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上海建工:數字化建造打造“智慧建筑”

放大字體  縮小字體 發布日期:2018-03-08  來源:中國混凝土網  作者:鳳凰網
核心提示:建筑行業已經邁入轉型升級關鍵期,不少龍頭企業開始廣泛普及數字化應用。作為中國建筑行業龍頭企業和科技創新工作先行者,上海建工從上世紀80年代起就開始涉足數字化應用,歷經數十載鑄就精品工程。

上海中心大廈、上海迪士尼樂園、國家會展中心、港珠澳大橋澳門口岸旅檢大樓……近年來,由上海建工集團承建的一項又一項“超級工程”相繼落成,刷新多項紀錄,引來世界矚目。不為人知的是,這些工程建筑不僅外觀優美曼妙,內在更凝聚著無比精密先進的技術力量。這一股技術力量,來自上海建工數十年的精心耕耘,并成為上海建工加快轉型的重要引擎。


建筑行業已經邁入轉型升級關鍵期,不少龍頭企業開始廣泛普及數字化應用。作為中國建筑行業龍頭企業和科技創新工作先行者,上海建工從上世紀80年代起就開始涉足數字化應用,歷經數十載鑄就精品工程。


數字技術:從單一向體系轉變


“數字化”聽起來雖然抽象,實際運用后可以真真切切“看得到”。在建設上海中心大廈的過程中,上海建工最快可實現每3天“長高”一層樓,背后支撐就是一項數字化技術。


這項數字化技術是由上海建工自主研發的鋼平臺整體液壓爬升體系,可以確保工程又快又穩。在數百米高空,施工人員始終能在一個大約1000平方米的鋼平臺上實施鋼筋綁扎、模板封閉等工序,穩穩地像從來沒離開地面一樣。從大樓躍出地面起,這個鋼平臺隨著大樓的長高而逐漸向上攀升。比起傳統的機械爬升技術來,液壓爬升體系在大樓轉換層無需拆卸,工序少、建設快。


超高層建筑建設是上海建工的強項,液壓爬升體系曾在多個數百米建筑建設中加以應用,技術本身也在不斷優化。2016年,國家“十二五”科技支撐計劃項目《千米級超高層建造整體鋼平臺模架及輸送泵裝備研發與示范》通過專家驗收,這項科研項目就是由上海建工所承擔。


然而,數字化并不是單一技術“一枝獨秀”,而是“百花齊放”的大花園。近年來,上海建工在數字化技術領域不斷拓展,基本形成了關于數字化技術和管理的系統。其中包括:數字化建造技術方法、數字化加工與拼裝技術、數字化虛擬建造與控制技術、數字化設計及控制技術、大型機械設備數字化技術、智能化人員安全控制技術、數字化集成管理技術、數字化輔助施工技術、數字化協同平臺系統、數字化建造體系研究等,走在了行業發展的前列。尤其是BIM(建筑信息模型)技術的應用,讓建設的技術和管理有了整體提升。


上海軌道交通網絡運營指揮調度大樓工程,被譽為上海軌交系統“數字大腦”,更是一塊“數字工地”。上海建工自主研發出了基于BIM技術的智慧建造平臺,建設過程實現全流程“數字化”。通過這個智慧建造平臺,建設者不僅可以通過三維的BIM模型了解建筑結構,還可以隨時隨地通過網頁、微信遠程察看工地情況,施工過程進度、質量、安全、技術、商務、工程資料、人員管理都可以在智慧平臺上實現。上海首個采用全預制高架橋技術的嘉閔高架工程,也通過BIM和二維碼技術預制工廠信息管理平臺,打造高效的數字化預制構件生產線,實現全流程信息化和標準化管理。


數字應用:助力城市更新發展


建筑可以最直觀地體現城市的發展變化。近年來,上海建工依托數字化技術打造“智慧建筑”,不僅滿足個性化設計,而且綠色智能。如今,這些建筑或成為區域性地標,乃至城市名片,象征著上海的綜合實力;或改頭換面,注入新活力,助推上海轉向內涵式發展。


坐落于上海國際旅游度假區中心的上海迪士尼樂園,充滿異國風情,夢幻景致,今年春節期間再度成為熱門景點,游客紛至沓來。要知道,這里有著世界上最高、最大的迪士尼城堡夢幻世界,流光溢彩的童話城堡看起來復雜,造起來更加復雜。


