摘 要：本文旨在探討智能建造技術(shù)在裝配式建筑中的應用及其發(fā)展前景，分析其在設計、生產(chǎn)、施工及運維階段的具體實現(xiàn)方式。研究采用文獻綜述與案例分析相結(jié)合的方法，重點分析了BIM技術(shù)、數(shù)字孿生、智能生產(chǎn)線、機器人安裝及大數(shù)據(jù)分析在裝配式建筑中的應用實踐。結(jié)果表明，智能建造技術(shù)顯著提升了裝配式建筑的設計精度、生產(chǎn)效率、施工質(zhì)量和運維效果，同時推動了建筑行業(yè)的數(shù)字化與綠色化轉(zhuǎn)型。研究進一步提出了加強技術(shù)研發(fā)、構(gòu)建人才培養(yǎng)體系和完善數(shù)據(jù)共享機制的建議，為智能建造技術(shù)的推廣與應用提供了參考。本文分析表明，智能建造技術(shù)對裝配式建筑的高效、可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：智能建造技術(shù)；裝配式建筑；BIM技術(shù)；數(shù)字孿生

1 前言

裝配式建筑作為建筑行業(yè)的一次深刻變革，以其高效、環(huán)保和節(jié)能的特性得到了廣泛關(guān)注。而智能建造技術(shù)的迅猛發(fā)展，為裝配式建筑提供了全新的發(fā)展路徑。智能建造技術(shù)涵蓋了從建筑設計到運維管理的全過程，通過數(shù)字化、信息化和自動化技術(shù)的融合，為裝配式建筑提供了高效、安全和精確的支持。本文從智能建造技術(shù)的概述入手，深入探討其在裝配式建筑中的具體應用，并提出相應的發(fā)展建議，以期為建筑行業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型提供參考。

2裝配式建筑與智能建造技術(shù)概述

裝配式建筑系指在工廠預先制造建筑構(gòu)件，然后運送至工地進行組裝的建造方式，與傳統(tǒng)建筑相較，展現(xiàn)出工期緊湊、資源節(jié)省和污染低等顯著特點。然而，其設計難度、生產(chǎn)精確度及施工協(xié)同性對技術(shù)水平要求甚高，為智能建造技術(shù)拓展了應用領(lǐng)域。

智能建造技術(shù)構(gòu)成建筑行業(yè)智能化進程的關(guān)鍵，涉及BIM技術(shù)、數(shù)字孿生、機器化施工、數(shù)據(jù)化分析等領(lǐng)域。該技術(shù)依托數(shù)字化與智能化途徑，提高了裝配式建筑在規(guī)劃、生產(chǎn)、建設及維護各環(huán)節(jié)的效能與品質(zhì)。

3智能建造技術(shù)在裝配式建筑中的具體應用

3.1建筑設計階段的數(shù)字化與信息化應用

3.1.1基于BIM技術(shù)的協(xié)同設計

BIM技術(shù)借助三維模型和信息整合，將裝配式建筑設計的關(guān)鍵信息匯聚至一個高效率的信息平臺。在建筑方案設計階段，BIM可處理大量數(shù)據(jù)，在建筑構(gòu)造與管道配置方面，每個立方米模型可容納超過五萬項設計參數(shù)，詳細闡述材料特性、節(jié)點尺度、接口聯(lián)接等要素。BIM模型實現(xiàn)了與超20種設計及施工軟件的無障礙連接，保障數(shù)據(jù)在多主體協(xié)作過程中的一致性與完整性。

在大型預制建筑項目中，BIM模型數(shù)據(jù)量通常超過500 GB，包含三維空間模型、四維時間序列信息及五維成本預算資料。BIM技術(shù)中的核心應用之一為碰撞檢測功能，可對復雜建筑體系中的超200萬個獨立構(gòu)件進行交互性分析，識別潛在矛盾并提出改進策略，因此可防止施工過程中的重復作業(yè)問題。

BIM技術(shù)擁有實時更新功能，在方案設計階段可靈活嵌入建筑性能指標（如光照、空氣流通或承載分布），調(diào)整設計策略。BIM技術(shù)通過綜合如此龐雜的數(shù)據(jù)，大幅增強了裝配式建筑設計的準確性與作業(yè)速度，為項目順利開展奠定了穩(wěn)固基礎。

