智慧赋能 建造未来——中建科技科研产业楼项目应用案例

   日期:2024-10-30     来源:住房和城乡建设部信息中心    浏览:130    

中建科技科研产业楼:探索建筑工业化、智能化、绿色化的新高度

中建科技集团有限公司(以下简称“中建科技”),作为世界500强第9位的中建集团于2015年实施“蓝海战略”后成立的首家直属科创型子企业,承载着推进转型升级的历史使命。中建科技凭借其在新型建筑工业化全产业链的人才与资源优势,创新性地提出了“研发+设计+制造+采购+施工(管理)”一体化的REMPC五位一体工程总承包模式,致力于为客户提供从研发、规划、设计、制造、建造到运维的全产业链一体化建造服务。

一、中建科技的创新之路

中建科技通过创新平面、立面、构件和部品“四大标准化”设计理论及方法,成功研发出全装配混凝土剪力墙住宅产品(PCS)、全装配混凝土框架建筑产品(PCF)、钢结构模块化建筑产品(SMC)等一系列代表性建筑产品体系。这些产品体系不仅满足了新型建筑工业化对系统性装配、工业化生产和产业化发展的要求,还为中建科技积累了差异化的竞争能力,成功突破了绿色、装配式高端建筑市场的壁垒。

在模块化业务方面,中建科技旗下的中建集成科技有限公司(以下简称“中建集成”)作为模块化业务的实施主体,凭借其华南(深汕)模块化智能制造工厂,配置了国内智能化水平最高的模块化产品生产线。该工厂研发并实施了人居、公建、设施、特需四大系列产品,满足了功能多样、低碳环保的模块化产品生产需求,成功获评国家高新技术企业和“专精特新”企业认定。

二、中建科技科研产业楼项目概况

中建科技科研产业楼项目位于深圳市坪山区龙田街道,坪山大道与锦绣西路交汇处,用地性质为普通工业用地(M1)。项目总建设用地面积为7917.38平方米,总建筑面积约为42544.37平方米,合同价格高达24173.37万元。

项目设计包括2层地下室,上部设有2栋塔楼。其中,地下二层为人防地下室。1栋为厂房,地上建筑层数为17层,地下2层,建筑高度达到78.1米,为高层丙类厂房;2栋为办公楼,地上建筑层数为8层,地下2层,建筑高度为31.3米,为二类高层公共建筑。

在建筑结构方面,1栋采用装配整体式框架-现浇剪力墙结构体系,预制构件类型包括预制柱、叠合梁、预应力空心楼板、预应力叠合板、预制阳台板等。而2栋则采用了中建科技自主研发的CMC组合模块建筑体系,这一创新体系为项目的成功实施奠定了坚实基础。

三、项目应用目标与实践

中建科技科研产业楼项目以工业化、智能化、绿色建造为核心理念,致力于不断改进生产和施工工艺,提升工厂和项目施工现场的工业化水平。项目将BIM和人工智能技术应用在工程建设中,通过科学的管理和流程的优化,实现了工厂内预制模块标准化、连续批量生产,以及施工现场高效、快速吊装。这不仅大幅降低了人工成本,还显著提升了生产能力和施工效率。

1. 模块化新产品研发

项目团队致力于研发形成“围护、结构、机电、装修”一体化的模块化新产品。通过创新设计和技术突破,成功研发出适应不同应用场景的模块化产品,为项目的顺利实施提供了有力保障。

1. 自动化柔性生产线建设

为了实现高效、高质量的模块建筑智能生产,项目团队建设了自动化柔性生产线。该生产线基于视觉识别、智能传感、自动上下料、主动跟随变位、多机器人协同焊接等先进技术,实现了标准化、流水线式、自动化柔性生产。这不仅大幅节约了劳动力成本,还提高了生产效率和产品质量,促进了安全生产,降低了事故率。

1. 模块化新产品应用探索

项目团队积极探索模块化新产品在办公楼、住宅等不同场景的应用。在科研产业楼项目中,成功落地了CMC产品示范楼栋(南楼)。通过实践验证,项目团队积累了丰富的经验,为后续模块化建筑的应用与实践提供了有力支持。

1. 工法与技术标准总结

项目团队在总结实践经验的基础上,形成了相关工法、技术标准/规程。这些成果不仅推动了模块化建筑的应用与实践,还为业内其他智能建造项目提供了可靠的参考和借鉴。

四、智能建造应用成果展示

(一)数字设计

在数字设计方面,项目团队充分利用BIM技术,实现了线下和线上两个环节的协同工作。

线上环节:通过自主知识产权的轻量化图形引擎,将线下生成的数字孪生建筑模型转化为轻量化BIM文件,并上传至“中国建筑智慧建造平台”。该平台支持设计、商务、制造、施工、运维全过程的数据读取及加载,具备交互功能,可实现建造过程基于互联网的数字孪生。

