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上海建工:数字化建造打造“智慧建筑”

时间:2018年04月23日         来源:建筑新网         作者:郑双征  王帅

 

上海中心大厦、上海迪士尼乐园、国家会展中心、港珠澳大桥澳门口岸旅检大楼……近年来,由上海建工集团承建的一项又一项“超级工程”相继落成,刷新多项纪录,引来世界瞩目。不为人知的是,这些工程建筑不仅外观优美曼妙,内在更凝聚着无比精密先进的技术力量。这一股技术力量,来自上海建工数十年的精心耕耘,并成为上海建工加快转型的重要引擎。

建筑行业已经迈入转型升级关键期,不少龙头企业开始广泛普及数字化应用。作为中国建筑行业龙头企业和科技创新工作先行者,上海建工从上世纪80年代起就开始涉足数字化应用,历经数十载铸就精品工程。


 

数字技术:从单一向体系转变

“数字化”听起来虽然抽象,实际运用后可以真真切切“看得到”。在建设上海中心大厦的过程中,上海建工最快可实现每3天“长高”一层楼,背后支撑就是一项数字化技术。

这项数字化技术是由上海建工自主研发的钢平台整体液压爬升体系,可以确保工程又快又稳。在数百米高空,施工人员始终能在一个大约1000平方米的钢平台上实施钢筋绑扎、模板封闭等工序,稳稳地像从来没离开地面一样。从大楼跃出地面起,这个钢平台随着大楼的长高而逐渐向上攀升。比起传统的机械爬升技术来,液压爬升体系在大楼转换层无需拆卸,工序少、建设快。

超高层建筑建设是上海建工的强项,液压爬升体系曾在多个数百米建筑建设中加以应用,技术本身也在不断优化。2016年,国家“十二五”科技支撑计划项目《千米级超高层建造整体钢平台模架及输送泵装备研发与示范》通过专家验收,这项科研项目就是由上海建工所承担。

然而,数字化并不是单一技术“一枝独秀”而是“百花齐放”的大花园。近年来,上海建工在数字化技术领域不断拓展,基本形成了关于数字化技术和管理的系统。其中包括:数字化建造技术方法、数字化加工与拼装技术、数字化虚拟建造与控制技术、数字化设计及控制技术、大型机械设备数字化技术、智能化人员安全控制技术等,走在了行业发展的前列。尤其是BIM技术的应用,让建设的技术和管理有了整体提升。

上海轨道交通网络运营指挥调度大楼工程,被誉为上海轨交系统“数字大脑”更是一块“数字工地”。上海建工自主研发出了基于BIM技术的智慧建造平台,建设过程实现全流程“数字化”。通过这个智慧建造平台,建设者不仅可以通过三维的BIM模型了解建筑结构,还可以随时随地通过网页、微信远程察看工地情况,施工过程进度、质量 安全、技术、商务工程资料、人员管理都可以在智慧平台上实现。上海首个采用全预制高架桥技术的嘉闵高架工程,也通过BIM和二维码技术预制工厂信息管理平台,打造高效的数字化预制构件生产线,实现全流程信息化和标准化管理。


数字应用:助力城市更新发展

建筑可以最直观地体现城市的发展变化。近年来,上海建工依托数字化技术打造“智慧建筑”,不仅满足个性化设计,而且绿色智能。如今,这些建筑或成为区域性地标,乃至城市名片,象征着上海的综合实力;或改头换面,注入新活力,助推上海转向内涵式发展。

坐落于上海国际旅游度假区中心的上海迪士尼乐园,充满异国风情,梦幻景致,今年春节期间再度成为热门景点,游客纷至沓来。要知道,这里有着世界上最高、最大的迪士尼城堡梦幻世界,流光溢彩的童话城堡看起来复杂,造起来更加复杂。

