預(yù)制裝配式建筑施工中工程智能化機(jī)械施工設(shè)備的應(yīng)用研究

趙文杰

摘 要：從預(yù)制裝配式建筑的基本內(nèi)涵和發(fā)展前景入手，針對(duì)當(dāng)下預(yù)制裝配式建筑施工中出現(xiàn)的問題進(jìn)行研究分析，并提出相應(yīng)的優(yōu)化措施，以供相關(guān)工作人員參考。

關(guān)鍵詞：預(yù)制裝配式建筑；智能化機(jī)械施工設(shè)備；施工應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU741 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2023）02-0052-03

0 引言

為了符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，相關(guān)建筑企業(yè)和工作人員應(yīng)積極對(duì)預(yù)制裝配式建筑智能化機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用進(jìn)行研究分析，結(jié)合時(shí)代發(fā)展和工程實(shí)際需求，不斷對(duì)智能化機(jī)械設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化，以提升我國(guó)預(yù)制裝配式建筑行業(yè)發(fā)展步伐。

1 預(yù)制裝配式建筑的內(nèi)涵以及發(fā)展前景

1.1 預(yù)制裝配式建筑的內(nèi)涵

預(yù)制裝配式建筑是用流水線的生產(chǎn)方式來生產(chǎn)建筑的主要結(jié)構(gòu)部分，如外墻體、大塊樓板、屋面板等，并將其進(jìn)行組裝建造成房屋。按照建筑的主要結(jié)構(gòu)形式可分為板材裝配式建筑和盒子裝配式建筑。其應(yīng)用較為廣泛，一般適用工業(yè)建筑、民用建筑，尤其適合標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的住宅建筑。預(yù)制裝配式建筑較傳統(tǒng)的建筑施工技術(shù)效力更高，人工成本更低[1]。

當(dāng)下的預(yù)制裝配式建筑的技術(shù)仍存在一些不足，還需進(jìn)行改革創(chuàng)新，積極引進(jìn)先進(jìn)的智能機(jī)械設(shè)備，不斷提高預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)性和規(guī)范性，同時(shí)減少預(yù)制構(gòu)件的種類，實(shí)現(xiàn)預(yù)制裝配式建筑的巨大發(fā)展。

1.2 預(yù)制裝配式建筑發(fā)展前景

預(yù)制裝配式建筑在我國(guó)20世紀(jì)70年代末期開始有了基本的應(yīng)用技術(shù)體系[2]。同時(shí)國(guó)家也對(duì)預(yù)制裝配式建筑發(fā)展進(jìn)行了規(guī)劃，計(jì)劃到2025年，預(yù)制裝配式建筑占新建筑比例50%以上。目前應(yīng)加大預(yù)制裝配式建筑的推廣，積極學(xué)習(xí)外國(guó)成功的預(yù)制裝配式建筑的創(chuàng)新戰(zhàn)略和具體實(shí)施作業(yè)方案，并對(duì)其進(jìn)行改革和優(yōu)化調(diào)整。比如將預(yù)制裝裝配式建筑與智能機(jī)械施工技術(shù)有機(jī)融合，使智能機(jī)械代替人工作業(yè)，引進(jìn)先進(jìn)、全系統(tǒng)的生產(chǎn)裝備、BIM技術(shù)等，以實(shí)現(xiàn)我國(guó)預(yù)制裝配式建筑的工業(yè)化、自動(dòng)化和信息化。

1.3 預(yù)制裝配式建筑施工采用智能化機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用要點(diǎn)