3.1.2智能生產(chǎn)線與預制構(gòu)件制造

智能生產(chǎn)線在裝配式建筑預制構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)中扮演著至關(guān)重要的技術(shù)角色，擁有卓越的自動化數(shù)據(jù)信息處理功能。在生產(chǎn)過程中，單一智能生產(chǎn)線每小時可處理800個預制構(gòu)件的生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)，并且能夠?qū)崟r生成超過100萬條細致的加工指令，適用于鋼筋切割、混凝土澆筑等作業(yè)。系統(tǒng)內(nèi)設的高精度傳感器保障了生產(chǎn)環(huán)節(jié)的精確度，鋼筋切割精度可達0.1毫米，混凝土澆筑體積偏差未超過0.5%[1]。

自動化控制系統(tǒng)可在24小時內(nèi)實現(xiàn)300立方米混凝土構(gòu)件的生產(chǎn)作業(yè)，與傳統(tǒng)人工生產(chǎn)方法相比，效率提高了兩倍以上。傳感器采集系統(tǒng)可每秒捕捉5000個生產(chǎn)參數(shù)，涵蓋生產(chǎn)場所的溫度、濕度、氣壓及設備作業(yè)狀況，進而實現(xiàn)對生產(chǎn)流程全程的即時監(jiān)管。通過對相關(guān)變量進行深入分析與持續(xù)優(yōu)化，智能生產(chǎn)線顯著提升資源利用效率，在保證構(gòu)件品質(zhì)的前提下，顯著降低材料與能源消耗量，為推動裝配式建筑的綠色與高效發(fā)展提供了技術(shù)保障。詳情如表1所示。

3.2生產(chǎn)制造階段的自動化與智能化技術(shù)

3.2.1智能生產(chǎn)線與預制構(gòu)件制造

智能生產(chǎn)線在裝配式建筑預制構(gòu)件制造中實現(xiàn)了高度自動化和精確化，其核心在于通過實時數(shù)據(jù)監(jiān)控和自動化控制系統(tǒng)，確保生產(chǎn)質(zhì)量與效率。例如，在混凝土澆筑過程中，系統(tǒng)通過傳感器采集的關(guān)鍵參數(shù)，對混凝土流量和密實度進行動態(tài)調(diào)節(jié)。澆筑過程遵循以下公式：

Q=·v·η（T，P）

其中：Q表示混凝土流量（立方米/小時），d為澆筑管道直徑（米），v為混凝土流速（米/秒），η（T，P）為流體粘度系數(shù)，取決于溫度T和壓力P。

通過實時監(jiān)測溫度和壓力，系統(tǒng)動態(tài)調(diào)整流速v和直徑d，從而確?；炷撩軐嵍群蜐仓鶆蛐詽M足設計要求。結(jié)合傳感器采集的變量數(shù)據(jù)，該公式為智能生產(chǎn)線優(yōu)化生產(chǎn)效率和材料利用率提供了理論支持，同時顯著提升了預制構(gòu)件的質(zhì)量和一致性。智能生產(chǎn)線由此成為高效制造裝配式建筑的重要技術(shù)保障。

3.2.2質(zhì)量檢測與流程控制的智能化手段

質(zhì)量檢測與流程管控是生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，確保預制構(gòu)件生產(chǎn)品質(zhì)。運用智能化技術(shù)，構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的品質(zhì)檢驗不再依賴人工經(jīng)驗，而是轉(zhuǎn)向高效精確的機器視覺及傳感器技術(shù)。例如，傳感設備可實現(xiàn)即時監(jiān)控構(gòu)件的尺寸、形態(tài)及表面光滑度，自動檢測是否滿足設計規(guī)范。在異常情況被發(fā)現(xiàn)之際，系統(tǒng)自動觸發(fā)警報并記錄相關(guān)信息，指導企業(yè)適時調(diào)整生產(chǎn)指標。此外，智能流程管控技術(shù)借助大數(shù)據(jù)分析對設備運作實施優(yōu)化，預測設備養(yǎng)護需求，降低設備故障停機時長，提升生產(chǎn)線整體效能[2]。