上海迪士尼樂園有數以萬計的構件需要制造,其中很多都是獨一無二的,采用傳統工藝加工就會極其繁瑣,很難保證每一個制品都完美符合標準。來自上海建工的技術人員通過3D技術導入模型信息,可以直接打印出標準的藝術構件和所需模具,再利用模具進行規模生產。只要掌握軟件和機器的使用方法,一名技術人員就可以設計并制作出工藝非常復雜的作品,而在過去,這可能需要一整個車間才能實現,人力、財力、工期大大減少。除了3D打印和雕刻技術,三維可視化技術、4D模擬、三維掃描技術等數字化技術“各顯神通”,讓上海迪士尼樂園在建筑工業上創造了多方位的新高度。


位于滬西的國家會展中心(上海)又是另一種挑戰:看起來簡約,造起來極端復雜。國家會展中心總建筑面積147萬平方米,地上建筑面積127萬平方米,是目前世界上面積最大的建筑單體和會展綜合體。從空中俯瞰,就像一片巨大的四葉草。不過,“四葉草”只是外觀簡約,內部鋼結構、幕墻、屋面、機電安裝、內裝飾等界面相互關系非常復雜。


由于屋面造型并不是一個完整平面,有高有低,但是施工又必須確保一次完工成型,沒有任何返工余地,大大增加了施工難度。上海建工技術人員就通過BIM技術建模,讓屋面的建筑結構在計算機中一覽無余,各個專業工程的技術模型提前在建筑整體模型中進行“碰撞實驗”,甚至連施工過程中可能出現的問題也及時發現,可以及時作出調整。


除了新建筑,數字化技術在老舊建筑中的用武之地也不小。上海建工相繼參與了第一八佰伴、錦滄文華大酒店、東方醫院改擴建、浦東機場、虹橋機場改造工程,在城市更新領域形成獨特優勢,助推可閱讀的建筑與有溫度的城市營造,提高城市品質。


去年,上海玉佛寺大雄寶殿平移頂升工程備受矚目,實現了老建筑和前沿科技的完美融合。玉佛寺擁有近百年歷史,內部場地擁擠,房屋年久失修,已不能很好地滿足實際使用需求,要消除公共安全隱患,改善環境,就必須對玉佛寺進行整治、改造、修繕,大雄寶殿的移位工程就是其中之一。大雄寶殿木結構不生根的特點使得平移頂升的過程猶如推一張“桌子”,“桌子”下方還需帶著所有佛像、佛臺一起移動,過程中如何保障整體結構和佛像文物的安全,對于施工方來說是一個巨大的挑戰。


為了確保在移位過程中大雄寶殿和佛像安全完好,上海建工研發出“互聯網+移位遠程智能監控評估平臺”,手機移動端的遠程實時監測移位進度和狀態的可視化管理,對移位的加速度、速度嚴格控制。建筑物和佛像布置全部布滿觀測點,這些觀測點有的是測試力和變形的傳感器,有的是用光學觀測物體表面變化的傳感器。除此之外,平移工程還配備相應的預警措施,通過多元方式實時監控移位的整個過程。最終,大雄寶殿成功向北位移30.66米后頂升1.05米,成為國內外建筑史中第一例實現整體建筑和內部佛像、文物同步平移的工程。


智慧建筑:助推上海建工“三全”戰略


依托數字化應用和技術創新,上海建工將深入貫徹“三全”戰略,即:全國化發展、全產業鏈協同聯動、打造建筑全生命周期服務商,從傳統“工程承包商”轉向“建筑服務商”,成為中國建筑全生命周期服務商領跑者。


研發為基:為企業注入新動能


扎根數字應用,上海建工收獲頗豐,“插上翅膀”飛得更高更遠:以北京國家大劇院、廣州電視塔為代表的一批重大工程,不斷突破傳統工藝方法,在探索工程建設全生命周期數字化建造方面取得新成果,大大推動了集團在全國化發展的布局。一批地標性建筑工程崛地而起,備受贊譽。


長三角區域,上海建工在南京金鷹天地廣場項目中,自主研發鋼連廊整體提升裝備與控制系統,并綜合運用“互聯網+”、BIM、物聯網、云計算、視頻監控等技術,將重達2800噸的空中連廊鋼桁架結構穩穩地提升130.3米,至200米高空,實現世界首例三塔連體非對稱高空連廊整體提升。距離上海不遠的江蘇昆山中環工程,建造過程非常復雜,涉及到3座互通式立交、14組菱形匝道、5座新建大橋、36座輔道中小橋等工程,路程總長44.4公里。技術人員研發出鋼箱梁頂推信息化施工技術,在高速公路不封閉、高壓線和周邊荷塘限制下,在頂推施工中利用計算機智能控制技術等施工工藝,實現了鋼箱梁的平穩頂推。