在預(yù)制裝配式建筑過程中，智能化接卸設(shè)備的應(yīng)用要點(diǎn)主要有兩個(gè)：智能化應(yīng)用和數(shù)據(jù)傳輸。智能化應(yīng)用方面，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)工程智能化機(jī)械設(shè)備和智能化設(shè)備軟件操作進(jìn)行深入分析研究，使其對(duì)預(yù)制裝配式建筑工程設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，使建筑的結(jié)構(gòu)部件生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)化，同時(shí)高效完成建筑構(gòu)建的裝配統(tǒng)計(jì)、安裝、拆卸、加固等相關(guān)內(nèi)容。數(shù)據(jù)傳輸方面，BIM結(jié)構(gòu)模型技術(shù)在裝配式建筑全過程階段的廣泛應(yīng)用，可利用其對(duì)預(yù)制裝配式建筑進(jìn)行三維立體模型的構(gòu)建和數(shù)據(jù)精確分析，將建筑工程生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行分析和改進(jìn)，減少建筑施工中項(xiàng)目變更或簽證的現(xiàn)象，提高預(yù)制裝配式建筑的施工質(zhì)量水平[3]。

2 預(yù)制裝配式建筑施工中應(yīng)用存在的問題

2.1 預(yù)制裝配式建筑工程管理觀念落后

在預(yù)制裝配式建筑的工程管理中，各個(gè)參建單位的協(xié)同性較傳統(tǒng)建筑模式要求更高。預(yù)制裝配式建筑工程施工環(huán)節(jié)較傳統(tǒng)建筑施工更為復(fù)雜，不同的預(yù)制構(gòu)件有不同的安裝標(biāo)準(zhǔn)要求。在具體的施工過程中，各個(gè)參建單位的技術(shù)管理人員應(yīng)將施工進(jìn)行精細(xì)化管理，并且進(jìn)行有效的協(xié)同合作，確保施工中不會(huì)出現(xiàn)任何誤差。

預(yù)制裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件數(shù)量龐大且復(fù)雜，施工標(biāo)準(zhǔn)和施工要求相對(duì)更高。在整個(gè)施工過程中，需多方進(jìn)行協(xié)同合作才能保質(zhì)保量的完工。但在實(shí)際的施工過程中，由于部門企業(yè)管理理念落后，不能正確認(rèn)識(shí)多部門協(xié)同合作的重要性，導(dǎo)致在施工安裝環(huán)節(jié)，因施工標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范造成建筑出現(xiàn)質(zhì)量安全問題，導(dǎo)致工期延長(zhǎng)，增加施工成本。

2.2 預(yù)制裝配式建筑工程安裝操作不標(biāo)準(zhǔn)

預(yù)制裝配式建筑工程由于其構(gòu)件數(shù)量多且龐大，且需多方施工同時(shí)協(xié)同工作，所以對(duì)施工工藝和安裝操作水平要求相對(duì)更高。比如承受內(nèi)力的接頭和拼縫的安裝處理，要求混凝土的強(qiáng)度必須達(dá)到足夠的支撐力才能進(jìn)行上一層的結(jié)構(gòu)構(gòu)件吊裝。在進(jìn)行預(yù)制件吊裝前，應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求校核預(yù)埋件、鋼筋連接位置，同時(shí)對(duì)構(gòu)件和支撐結(jié)構(gòu)標(biāo)識(shí)中心線和標(biāo)高。但在當(dāng)下預(yù)制裝配式建筑施工過程中，由于施工單位管理不到位，造成施工工藝和施工要求不規(guī)范，混凝土的強(qiáng)度還不達(dá)標(biāo)就進(jìn)行上層構(gòu)件吊裝，導(dǎo)致建筑質(zhì)量缺陷?；驔]有按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行特殊標(biāo)識(shí)標(biāo)記，造成建筑外觀質(zhì)量和尺寸出現(xiàn)偏差，不僅導(dǎo)致返工，引起成本增加，嚴(yán)重的可能會(huì)產(chǎn)生隱蔽工程隱患。

2.3 預(yù)制裝配式建筑企業(yè)欠缺一體化信息管理系統(tǒng)