3.3施工安裝階段的智能建造技術(shù)應用

3.3.1機器人輔助安裝與精準控制

機器人輔助裝配技術(shù)在預制建筑施工程序中扮演關(guān)鍵角色，其利用自動化設備實現(xiàn)了構(gòu)件的精確裝配與快速安裝。例如，塔式起重機機器人與地面輔助裝置可協(xié)同實現(xiàn)巨型預制部件的吊運與組裝，并融合激光定位技術(shù)，可于毫米級誤差限內(nèi)實現(xiàn)部件裝配。該技術(shù)顯著減少了人工搬運與組裝過程中產(chǎn)生的誤差，施工效率顯著增強。此外，該技術(shù)能夠在風險地帶或極限環(huán)境下進行作業(yè)，降低施工現(xiàn)場安全隱患，使復雜的建筑項目取得顛覆性進展。

3.3.2智能監(jiān)控與現(xiàn)場管理

智能監(jiān)控體系借助即時數(shù)據(jù)搜集與解讀，為建筑工地供應了實時監(jiān)控手段。無人機與攝像頭實現(xiàn)施工現(xiàn)場全范圍監(jiān)控，融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與大數(shù)據(jù)分析，管理者可實時監(jiān)控施工進展、資源配置狀況及潛在風險。對施工進度進行實時評估，系統(tǒng)可提供優(yōu)化提議，如優(yōu)化施工資源配置，提升現(xiàn)場管理的科學性與效能。該智能監(jiān)控技術(shù)顯著增強了施工的精度與安全保障水平，縮短了大型預制建筑項目的施工時間。

3.4運維管理階段的智能化監(jiān)測與反饋

3.4.1智能傳感器與數(shù)據(jù)采集

在預制建筑的使用維護期，智能傳感器技術(shù)是建筑全生命周期管理的關(guān)鍵工具。傳感器可實時監(jiān)測建筑運行狀況，涵蓋溫濕度、能耗、結(jié)構(gòu)應力及環(huán)境參數(shù)等多方面數(shù)據(jù)。利用無線網(wǎng)絡或物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將這些信息輸送至核心調(diào)控系統(tǒng)，供管理者實時查閱與評估。例如，在高層預制建筑領(lǐng)域，傳感器可即時采集風載與地震引發(fā)的振動信息，與現(xiàn)有建筑參數(shù)相結(jié)合，實時監(jiān)測建筑物結(jié)構(gòu)健康狀況。該監(jiān)測方式能夠有效預知可能的安全風險，為后續(xù)的養(yǎng)護與加固提供數(shù)據(jù)基礎[3]。

3.4.2運維管理中的大數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化

大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為裝配式建筑運維決策提供了強有力的技術(shù)支持，通過對傳感器搜集的大量數(shù)據(jù)實施深度剖析與探究，可達成建筑性能的實時優(yōu)化與問題的精確識別。以能源調(diào)控為案例，大數(shù)據(jù)分析有效匯聚了源自不同地域與設備的能源消耗信息，構(gòu)建全面的能源消耗模型。在某智慧樓宇建設項目中，對建筑內(nèi)部各部分用電行為進行了剖析，由此管理者對能源分配方案進行了優(yōu)化，降低了能源消耗成本。

除能源管控之外，大數(shù)據(jù)技術(shù)在建筑安全監(jiān)控領(lǐng)域亦展現(xiàn)出顯著價值。例如，對結(jié)構(gòu)健康傳感器持續(xù)監(jiān)測所獲取的數(shù)據(jù)進行剖析，可辨識建筑構(gòu)件連接處的細微變動，如松懈、移動或疲勞裂縫。基于該數(shù)據(jù)集的預測趨勢，管理者可預先部署維護或替換，防止由潛在風險累積引發(fā)的嚴重安全事故。