上海迪士尼乐园有数以万计的构件需要制造,其中很多都是独一无二的,采用传统工艺加工就会极其繁琐,很难保证每一个制品都完美符合标准。来自上海建工的技术人员通过3D技术导入模型信息,可以直接打印出标准的艺术构件和所需模具,再利用模具进行规模生产。只要掌握软件和机器的使用方法,一名技术人员就可以设计并制作出工艺非常复杂的作品,而在过去,这可能需要一整个车间才能实现,人力、财力、工期大大减少。除了3D打印和雕刻技术,三维可视化技术、4D模拟等数字化技术“各显神通”,让上海迪士尼乐园在建筑工业上创造了多方位的新高度。

位于上海的国家会展中心又是另一种挑战:看起来简约,造起来极端复杂。国家会展中心总建筑面积147万平方米,地上建筑面积127万平方米,是目前世界上面积最大的建筑单体和会展综合体。从空中俯瞰,就像一片巨大的四叶草。不过,“四叶草”只是外观简约,内部钢结构、幕墙、屋面、机电安装、内装饰等界面相互关系非常复杂。

由于屋面造型并不是一个完整平面,有高有低,但是施工又必须确保一次完工成型,增加了施工难度。上海建工技术人员就通过BIM技术建模,让屋面的建筑结构在计算机中一览无余,各个专业工程的技术模型提前在建筑整体模型中进行“碰撞实验”,甚至连施工过程中可能出现的问题也及时发现,可以及时作出调整。

除了新建筑,数字化技术在老旧建筑中的用武之地也不小。上海建工相继参与了上海第一八佰伴、上海虹桥机场改造工程等,在城市更新领域形成独特优势,助推可阅读的建筑与有温度的城市营造,提高城市品质。

去年,上海玉佛寺大雄宝殿平移顶升工程备受瞩目,实现了老建筑和前沿科技的完美融合。玉佛寺拥有近百年历史,内部场地拥挤,房屋年久失修,已不能很好地满足实际使用需求,要消除公共安全隐患,改善环境,就必须对玉佛寺进行整治、改造、修缮,大雄宝殿的移位工程就是其中之一。大雄宝殿木结构不生根的特点使得平移顶升的过程犹如推一张“桌子”,“桌子”下方还需带着所有佛像、佛台一起移动,过程中如何保障整体结构和佛像文物的安全,对于施工方来说是一个巨大的挑战。

为了确保在移位过程中大雄宝殿和佛像安全完好,上海建工研发出“互联网+移位远程智能监控评估平台”,手机移动端的远程实时监测移位进度和状态的可视化管理,对移位的加速度、速度严格控制。建筑物和佛像布置全部布满观测点,这些观测点有的是测试力和变形的传感器,有的是用光学观测物体表面变化的传感器。除此之外,平移工程还配备相应的预警措施,通过多元方式实时监控移位的整个过程。最终,大雄宝殿成功向北位移30.66米后顶升1.05米,成为国内外建筑史中第一例实现整体建筑和内部佛像、文物同步平移的工程。


研发为基:为企业注入新动能

扎根数字应用,上海建工收获颇丰,“插上翅膀”飞得更高更远:以北京国家大剧院、广州电视塔为代表的一批重大工程,不断突破传统工艺方法,在探索工程建设全生命周期数字化建造方面取得新成果,大大推动了集团在全国化发展的布局。一批地标性建筑工程崛地而起,备受赞誉。

长三角区域,上海建工在南京金鹰天地广场项目中,自主研发钢连廊整体提升装备与控制系统并综合运用,“互联网+”、BIM、物联网、云计算等技术,将重达2800吨的空中连廊钢桁架结构稳稳地提升130.3米,至200米高空,实现世界首例三塔连体非对称高空连廊整体提升。江苏昆山中环工程建造过程非常复杂,涉及到3座互通式立交、14组菱形匝道、5座新建大桥、36座辅道中小桥等工程,路程总长44.4公里。技术人员研发出钢箱梁顶推信息化施工技术,在高速公路不封闭、高压线和周边荷塘限制下,在顶推施工中利用计算机智能控制技术等施工工艺,实现了钢箱梁的平稳顶推。


 

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南京金鹰天地广场工程,上海建工基于BIM+互联网技术,自主研发了空中连廊整体提升远程智能实时监控平台,实现了将2800吨的空中连廊钢结构稳稳提升至200米高空