相關(guān)資料表明，部分預(yù)制裝配式建筑企業(yè)沒有構(gòu)建完善、整體的信息管理系統(tǒng)，預(yù)制裝配式建筑的設(shè)計(jì)、零部件預(yù)制、運(yùn)輸、施工安裝等主要環(huán)節(jié)仍然碎片化。在全過程管理中，由于信息管理不夠完善、全面，沒有構(gòu)建工程信息共享平臺(tái)，導(dǎo)致各個(gè)參建單位信息不能信息互通，出現(xiàn)延遲、滯后的現(xiàn)象，這不僅影響裝配式建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)建的生產(chǎn)和施工效率，還會(huì)直接導(dǎo)致工期延誤，造成工程成本增加。BIM技術(shù)的引入能夠?yàn)樗袇⒔▎挝惶峁┬畔⒐蚕砥脚_(tái)，通過BIM技術(shù)可對(duì)裝配式建筑整個(gè)施工過程進(jìn)行監(jiān)督控制管理。但在BIM技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用中，由于軟件與建筑工程適配度不高，造成工程管理在各個(gè)參建單位之間出現(xiàn)信息互通障礙等信息壁壘，溝通和交流缺乏及時(shí)性，導(dǎo)致工程項(xiàng)目管理困難等問題。

3 智能化機(jī)械設(shè)備在預(yù)制配裝式建筑工程中優(yōu)化策略

3.1 構(gòu)建完善的管理體系

完善、健全的管理和監(jiān)督機(jī)制，可確保企業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。想要預(yù)制裝配式建筑在現(xiàn)代化建筑模式中得到快速的發(fā)展，相關(guān)企業(yè)要提高智能化機(jī)械設(shè)備應(yīng)用的意識(shí)，構(gòu)建完善的管理體系和質(zhì)量管理制度。在預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)工程中，生產(chǎn)單位應(yīng)加大先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的投資，嚴(yán)格控制預(yù)制配件的質(zhì)量。技術(shù)人員應(yīng)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面監(jiān)督管理，及時(shí)了解生產(chǎn)過程中的問題，根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求、標(biāo)準(zhǔn)，做好生產(chǎn)的調(diào)整和優(yōu)化，發(fā)揮企業(yè)管理的能效。

在裝配式建筑的具體施工過程中，安裝操作難度和精度度較高，需要有專業(yè)的施工人員進(jìn)行操作。但在當(dāng)下的施工過程中，由于安裝人員的操作水平參差不齊，操作不夠規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致建筑外觀或尺寸出現(xiàn)質(zhì)量缺陷等問題。所以，施工企業(yè)應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和質(zhì)量相關(guān)要求，建立完善的施工質(zhì)量管理體系，制定明確、合理的質(zhì)量管理制度和考核激勵(lì)制度，以此提高施工人員對(duì)施工質(zhì)量和操作規(guī)范重要性的認(rèn)識(shí)，明確其崗位目標(biāo)和責(zé)任，調(diào)動(dòng)其工作積極性，約束其施工操作行為，保障裝配式建筑施工的順利進(jìn)行。

裝配式建筑的施工企業(yè)應(yīng)根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求，從預(yù)制配件生產(chǎn)、運(yùn)輸、到裝配完成，對(duì)建筑的全過程進(jìn)行技術(shù)監(jiān)督，建立完善的驗(yàn)收制度。同時(shí)要對(duì)建筑工程施工成本進(jìn)行合理的控制，合理進(jìn)行資源配置，避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)，確保裝配式建筑企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

裝配式建筑企業(yè)應(yīng)結(jié)合企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)情況和企業(yè)發(fā)展的具體目標(biāo)，加大預(yù)制裝配式建筑體系、智能機(jī)械設(shè)備、關(guān)鍵工藝以及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和因境內(nèi)，推進(jìn)預(yù)制裝配式建筑的一體化建設(shè)，強(qiáng)化建筑全過程的統(tǒng)籌化管理。裝配式建筑企業(yè)應(yīng)不斷引進(jìn)兼具信息化、工程造價(jià)、施工技術(shù)等專業(yè)知識(shí)的綜合性人才，定期對(duì)其進(jìn)行智能信息化等工程類專業(yè)知識(shí)培訓(xùn)，不斷壯大企業(yè)自身的人才隊(duì)伍。

