《智能建造技術與裝備》 課件 第一章 緒論

智能建造技術與裝備第一章：緒

論目錄一、智能建造的“前世今生”二、裝配式建造技術及裝備三、數(shù)字建造技術及裝備四、智能建造技術及裝備目錄一、智能建造的“前世今生”二、裝配式建造技術及裝備三、數(shù)字建造技術及裝備四、智能建造技術及裝備智

能

是指通過運用以建筑信息化模型技術為核心的信息技術提升設計、施工、運營維護環(huán)節(jié)的信息化、智能化水平，提高效率和質量，降低成本和能耗，實現(xiàn)設計、施工、運營維護環(huán)節(jié)的集成。一、智能建造的“前世今生”——智能建造的概念智能建造（IntelligentConstruction）建造

為專業(yè)的應用對象指房屋、道路、橋梁、隧道等各類建筑物的建造生產。智能建造智能化設計數(shù)字化制造裝配式施工智能化管理建筑物生命周期全鏈條各階段各專業(yè)各參與方人工智能數(shù)字制造物聯(lián)網(wǎng)云計算

等先進技術集成協(xié)調實現(xiàn)智能建造是建筑業(yè)供給側結構性改革的重要內容，建筑業(yè)轉型升級的重要手段，綠色發(fā)展、創(chuàng)新發(fā)展的重要舉措。一、智能建造的“前世今生”——智能建造的特點

智能建造的特征在于其集成了建筑的設計拆分、構件的制備運輸以及建筑的安裝搭建整個完整技術流程，并且全過程由智能化系統(tǒng)完成。設計過程生產過程運輸過程現(xiàn)場安裝過程涉及數(shù)據(jù)采集、智能分析、建筑理論等技術涉及生產線、制備裝備、智能控制、質量管理等技術涉及運輸裝備、混合動力、智能規(guī)劃等技術涉及裝配工藝、裝配裝備、精度控制等技術全過程智能化一、智能建造的“前世今生”——智能建造的特點智能建造充分利用各種先進技術手段，使工程項目全生命周期的各個環(huán)節(jié)高度集成，對不同主體的個性化需求作出智能反應，為不同階段的使用者提供便利。一、智能建造的“前世今生”——智能建造體系第四層是處于智能建造技術系統(tǒng)最高層次的數(shù)字物理系統(tǒng)或產業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，這個層面的技術是真正系統(tǒng)層面的應用第一層是基礎技術，主要包括新材料、信息通訊技術和生物技術等通用技術，這一層是上層技術的支撐技術，同時也為更高級的技術提供技術支持第二層是設備、設施技術，主要包括傳感器、3D打印、工業(yè)機器人等智能建造裝備和方法，這一層是讓建筑建造過程中更加智能化的關鍵第三層是廣泛應用了智能建造裝備的智能工廠，在這一層可實現(xiàn)將大部分建造工作放到智能工廠中完成，這一層是智能建造優(yōu)勢的重要體現(xiàn)一、智能建造的“前世今生”——智能建造的發(fā)展我國智能建造技術的應用尋求核心關鍵技術的突破和各技術之間融合發(fā)展智能建造技術在我國尚處于起步狀態(tài)目前主要是通過引進國外核心技術，學習國外先進企業(yè)的創(chuàng)新建造技術來加快國內智能建造技術的發(fā)展，缺少基礎技術的理論支持及理論上更深層次的探討

