9 SPCI驅(qū)動智能化設(shè)備，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)

在構(gòu)件管理方面，工廠利用PCM構(gòu)件管理系統(tǒng)，基于一件一碼的構(gòu)件清單，根據(jù)施工現(xiàn)場要貨需求，倒排生產(chǎn)計劃、運輸計劃，對項目訂單、構(gòu)件生產(chǎn)、庫存、發(fā)運進行全過程的管理和跟蹤，使構(gòu)件生產(chǎn)過程可控，交付進展可視，并確保生產(chǎn)與施工進度的精確銜接，實現(xiàn)計劃驅(qū)動。PCM一件一碼管控流程詳見圖10。

圖10 PCM構(gòu)件管理系統(tǒng)管控流程

此外，三一筑工自主研發(fā)的數(shù)字工廠駕駛艙，可鎖定“人機料法環(huán)”要素指標和QCDS成效指標，做到工廠生產(chǎn)運營“一屏掌控天下”，詳見圖11。

圖11 數(shù)字工廠駕駛艙

施工與交付階段

PC構(gòu)件到場后，現(xiàn)場施工人員通過PCM施工端掃碼驗收（詳見圖12）。驗收通過后，技術(shù)人員運用PCM施工端，掃碼吊裝。平臺自動記錄吊裝狀態(tài)，并關(guān)聯(lián)至BIM模型，直觀展示構(gòu)件安裝情況。

圖 12 PCM施工端掃碼驗收

在裝配式施工階段，本項目在地下室階段采用了地下室空腔外墻（詳見圖13），實現(xiàn)了高效安裝和防水，同時采用空腔柱（詳見圖14），大幅減少綁鋼筋、支模版、搭腳手架，地下施工速度整體提速50%以上。

圖13 地下SPCS空腔外墻應(yīng)用

圖14 地下SPCS空腔柱應(yīng)用

在地上結(jié)構(gòu)階段，本項目應(yīng)用SPCS空腔墻（詳見圖15），再配合工模夾具和面內(nèi)作業(yè)，在大幅減少綁鋼筋、支模版、搭腳手架的基礎(chǔ)上，進一步提高工效和施工安全性。構(gòu)件空腔內(nèi)澆筑同質(zhì)混凝土并振搗，形成連續(xù)整體，等同現(xiàn)澆，結(jié)構(gòu)安全不漏水。整個施工過程，可減少現(xiàn)場作業(yè)人員40%以上，并實現(xiàn)4-5天一層施工速度。

圖15 地上SPCS空腔墻應(yīng)用

在工程機械應(yīng)用方面，本項目采用全球建機三強三一集團旗下多款智能化電動化工程機械系列，包括土石方機械系列、路面機械系列、混凝土機械系列、樁工機械系列、起重機械系列、三一重卡系列等（詳見圖16），實現(xiàn)了低碳化、少人化施工。目前三一集團電動化工程機械達30多款，在行業(yè)內(nèi)率先全面打通“單機智能化-機群智能化-智慧施工”技術(shù)路徑，低碳化、智能化創(chuàng)新成果不斷，市場地位遙遙領(lǐng)先。