4智能建造技術(shù)在裝配式建筑中的發(fā)展建議

4.1加強技術(shù)研發(fā)與標準化建設

促進智能建造技術(shù)在預制建筑領(lǐng)域的廣泛應用，需增強技術(shù)研發(fā)布局，尤其是對BIM技術(shù)、自動化施工、數(shù)字鏡像以及數(shù)據(jù)挖掘等關(guān)鍵領(lǐng)域進行細致探究。目前技術(shù)應用現(xiàn)狀，數(shù)據(jù)格式與接口標準在異質(zhì)系統(tǒng)間存在不一致性，技術(shù)協(xié)同效率遭受嚴重掣肘。為此，須推進構(gòu)建統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范體系，涵蓋設計、生產(chǎn)、施工和運維整個生命周期，確保技術(shù)模塊與設備間的相容性與互聯(lián)互通。同時，政府與行業(yè)組織需增強對技術(shù)研制的扶持程度，設立專門研究資金，促進企業(yè)、高校及科研單位協(xié)作研究。此外，標準化技術(shù)規(guī)范對裝配式建筑的大規(guī)模推廣具有基礎性作用，亦能推動國際技術(shù)交流與協(xié)作，增強我國在全球智能建造領(lǐng)域的市場競爭力。

4.2構(gòu)建多層次人才培養(yǎng)體系

智能建造技術(shù)的普及需依托專業(yè)人才支撐，故須建立健全的人才培育機制。高等院校與職業(yè)院校需完善課程體系，增設BIM技術(shù)、機器人操控、數(shù)據(jù)分析及智能化設備保養(yǎng)等方面的專業(yè)課程，塑造兼具建筑學知識與智能技術(shù)技能的復合型專業(yè)人才。同時，應強化校企合作程度，構(gòu)建協(xié)同研究平臺與實習場所，使學生得以接觸先進技術(shù)設施及真實工程項目。此外，企業(yè)內(nèi)部需構(gòu)建全面的員工培訓體系，針對各類職位的技能要求，提供專屬的培訓項目與技術(shù)研討活動，增強員工對智能化施工的適應性。通過構(gòu)建多元人才培育機制，有效契合了產(chǎn)業(yè)對高質(zhì)量人才的需求，可為技術(shù)迅速實施與運用提供堅實保障[4]。

4.3建立完善的數(shù)據(jù)安全與共享機制

在智能建造技術(shù)實施進程中，數(shù)據(jù)保護與共享構(gòu)成了技術(shù)實施的關(guān)鍵基礎。鑒于包含眾多建筑資訊、項目資料及個人隱私信息，必須構(gòu)建完善的數(shù)據(jù)安全保障體系，涵蓋數(shù)據(jù)收集、傳輸、保存與應用的完整過程。具體措施包括：運用加密通信技術(shù)、防火墻及權(quán)限管理手段，保障數(shù)據(jù)安全與完整性。同時，行業(yè)內(nèi)部需構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，構(gòu)建跨部門、跨企業(yè)的數(shù)據(jù)互聯(lián)與資源共享機制。該平臺需依循一致的數(shù)據(jù)格式與接口規(guī)范，保障多元主體順暢進行數(shù)據(jù)互通與共享，進而增強技術(shù)運用效能。構(gòu)建數(shù)據(jù)資源共享體系，亦能提升裝配式建筑項目的協(xié)作效能，可為智能建造技術(shù)發(fā)展提供充足的數(shù)據(jù)支持。

5結(jié)論

智能建造技術(shù)為裝配式建筑的全生命周期管理提供了有力支持，從設計到運維階段的技術(shù)應用顯著提升了建筑質(zhì)量、效率和安全性。然而，當前技術(shù)應用仍面臨標準化不足、人才缺乏等問題。未來需從技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)和數(shù)據(jù)管理等多方面入手，推動智能建造技術(shù)在裝配式建筑中的深入應用，為建筑行業(yè)的智能化和綠色化發(fā)展提供強大動力。

參考文獻

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[4]鄭鑫宇.基于智能建造的裝配式建筑施工關(guān)鍵技術(shù)研究[J].建筑與預算，2024（9）：52-54.

作者簡介：向永婭（1989.10-），女，侗族，貴州石阡人，本科，助教，研究方向：建筑工程技術(shù)。