現(xiàn)階段發(fā)展狀態(tài)發(fā)展關鍵開拓全新的技術領域打造符合我國的智能建造技術體系完善技術的創(chuàng)新方案

發(fā)展根本目錄一、智能建造的“前世今生”二、裝配式建造技術及裝備三、數(shù)字建造技術及裝備四、智能建造技術及裝備二、裝配式建造技術及裝備——裝配式建造技術概述裝配式建造技術——裝配式建筑在建造全生命周期所產生和應用的各類技術的統(tǒng)稱裝配式建筑——建筑所需構件及配件預制化生產、現(xiàn)場裝配式安裝建造的建筑生產方式這些技術有機集成、協(xié)同作用，共同影響裝配式建造的成本、進度、質量和安全，實現(xiàn)對傳統(tǒng)建造方式的變革與升級。標準化設計技術工廠化預制技術裝配化施工技術信息化管理技術標準化設計工廠化生產裝配化施工信息化管理智能化應用裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑相比裝配式建造技術裝配式建造技術的優(yōu)越性二、裝配式建造技術及裝備——裝配式建造技術概述可持續(xù)發(fā)展環(huán)境影響小產品質量好建設工期短建造效率高勞作條件好通過在施工現(xiàn)場安裝定型化和標準化的預制構件實現(xiàn)建筑的建造，預制構件通過預制生產線進行工業(yè)化生產，現(xiàn)場安裝也可充分利用現(xiàn)代化的機械系統(tǒng)和先進的生產技術。預制構件工廠化、標準化生產，可以避免現(xiàn)場澆筑施工的不穩(wěn)定因素，避免施工上的轉包行為，質量易于控制。工廠制作預制構件時可以嚴格控制廢水、廢料和噪聲污染，現(xiàn)場安裝時濕作業(yè)少，施工工期短，以上都減少了對施工現(xiàn)場及周圍環(huán)境的污染，在一些跨越交通線的工程中，采用預制構件幾乎不對既有交通造成影響。應用預制化生產的構件，各構件的生產可同時進行，施工現(xiàn)場的工作量大大減少，也降低了管理、環(huán)境、設施等對施工周期的影響。在工廠中生產預制構件多采用機械化和自動化的生產設備，工人勞動條件好于現(xiàn)場施工方式，現(xiàn)場安裝階段多采用機械化的施工方式。有利于產業(yè)轉型裝配式建造技術使用了大量的自動化、機械化設備，對于建筑行業(yè)從手工業(yè)到工業(yè)化進行產業(yè)轉型有極大的促進作用。預制構件通過嚴格的設計和施工，可大大減少材料消耗。預制混凝土結構與現(xiàn)澆混凝土結構相比，可節(jié)省55%的混凝土和40%的鋼筋用量。同時工廠可以大量利用廢舊混凝土、礦渣、粉煤渣、工業(yè)廢料等原料來生產預制產品。裝配式建造技術的不足之處二、裝配式建造技術及裝備——裝配式建造技術概述基本建設造價高運輸成本高安裝要求高建造技術水平參差建筑整體性較差裝配式建造技術需要通過精心設計的連接節(jié)點實現(xiàn)預制構件的拼裝，還需要通過現(xiàn)場澆筑實現(xiàn)拼接處的固定，較為容易出現(xiàn)結構整體性和冗余度差的問題。由于裝配式建造技術中，采用的是工廠化生產預制構件，所使用的預制構件尺寸固定，受施工放線尺寸、樓層標高等現(xiàn)場測量精度影響大。裝配式建造技術中使用的預制構件，在制作后需運輸?shù)浆F(xiàn)場安裝，需要大型運輸設備，相比于傳統(tǒng)建造技術增加了運輸成本。裝配式建造技術缺乏完善的規(guī)范和質量管理標準，同時也缺乏足夠的設計與施工經(jīng)驗。裝配式建造技術的推廣必須要先建設預制構件工廠，初期投資大、在運輸和安裝過程中需要大型的運輸和安裝設備。裝配式建造技術作為一種相對高新的建造技術，與傳統(tǒng)建造技術相比，在發(fā)展初期存在缺點也正常。隨著裝配式建筑的發(fā)展，相關的技術規(guī)范與標準逐漸完善，安裝、運輸機械化水平提高等，裝配式建造技術將會成為一種安全、快速、常用的建造技術，具有長久的生命力與競爭優(yōu)勢。二、裝配式建造技術及裝備——裝配式建造技術起源裝配式建造技術發(fā)展歷程裝配式建造技術起源于歐洲，后有美國、日本等國家引進并發(fā)展二、裝配式建造技術及裝備——裝配式建造技術國內發(fā)展現(xiàn)狀我國裝配式建造技術發(fā)展過程我國裝配式建造技術體系主要表現(xiàn)為“吸收引進后調整創(chuàng)新”，引進的體系包括法國“世構體系”、德國“雙皮墻體系”等。發(fā)展現(xiàn)狀在裝配式建造技術中，裝配式混凝土結構體系的建造技術發(fā)展較為領先，已經(jīng)形成了較為完整的建筑全生命周期技術，在我國裝配式建筑市場占據(jù)主導地位。裝配式建筑結構體系主要包括鋼結構、混凝土結構和木結構三種形式。二、裝配式建造技術及裝備——裝配式建造技術體系及方法我國裝配式建造技術體系裝配式建造技術主要由標準化設計技術、工廠化生產技術、裝配化施工技術及信息化管理技術協(xié)同整合，共同作用于裝配式建造的成本、進度、質量和安全方面，以實現(xiàn)對傳統(tǒng)建造方式的革新與提升。裝配化施工技術是裝配式建造技術的末端重要技術，標準、規(guī)范裝配化施工技術是裝配式建造技術自動化、智能化的重要體現(xiàn)工廠化生產技術是裝配式建造技術的基礎技術信息化管理技術是裝配式建造技術高效率、低成本、高安全性、可持續(xù)發(fā)展的重要保證標準化設計技術為裝配式建造技術的可靠性、安全性提供基礎保障