京津翼地區,北京國家大劇院76天完成原計劃半年的鋼結構安裝任務,創造了世界罕見的巨型殼體鋼結構安裝新紀錄。這一座超級橢球殼體建筑,猶如一顆飄浮的巨型“水上明珠”,建造難度非常大。技術人員通過長達兩年的技術準備,自主創新出一套數字化測量校正方案,確保大型構件分段對接精度控制在2毫米內,以近乎苛刻的精度完成了國家文化地標。


中原區域,由上海建工承建的武漢恒隆廣場一期寫字樓工程在去年榮獲“江城十大建設工地”。技術人員開展“頭腦風暴”,采用多種“高大上”的數字化手段。比如,自主研發的第三代液壓爬升鋼平臺系統,可以讓建筑每3天增加一層樓高度,大大節約工序和時間。該系統可以實現施工平臺的整體一次性提升,并采用全自動化控制,控制中心只需1名工人操作,即可頂升590噸重量,相關儀器還能顯示位移、承載力等參數,位移甚至精確到毫米級別,系統若發現問題就會立即報警。智慧化施工產生了良好的經濟效益。


華南區域,“細腰芊芊”的廣州新電視塔以600米挺拔身姿,被譽為世界第一高電視觀光塔。塔身萬余構件無一相同,施工技術難度較以往近乎幾何級數提升。技術人員迎難而上,通過用數字化成型技術,最終讓萬余枚構件、重達5萬多噸鋼材構造出充滿藝術美感的造型,創下了多個國內超高層建筑新紀錄,工程獲得魯班獎。


持續深耕數字化應用,讓上海建工有了一顆“智慧大腦”,人才濟濟。一支強大的科研團隊為轉型發展持續注入新動能。去年,上海建工R&D支出(研發支出)占到主營業務收入比重超過3%,并且逐年顯著增加。


目前,上海建工已經形成一批多元化研發平臺作為企業的“大腦中樞”。集團作為國家級企業技術中心,下屬15家市級企業中心全部通過2017年上海市級企業技術中心評價,其中5家獲得優秀,占全市優秀企業數的25%。去年,新增1家高新技術企業,新增2家省部級以上研發平臺。


以研發平臺作為支撐,一批優秀人才脫穎而出。2017年,上海建工再有5人獲得2016年度國務院特殊津貼。自1990年以來,集團共有76名作出突出貢獻的專業技術人員和高技能人員獲此殊榮。2017年,上海建工共有2人獲得“上海市領軍人才”稱號,迄今共有18人獲此殊榮。此前,已有1人入選2017年“國家百千萬人才工程”,有1個工作室獲得2017年上海市新建技能大師工作室。


2017年,上海建工的科研成果實現爆發式增長。通過初評的國家科技進步獎有2項,通過初評的上海市科學技術獎達到12項;共申請專利992項,申請發明專利476項,獲得授權專利589項;獲得授權發明專利188項;中國土木工程詹天佑大獎4項獲獎,省部級以上優秀設計獎102項。此外,上海建工于去年獲批“國家裝配式建筑產業基地”,國家科技計劃項目課題立項同樣取得優異成績。


前期積淀豐富,未來依然可期。從技術領域來看,物聯網、大數據、智能制造等技術將最具有產業顛覆意義,信息技術的深度應用也將成為焦點,這意味數字化發展具有巨大的發展空間。要向中國建筑全生命周期服務商領跑者繼續邁進,上海建工未來將實現科技工作全面信息化,即建立科技管理協同平臺,通過科技服務平臺、技術管理平臺、科研管理平臺系統的逐步建立,實現一體化資源共享、一體化支撐服務和一體化協同管理。


未來,建筑企業的傳統工作方式會實現顛覆性變革。上海建工是國家工業和信息化部兩化融合管理體系貫標全國首批試點單位。接下來,要積極推進信息化和工業化深度融合發展,深入研究行業發展趨勢,結合自身發展戰略需要,系統梳理信息化環境下的新型能力建設,進一步提升數字化技術應用水平,引領行業數字化技術發展。

 
 
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