京津冀地区,北京国家大剧院76天完成原计划半年的钢结构安装任务,创造了巨型壳体钢结构安装新纪录。这一座超级椭球壳体建筑,犹如一颗飘浮的巨型“水上明珠”,建造难度非常大。技术人员通过长达两年的技术准备,自主创新出一套数字化测量校正方案,确保大型构件分段对接精度控制在2毫米内,以近乎苛刻的精度完成了国家文化地标。

中原区域,由上海建工承建的武汉恒隆广场一期写字楼工程在去年荣获“江城十大建设工地”。技术人员开展“头脑风暴”,采用多种“高大上”的数字化手段。比如,自主研发的第三代液压爬升钢平台系统,可以让建筑每3天增加一层楼高度,大大节约工序和时间。该系统可以实现施工平台的整体一次性提升,并采用全自动化控制,控制中心只需1名工人操作,即可顶升590吨重量,相关仪器还能显示位移、承载力等参数,位移甚至精确到毫米级别,系统若发现问题就会立即报警。智慧化施工产生了良好的经济效益。

华南区域,“细腰芊芊”的广州新电视塔以600米挺拔身姿,被誉为世界第一高电视观光塔。塔身万余构件无一相同,施工技术难度较以往近乎几何级数提升。技术人员迎难而上,通过用数字化成型技术,最终让万余枚构件、重达5万多吨钢材构造出充满艺术美感的造型,创下了多个国内超高层建筑新纪录,工程获得鲁班奖。

持续深耕数字化应用,让上海建工有了一颗“智慧大脑”,人才济济。一支强大的科研团队为转型发展持续注入新动能。去年,上海建工R&D支出(研发支出)占到主营业务收入比重超过3%,并且逐年显著增加。

目前,上海建工已经形成一批多元化研发平台作为企业的“大脑中枢”。集团作为国家级企业技术中心,下属15家市级企业中心全部通过2017年上海市级企业技术中心评价,其中5家获得优秀,占全市优秀企业数的25%。去年,新增1家高新技术企业,新增2家省部级以上研发平台。

以研发平台作为支撑,一批优秀人才脱颖而出。2017年,上海建工再有5人获得2016年度国务院特殊津贴。自1990年以来,集团共有76名作出突出贡献的专业技术人员和高技能人员获此殊荣。2017年,上海建工共有2人获得“上海市领军人才”称号,迄今共有18人获此殊荣。此前,已有1人入选2017年“国家百千万人才工程”,有1个工作室获得2017年上海市新建技能大师工作室。

2017年,上海建工的科研成果实现爆发式增长。通过初评的国家科技进步奖有2项,通过初评的上海市科学技术奖达到12项;共申请专利992项,申请发明专利476项,获得授权专利589项,获得授权发明专利188项;中国土木工程詹天佑大奖4项获奖,省部级以上优秀设计奖102项。此外,上海建工于去年获批“国家装配式建筑产业基地”,国家科技计划项目课题立项同样取得优异成绩。

前期积淀丰富,未来依然可期。从技术领域来看,物联网、大数据等技术将最具有产业颠覆意义,信息技术的深度应用也将成为焦点,这意味数字化发展具有巨大的发展空间。要向中国建筑全生命周期服务商领跑者继续迈进,上海建工未来将实现科技工作全面信息化,即建立科技管理协同平台,通过科技服务平台、技术管理平台、科研管理平台系统的逐步建立,实现一体化资源共享、一体化支撑服务和一体化协同管理。

未来,建企的传统工作方式会实现颠覆性变革。上海建工是国家工业和信息化部两化融合管理体系贯标全国首批试点单位。接下来,要积极推进信息化和工业化深度融合发展,深入研究行业发展趋势,结合自身发展战略需要,系统梳理信息化环境下的新型能力建设,进一步提升数字化技术应用水平,引领行业数字化技术发展。


智慧建筑:助推上海建工“三全”战略

依托数字化应用和技术创新,上海建工将深入贯彻“三全”战略,即:全国化发展、全产业链协同联动、打造建筑全生命周期服务商,从传统“工程承包商”转向“建筑服务商”,成为中国建筑全生命周期服务商领跑者。

 

 

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