裝配式建造裝備主要包括用于實現(xiàn)裝配式建造技術的各種機械設備和工具，例如預制件生產線及生產線所包含的各個設備、預埋件生產及布置設備、施工安裝機器人、裝修機器人、輔助移動機器人等，以及用于運行和維護生產線及施工設備的輔助設備。二、裝配式建造技術及裝備——裝配式建造裝備1.預制件生產線及生產線所包含的各個設備裝配式建造裝備展示預制構件生產線常見的混凝土預制構件生產線系統(tǒng)主要包括：模臺系統(tǒng)、模臺輸送系統(tǒng)、混凝土輸送系統(tǒng)、布料系統(tǒng)、混凝土振搗系統(tǒng)、養(yǎng)護窯系統(tǒng)、預養(yǎng)護系統(tǒng)、脫模系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)、構件表面處理系統(tǒng)等。模臺系統(tǒng)脫模系統(tǒng)養(yǎng)護系統(tǒng)布料系統(tǒng)二、裝配式建造技術及裝備——裝配式建造裝備2.預埋件生產及布置設備用于放置、固定預埋件的智能設備，預埋件是指預先安裝在預制構件中用于保溫、減重、吊裝、連接、定位、錨固、通水通電通氣、防雷防水、裝飾等的事物。3.施工安裝機器人用于安裝構件、外墻板、地板等智能裝備鋼筋桁架捆綁設備ALC墻板安裝機器人鋼筋網(wǎng)捆綁設備隔音板安裝機器人二、裝配式建造技術及裝備——裝配式建造裝備4.裝修機器人用于粗裝修階段的整平機器人、抹平機器人、抹光機器人、墻面打磨機器人、抹灰機器人、墻面噴涂機器人、地磚鋪裝機器人等智能裝備5.輔助機器人用于輔助實現(xiàn)裝配式建造技術的智能巡檢機器人及基站、輔助搬運機器人、智能升降機、放線機器人、智能裝備庫等智能設備抹灰機器人智能巡檢機器人地面抹平機器人搬運機器人目錄一、智能建造的“前世今生”二、裝配式建造技術及裝備三、數(shù)字建造技術及裝備四、智能建造技術及裝備三、數(shù)字建造技術及裝備——數(shù)字建造概述

數(shù)字建造

是指把工程信息、包括與此相關的技術、工具和方法數(shù)字化數(shù)字建造這一概念的技術和理論基礎，直接來源于工業(yè)制造中逐漸成為主流的數(shù)字化制造理論。數(shù)字建造的宗旨是“數(shù)字化、智能化、高效率“，可以有效提高工程的效率、質量，并改變傳統(tǒng)的施工方式。三、數(shù)字建造技術及裝備——數(shù)字建造發(fā)展數(shù)字輔助時代數(shù)字控制與數(shù)字鏈接時代建筑信息化數(shù)字建造1990年代電子自動化控制系統(tǒng)被廣泛應用于生產領域，互聯(lián)網(wǎng)技術也逐漸在建筑行業(yè)溝通和辦公協(xié)同中發(fā)揮作用。

1980年代CAD/CAE/CAM等CAX技術的深入應用，實現(xiàn)了工程產品設計的現(xiàn)代化。市場上也出現(xiàn)了建筑工程預算造價軟件、算量等工程成本預算輔助軟件及辦公軟件。21世紀初建筑信息化持續(xù)發(fā)展，大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新技術形態(tài)不斷涌現(xiàn)，BIM技術的成熟，建筑業(yè)的數(shù)字化進程進一步加速。這個階段，數(shù)字建造開始走向標準化、智慧化、工業(yè)化與數(shù)字化。