技術(shù)人員應(yīng)不斷進(jìn)行總結(jié)并學(xué)習(xí)新設(shè)備、新工藝，熟練掌握裝配式建筑各個(gè)工作環(huán)節(jié)的技術(shù)工藝，結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，對(duì)裝配式建筑施工工藝進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化。在確保施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，提高施工效率，合理降低施工成本，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益最大化。

3.2 構(gòu)建裝配式建筑一體化信息共享平臺(tái)

預(yù)制裝配式建筑工程整個(gè)過程涉及到多方參建，包括建設(shè)業(yè)主、構(gòu)件供貨商、設(shè)計(jì)單位、施工單位等，以建設(shè)業(yè)主的基本要求條件為基礎(chǔ)，各個(gè)參建方針對(duì)自身施工環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，達(dá)成共同一致的建設(shè)目標(biāo)是工程順利施工的關(guān)鍵。

因此，為了保證各個(gè)參與環(huán)節(jié)都能保質(zhì)保量按照工期完工，建筑企業(yè)必須構(gòu)建裝配式一體化信息共享平臺(tái)，使各個(gè)參建單位都能夠在一體化平臺(tái)商進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳、采集、共享，加強(qiáng)各方的溝通、交通和協(xié)同合同，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工一體化，進(jìn)而推進(jìn)預(yù)制裝配式建筑工程項(xiàng)目全過程的穩(wěn)步開展[4]。

3.3 加大智能化機(jī)械施工設(shè)備的投資力度

預(yù)制裝配式建筑企業(yè)應(yīng)把握當(dāng)下的行業(yè)政策，結(jié)合企業(yè)自身的實(shí)際情況，加大智能化機(jī)械施工設(shè)備的投資力度，并規(guī)范其設(shè)備操作。當(dāng)下，裝配式建筑行業(yè)出現(xiàn)了很多“黑科技”的智能機(jī)械施工設(shè)備，比如裝配式造樓機(jī)、高精度控制裝置、振動(dòng)臺(tái)降噪房等。

3.3.1 自動(dòng)化裝配空中造樓機(jī)

自動(dòng)化裝配空中造樓機(jī)是裝配式建筑現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)建吊裝安裝的新型設(shè)備，它采用模塊化、輕量化設(shè)計(jì)，利用數(shù)字化智能系統(tǒng)進(jìn)行分析。采用機(jī)器人、造樓機(jī)等先進(jìn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配式建筑主題結(jié)構(gòu)的自動(dòng)化施工，進(jìn)而形成少人化、類工程形式的施工作業(yè)環(huán)境，可使裝配式建筑施工由半機(jī)械化施工邁向智能化施工。

3.3.2 裝配式構(gòu)件高精度控制裝置

該項(xiàng)施工技術(shù)裝置主要使針對(duì)裝配式建筑的預(yù)制墻板安裝精調(diào)機(jī)異性預(yù)制構(gòu)件模具進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，它有效克服了預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)中的精度差等得不到控制的問題，使裝配式建筑施工更為精準(zhǔn)、高效、環(huán)保。而異形預(yù)制構(gòu)件模具可實(shí)現(xiàn)磨具的快速組建和拆卸，其拼裝簡(jiǎn)單，鋼筋定位精準(zhǔn)，不僅可以有效提高磨具剛度和承載力，還可以保證預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

3.3.3 振動(dòng)臺(tái)降噪房

振動(dòng)臺(tái)建造房是各種機(jī)械設(shè)備集成的多功能設(shè)備，是針對(duì)大型混凝土構(gòu)件震動(dòng)密實(shí)需求而研發(fā)的新型智能機(jī)械設(shè)備。其主要是通過垂直振動(dòng)和水平振動(dòng)相結(jié)合的原理，利用隔音材料組織噪聲泄露，并采用數(shù)字化智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)混凝土高效震動(dòng)密實(shí)。

