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数字化技术在装配式建筑设计、生产、施工全过程中的应用——以国家合成生物技术创新中心项目为例 1引言随着建筑行业数字化的转型升级，装配式建筑正在向智能建造与建筑工业化方向发展。政府发布多项政策鼓励建筑行业跨界融合，协同创新，通过数字化手段，对建筑全生命期进行可视化、可追踪的多方位在线管理，实现建筑业全面转型升级。其中，2020年住建部联合十三部委发布《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》（建市〔2020〕60号）中特别指出：“加快推动新一代信息技术与建筑工业化技术协同发展，在建造全过程加大建筑信息模型（BIM）、互联网、物联网、大数据、云计算、移动通信、人工智能、区块链等新技术的集成与创新应用。研发自主知识产权的系统性软件与数据平台、集成建造平台。推进工业互联网平台在建筑领域的融合应用，建设建筑产业互联网平台，开发面向建筑领域的应用程序。”本文深入挖掘数字化技术在装配式混凝土结构设计、生产、运输、施工全过程的应用，为数字化技术在建筑业的应用提供项目实例，构建数字化设计、自动化生产、智能化建造的应用思路。探索基于信息化平台的全周期、全要素、全角色的在线协同管理模式，有助于智能建造与建筑工业化的协同发展。2装配式建筑数字化应用难点深化设计软件智能化程度低，导致数据源缺失。预制构件设计需考虑构件尺寸、钢筋碰撞、机电预留预埋件、施工吊装埋件等多方面因素，对设计的精细度要求较高，且图纸量较大。因此采用传统的CAD二维制图方式难以满足设计要求。而BIM深化设计软件智能化程度不足，导致预制构件拆分、深化、制图等设计过程存在大量调整模型工作，设计效率未有显著提升，使此类三维深化设计软件在市场上推广难，应用率低。从而导致设计阶段信息模型数据的缺失，影响生产、施工环节数字化技术的应用。装备自动化程度低，无法实现数据驱动生产。除部分国外预制构件生产线拥有自动化生产装备和控制管理系统外，国产预制构件生产线少有具备自动化生产能力的装备，且能实现数据驱动生产的更是寥寥无几。在此背景下，预制构件依旧采用工厂人工加工生产的方式，对上游设计数据的要求也仅限于预制构件深化图图和BOM清单，对BIM模型数据需求不高也成为数字化全流程应用的阻力。各阶段数据不互通，且缺少统一的在线管理平台。各参与方采用自有的协同管理平台，未基于统一的信息模型进行管理，数据在传递和应用过程中存在丢失或不对应等情况，设计、生产、施工数据严重脱节，影响整体工作效率。最终影响预制构件的生产、施工质量，降低装配式建筑的品质。3.项目概况3.1 项目简介国家合成生物技术创新中心核心研发基地项目位于天津市滨海新区天津港保税区空港经济区津滨保（挂）2018-16号地块，总用地面积8.4万㎡，总建筑面积为17.7万㎡。采用装配式混凝土预制构件的建筑为配套服务区的新建公寓部分，应用面积2.6万㎡。3.2 项目特点本项目是装配式建筑混凝土预制构件基于平台全流程数字化应用的典型示范性工程案例。数字化技术的应用分为四个方面，智能化深化设计、自动化生产加工、可视化施工管理、信息化在线协同。针对预制构件的设计、生产、运输和施工及数据管理等环节提供数字化产品和平台。主要应用流程包括采用创新的装配式结构技术，通过定制化的智能深化设计软件完成预制构件设计，生成图纸、清单、加工数据。数据上传至协同平台，与项目计划关联，进行统一的数据管理和传递。工厂接收设计数据后根据项目进度和要货计划进行预制构件合理化生产排产，构件的运输与进场施工采用移动端与WEB端结合的方式进行可视化跟踪管理，确保构件各环节数据留存在平台上，后期可追踪查证。通过上述全流程数字化应用以便达到提高预制构件设计、生产效率，缩短施工周期，降低综合成本，数字孪生交付等目标。全流程应用图示见图2。4.设计阶段应用4.1装配式建筑创新结构技术应用本项目采用装配整体式钢筋焊接网叠合混凝土结构技术（简称：SPCS），相比传统的装配式结构技术更适合建筑工业化，其创新点一是竖向结构采用空腔构件重量轻易运输；二是构件四周不出筋，利于生产、运输、施工；三是构件内部及现浇段采用机械焊接钢筋笼生产效率高；四是空腔构件内部、空腔构件间采用整体现浇混凝土，安全性能好，防水性强。SPCS技术示意见图3.4.2智能深化设计软件应用设计是数字化全流程应用的数据源头，应采用基于BIM技术的进深化设计工具以保障数据的完整性和准确性。本项目采用基于PKPM-BIM平台研发的针对SPCS结构技术的智能深化设计软件（简称：SPCS+PKPM）。本软件特点一是国产设计软件，从底层图形引擎到BIM平台均采用国产技术，解决被国外软件市场垄断和图形技术“卡脖子”等问题。国产化是未来的发展趋势，可避免数据外漏，有益于国家信息