近年來數(shù)字建造從單一的技術應用擴展到整個建筑產業(yè)的各個環(huán)節(jié)。這個階段，數(shù)字建造更加強調生態(tài)化。數(shù)字建造技術四個發(fā)展時期三、數(shù)字建造技術及裝備——數(shù)字建造體系及方法數(shù)字建造技術體系主要包括了BIM技術、云計算、大數(shù)據(jù)、移動應用和智能應用等關鍵技術，數(shù)字建造的實現(xiàn)主要有三大特征，分別是數(shù)字建造的數(shù)字化、在線化、智能化。數(shù)字建造技術基本體系三、數(shù)字建造技術及裝備——數(shù)字建造體系及方法數(shù)字建造技術基本原理主要有七個方面，包括了建筑元素數(shù)字化、標準化與規(guī)范、網(wǎng)絡交互、視覺認知、智能決策支持、集成化和協(xié)同化管理、持續(xù)升級和優(yōu)化。數(shù)字建造技術基本原理三、數(shù)字建造技術及裝備——數(shù)字建造裝備

數(shù)字建造裝備主要包括智能化建筑工程裝備、AI行為識別系統(tǒng)和其他后臺系統(tǒng)。數(shù)字建造技術系統(tǒng)與自動化建造機器人相結合的智能裝備，具備數(shù)字化、智能化控制技術，可以實現(xiàn)無人化或少人化的建筑工地操作。包括智慧工地物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、智慧工地數(shù)字化管理系統(tǒng)和智慧運維系統(tǒng)等，是智能工程裝備控制解決方案的重要部分。通過融合通信技術和大數(shù)據(jù)、人工智能算力算法，對施工現(xiàn)場進行監(jiān)控和管理，確保安全高效建造。AI行為識別系統(tǒng)其他后臺系統(tǒng)智能化建筑工程裝備目錄一、智能建造的“前世今生”二、裝配式建造技術及裝備三、數(shù)字建造技術及裝備四、智能建造技術及裝備四、智能建造技術及裝備——智能建造技術概述裝配式建造技術和數(shù)字建造技術是智能建造技術的基礎智能建造技術則是裝配式建造技術和數(shù)字建造技術的發(fā)展和升級智能建造是一個高度集成多個環(huán)節(jié)的建造系統(tǒng)，融合了設計、生產、物流和施工等關鍵環(huán)節(jié)。智能建造技術涉及建筑工程的全生命周期，主要包括智能規(guī)劃與設計、智能裝備與施工、智能設施三大模塊。智能建造技術是在裝配式建造技術和數(shù)字建造技術的基礎上，通過物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術，實現(xiàn)建筑全生命周期的智能化管理和運營。智能建造技術是一種以數(shù)字化、信息化和自動化為特征的新型建筑施工方式。四、智能建造技術及裝備——智能建造國內外發(fā)展對比BIM技術與物聯(lián)網(wǎng)技術最早也是在美國提出的。美國及歐洲是開展智能建造技術較早的國家和地區(qū)，比其他國家早十年左右，新加坡、日本、韓國等近年也逐步實現(xiàn)了智能建造技術。以美國、英國及德國為代表的人工智能技術、大數(shù)據(jù)技術、云計算等技術的發(fā)展走在世界前列，政府發(fā)布的政策、投入的資金、技術研發(fā)及人才培養(yǎng)都為智能建造技術的發(fā)展提供支持。國外建造技術發(fā)展過程國外推動建造技術發(fā)展的相關政策四、智能建造技術及裝備——智能建造國內外發(fā)展現(xiàn)狀及動態(tài)我國的智能建造技術起步較晚，我國從2011年開始，提出建筑業(yè)信息化發(fā)展，將物聯(lián)網(wǎng)引入建筑行業(yè)，以實現(xiàn)建筑物與部品構件、人與物、物與物之間的信息交互。隨著政策規(guī)劃，智能建造技術不斷升級，使得建筑項目的全過程更加智能化、自動化。近幾年，我國建筑業(yè)對智能建造、大數(shù)據(jù)等技術的政策也相應出臺，大力發(fā)展智能建造信息化技術。我國建造技術發(fā)展過程國內關于推動建造技術發(fā)展出臺相關政策四、智能建造技術及裝備——智能建造裝備智能建造裝備是一種基于物聯(lián)網(wǎng)與BIM技術作為基礎，與自動化、數(shù)字化建造機器人相結合的智能裝備，例如智能布料系統(tǒng)、智能測量機器人、智能安