3.4 構(gòu)建信息一體化施工場(chǎng)景

BIM技術(shù)是當(dāng)下建筑工程領(lǐng)域較為先進(jìn)的智能化技術(shù)之一，從以下3點(diǎn)對(duì)BIM 技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑的全過程應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)析。

3.4.1 BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的應(yīng)用

在預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，使用BIM 技術(shù)，可以有效防止傳統(tǒng)建筑二維構(gòu)圖設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)信息錯(cuò)誤、工作量繁瑣、工程量計(jì)算誤差等問題。在預(yù)制裝配式建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，通過BIM 技術(shù)，根據(jù)建設(shè)業(yè)主的需求以及可行方案進(jìn)行建筑信息模型的構(gòu)建，通過虛擬的3D模式將建筑的整體直觀展現(xiàn)出來。同時(shí)可以通過BIM 技術(shù)對(duì)建筑信息數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查、糾正以及設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化調(diào)整，規(guī)避不同專業(yè)和施工環(huán)節(jié)之間的沖突，保證預(yù)制裝配式建筑在設(shè)計(jì)階段的可行性[5]。

3.4.2 預(yù)制裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)中的BIM 技術(shù)應(yīng)用

在預(yù)制裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)中，科學(xué)合理地利用BIM 技術(shù)，通過對(duì)生產(chǎn)構(gòu)件數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)定，可以快速、精準(zhǔn)地獲取建筑預(yù)制構(gòu)件的具體尺寸和材質(zhì)要求。結(jié)合實(shí)際建筑工程的具體情況來制定構(gòu)件生產(chǎn)計(jì)劃，并將其信息共享與BIM 信息平臺(tái)商，使建筑施工單位可以根據(jù)建筑構(gòu)件生產(chǎn)的實(shí)施進(jìn)度，合理安排施工工期、施工進(jìn)度等。

3.4.3 預(yù)制裝配建筑安裝施工過程中BIM 技術(shù)的應(yīng)用

在預(yù)制裝配建筑安裝施工的具體過程中，不同的預(yù)制構(gòu)件安裝的方法方式也不盡相同。同時(shí)因?yàn)轭A(yù)制裝配構(gòu)件種類、數(shù)量過多，在實(shí)際安裝過程中常會(huì)出現(xiàn)丟件、漏件、錯(cuò)用件或安裝位置錯(cuò)誤等現(xiàn)象。因此，在進(jìn)行預(yù)制裝配式建筑施工過程中，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)做好施工質(zhì)量和安裝操作規(guī)范的全面監(jiān)控，通過BIM 技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)融合，將施工全過程通過模擬的方式可視化的展現(xiàn)出來，對(duì)實(shí)際的施工過程的現(xiàn)場(chǎng)部署、施工質(zhì)量、施工進(jìn)度等進(jìn)行管理，規(guī)避施工中的各種風(fēng)險(xiǎn)隱患和資源浪費(fèi)，有效提供施工質(zhì)量和效率。

4 結(jié)語

基于當(dāng)下低碳、環(huán)保、節(jié)能的社會(huì)發(fā)展訴求，預(yù)制裝配式建筑的發(fā)展前景一片大好。因此，相關(guān)企業(yè)應(yīng)提高對(duì)智能化機(jī)械設(shè)備的重視，并在其施工過程中科學(xué)合理應(yīng)用智能化機(jī)械設(shè)備。要結(jié)合企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)情況和發(fā)展方向，加大智能化機(jī)械設(shè)備的資金投入，引進(jìn)BIM技術(shù)等技術(shù)的有效應(yīng)用，構(gòu)建完善的工程信息一體化共享平臺(tái)，使預(yù)制裝配式建筑工程施工更為規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，從源頭規(guī)避施工過程中出現(xiàn)的各種風(fēng)險(xiǎn)隱患，全面提高預(yù)制裝配式建筑整體安裝施工質(zhì)量和施工效率，并有效合理控制建筑工程施工成本，最大限度提高預(yù)制裝配式建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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