“十四五”時期,高質量發展是建筑行業的“關鍵詞”,建設高品質的建筑、實現提質增效是一切科技創新追求的目標導向。由水電八局承建的“雄安之翼”作為雄安新區2023年度智能建造第一批試點項目及“十四五”國家重點研發示范項目,以其在“智能建造”科技運用上的獨特優勢,在助力雄安新區加快推進智慧城市建設,著力打造數字之城、智慧之城、典范之城的發展路上,凝聚著綠色、科技、創新的羽翼向著未來展翅高飛。
全過程BIM應用,打造智慧樣板之翼
“雄安之翼”作為雄安新區容東片區重要地標性建筑,從設計、施工到運營維護各個方面積極采用BIM技術進行全過程管控,依靠“BIM+智慧工地”系統建設,配置數字建造BIM管理系統、智慧安全HSE系統、智慧工地系統、區塊鏈支付系統協同工作,將更多人工智能、傳感技術植入到建筑、機械、人員穿戴設施、場地進出關口等各類物體中,強化對施工現場“人機料法環”等關鍵管理要素的全面感知和實時互聯,實現項目管控的可視化、動態化、數字化以及智能化。
科技賦能,提質促效。建設前期,針對鋼結構工程施工過程中造型翼曲形、超長懸挑鋼結構構件復雜程度高,預留件、連接件類型多,大構件運輸吊裝等復雜工況和新型工藝,項目部積極采用BIM技術通過可視化4D模擬,實現工藝流程精細化、場地布置階段性動態優化等,極大提高了工程施工效率,確保項目建設優質、高效推進。
智慧管控,護航安全。借助“BIM+智慧工地”系統建設,項目部在工地現場安裝了塔機安全監測監控系統、施工升降電梯監測系統、卸料平臺監控系統、臨邊防護檢測預警設備等裝置,通過對設備使用過程和行為及時進行監管和預警,有效防范和減少現場安全生產事故發生,同時引進智慧工地安全監控系統,在工地現場、大門出入口等重要位置設置攝像頭的基礎上,結合BIM技術優化監控視野盲區,通過遠程實時記錄、監測施工現場狀態,實現現場安全生產動態化、智能化監管。
數字交互,優化管理。項目部在工地的進出口位置設立了勞務實名制管理通道,通過人臉識別技術對建筑工人進行實名認證,建立實名制檔案、記錄人員單位、班組、身份、照片等基礎信息,在出入通道時通過實名制人臉識別閘機記錄人員考勤信息,并根據線上實名制管理系統精確掌握人員出入考勤、場內人數統計、各單位工種上崗等情況,通過信息共享和協同工作實現人員的高效化、精細化管理。
復雜鋼結構技術運用,插上綠色環保之翼
“雄安之翼”是一個由中間5層塔樓和兩側裙房組成的綜合體建筑群,中間的塔樓為展翅高飛的大懸挑形態,建筑東西兩側對稱,兩翼分別懸挑24米,覆蓋東西兩側的裙樓階梯屋面。在塔樓的中部區域,設置有一個空間較大的報告廳,該區域從2層至5層為通高空間。
在材料上,“雄安之翼”塔樓屋面及外墻采用三種類型板材,屋頂斜坡面選用400x200的頁巖瓦,外墻四周立面墻體選用雙層中空充氬氣節能玻璃幕墻,屋頂大圓口內側及建筑大懸挑四周以下墻面選用3D打印板。
公共建筑公共區域進行全裝修,且全裝修質量、選用材料及產品質量均符合國家現行有關標準的規定,綠色建筑自評分66.35分,滿足河北省工程建設地方標準《綠色建筑評價標準》DB13(J)/T8352-2020一星級標準要求。
同時在節能減排方面與傳統現澆方式相比,鋼結構建筑綠色建造技術的使用可以節約鋼材10%左右;節約木材80%左右;節約模板50%左右,節約水資源50%左右;節約施工能耗30%左右,減少施工廢棄物約70%,通過綠色設計、綠色建材選用、綠色生產、綠色施工、綠色交付的一體化綠色統籌,實現項目建設全過程綠色建造。
在結構上,“雄安之翼”采用了世界最先進的雙向漸進結構優化法,通過計算機進行智能拓撲找形,去除建筑結構中冗余低效耗材,自動實現復雜結構的性能最優化,充分發揮建筑材料最佳性能,最大程度合理化結構布置,有效節約鋼材使用量,降低建造碳排放,實現智能化、可持續、綠色環保的生成式建筑結構性能化設計,既能實現簡潔、輕薄的羽翼造型,同時又能滿足結構安全需求。
3D打印智能建造,筑造示范標桿之翼
“雄安之翼”外形最具特色之處在于兩側巨大懸挑出來的紅色“雙翼”。該部分的設計應用數字設計方法,采用改性塑料3D打印技術進行“雙翼”部分的加工建造,是雄安首個采用3D打印技術建筑,在“十四五”期間國家重點研發項目中入選了“城鎮可持續發展關鍵技術與裝備”專項智能建造方向的“面向多場景的信息建筑3D打印軟硬件一體化關鍵技術與裝備”項目示范工程。
“雄安之翼”3D打印板的顏色結合雄安標志性建筑需求為紅色系,該材料為最新研發的改性塑料打印板,可以在室外環境下長時間使用,與普通塑料相比,改性塑料抗紫外線強、耐火極限長。
后續生產過程中,項目將采用現場預制生產的模式,基于移動建筑機器人平臺的高柔性特點,在施工現場快速部署砌一個小型的預制生產工廠,實現高質量高定制化預制構件的現場批量生產,不僅大幅提升預制生產的響應速度同時降低運輸成本。
在安裝階段應用智能安裝技術,基于激光定位系統的現場全域感知高精度安裝輔助系統,采用計算機全方位模擬雙曲面造型,確定每塊3D打印板的方位及坐標,通過人工智能控制最新研發的3D打印板安裝機器臂,精確定位每塊板的安裝位置。
待項目落成后,“雄安之翼”將成為國內最大規模的建筑3D打印應用工程,為十四五期間建筑業智能建造水平和城鎮可持續發展水平,以及國家新型建筑工業化與智能建造發展提升樹立創新品質標桿。
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