线下环节:依托EPC管理模式组织一体化协同设计,形成主体结构、建筑围护、机电设备、装饰装修四大系统的BIM设计文件,并整合为一个完整的建筑信息模型。在整合过程中,引入生产工艺和施工工法专业技术人员,开展全专业协同校验,最终定义能够支撑建造需求的数字孪生建筑模型。

此外,项目团队还探索了一体化BIM协同工作模式,实现了生产、施工、运维的前置参与。通过BIM信息化模型实现信息交互,实现了“全员、全专业、全过程”的三全BIM信息化应用。同时,利用自主开发的BIM轻量化引擎,实现了数字设计成果线下设计、线上应用的无缝衔接,为招采、生产、现场与交付提供了数据保障,奠定了全生命周期数字孪生基础。

(二)智能生产

在智能生产方面,项目两栋塔楼均为装配式建筑,所需预制构件均在构件厂生产。其中,PC构件由深圳深汕特别合作区中建科技有限公司生产提供,该工厂位于深圳市深汕特别合作区中建绿色产业园内,占地面积200余亩,年产能达22万m³,可满足超500万平方米的装配式建筑需求。

此外,项目还采用了CMC模块化智能制造产线。该产线通过自动化、智能化手段保障项目生产效率及生产质量。基于视觉识别、智能传感、自动上下料、主动跟随变位、多机器人协同焊接等先进技术,实现了标准化、流水线式、自动化柔性生产。这不仅大幅节约了劳动力成本,还提高了生产效率和产品质量,促进了安全生产,降低了事故率。

(三)智慧建造平台

项目团队还自主研发了具有自主知识产权的“中国建筑智慧建造平台”。该平台融合设计、制造、采购、施工、运维的全过程,突破了传统的点对点、单方向的信息传递方式,实现了全方位、交互式信息传递。平台包括模块化设计、云筑网购、智能工厂、智慧工地、幸福空间五大板块,实现了全球首创BIM+互联网+物联网技术集成应用。这也是国内装配式建筑领域唯一投入实际工程项目的全过程智能建造平台。

智慧建造平台将设计、生产、施工的需求和建筑、结构、机电、内装等各专业的设计成果集成到一个统一的建筑信息模型系统之中。系统建立了模块化的构件库、部品库和资源库等,支持查询图纸信息、材料清单信息、施工安装信息、构件施工进度信息等。同时,平台还实现了各参与方基于同一平台在设计阶段提前参与决策、工作过程实时协同、构件及部品的属性信息实时交互修改等功能。此外,平台还能结合全景和VR技术,实现建筑设计阶段的虚拟化实景体验和个性化定制,提升建筑产品的附加值。

五、项目特色亮点解析

(一)创新技术体系

CMC组合模块建筑体系是中建科技在本项目中的一大创新亮点。该体系以系统思维和产品思维为核心,实现了建筑结构、机电、围护、精装、幕墙等系统的高度集成。同时,以“人机协同”的智能建造方式,通过定制化模组智造实现了“无限生长”的无柱大空间。这一创新技术体系不仅适用于高层住宅、酒店、学校、公寓、医院等多类应用场景,还为项目的成功实施提供了有力保障。

在项目实践中,共应用了7种合计175个模块。标准层每层模块数量达到26个,模块系列面宽3.6m-4m,长度8m,高度3.6m。多数模块重量从7.5吨到10吨不等,最重的公共卫生间模块重达22.5吨。CMC组合模块钢模块在工厂内完成外饰面、机电管线以及装修工作,然后运输到施工现场进行组装和混凝土浇筑。现场无需支模、无大量钢筋绑扎工作,模块箱体之间收口浇筑形成钢和混凝土组合结构。

(二)高效智能生产

在高效智能生产方面,CMC组合模块生产线充分利用了机器人控制技术、模块化总装技术、视觉识别技术和智能传感技术等先进信息化技术。形成了一条具备钢构件组装焊接、地面钢网的分片加工及组合模块拼装焊接功能,同时涵盖角柱、顶框和底框钢结构焊接和组装功能的自动化柔性生产线。这一生产线实现了模块试点建筑主体结构(不含混凝土部分)、外围护(建筑外墙一侧)、机电管线以及大部分内装修在智能工厂内完成加工的高效生产模式。平均每8小时(一台班)可生产箱体结构3套,大幅提高了生产效率。

(三)打造绿色标杆

在绿色建造方面,本项目采用了夏热冬暖气候适应性设计技术。综合考虑建筑功能与地域气候特征,借助性能分析确定了东南朝向、北高南低的总体布局和建筑层数与形体。这一设计不仅为舒适节能微环境与光伏利用创造了有利条件,还采用了全遮阳系统大幅降低建筑物的夏季空调负荷和运行能耗。同时,采用内保温构造和高性能门窗进一步降低了围护结构热传导对能耗的影响。

此外,模块试点建筑还高效兼容光储直柔技术。项目在模块立面和建筑屋顶集成光伏板应用,可再生能源利用率达到50%。绿色低碳总目标为打造“近零能耗+绿色建筑三星级”建筑示范,建成业内同类建筑

 


 
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