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【武漢新氣象塔項(xiàng)目打破我國(guó)建筑業(yè)千】百年傳統(tǒng) 【從設(shè)計(jì)到施工沒(méi)用一】張紙質(zhì)圖

   日期:2022-09-13    
核心提示:建設(shè)中的武漢新氣象塔項(xiàng)目。(通訊員 杜宇 攝)7月15日,位于武漢市江夏區(qū)的武漢新一代天氣雷達(dá)項(xiàng)目(氣象塔)“喜封金頂”,成

建設(shè)中的武漢新氣象塔項(xiàng)目。(通訊員 杜宇 攝)

7月15日,位于武漢市江夏區(qū)的武漢新一代天氣雷達(dá)項(xiàng)目(氣象塔)“喜封金頂”,成為一座跨時(shí)代的建筑——其設(shè)計(jì)、施工打破了建筑業(yè)千百年來(lái)傳統(tǒng),沒(méi)有用一張紙質(zhì)圖紙。

帶來(lái)這一歷史性變化的是國(guó)內(nèi)首個(gè)建筑工程PLM(產(chǎn)品全生命周期管理)平臺(tái)的成功應(yīng)用。7月16日,清華大學(xué)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院在江蘇蘇州舉行的中國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展研究論壇上發(fā)布報(bào)告,稱武漢新一代天氣雷達(dá)項(xiàng)目是我國(guó)首個(gè)“全過(guò)程無(wú)縫銜接的數(shù)字化建筑項(xiàng)目”(即:不用一張紙質(zhì)圖紙完成建筑設(shè)計(jì)、施工)。

武漢新一代天氣雷達(dá)項(xiàng)目2021年3月啟動(dòng)建設(shè),由中南建筑設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)、中核二二公司施工。氣象塔塔高90.057米,塔身以“氣旋”為設(shè)計(jì)靈感,采用雙螺旋型,形成旋轉(zhuǎn)婀娜的“華爾茲”。投用后,該項(xiàng)目將成為全國(guó)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)網(wǎng)中的“千里眼”和“順風(fēng)耳”。

由于設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)不互通,我國(guó)建筑業(yè)信息化程度低,施工單位仍以紙質(zhì)圖紙作為開(kāi)工的憑證和指導(dǎo)。據(jù)測(cè)算,該氣象塔項(xiàng)目如按傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)、施工,需要制作圖紙約1000張,總重量超過(guò)200公斤。

伴隨數(shù)字時(shí)代來(lái)臨,近年來(lái)我國(guó)建筑業(yè)開(kāi)始探索數(shù)字化建造,包括利用BIM(建筑信息模型)技術(shù)打造建筑結(jié)構(gòu)“數(shù)字孿生體”。然而,由于長(zhǎng)期形成的習(xí)慣與傳統(tǒng),結(jié)構(gòu)、暖通、給排水、電氣等不同專業(yè)施工單位使用的BIM建模軟件、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)各異,三維模型不能互通互認(rèn),設(shè)計(jì)方只能提供紙質(zhì)圖紙,由相關(guān)施工單位自行進(jìn)行三維“翻?!?。

“建筑完全可以像先進(jìn)制造業(yè)一樣,實(shí)現(xiàn)不用圖紙的三維產(chǎn)品交付?!比珖?guó)工程勘察設(shè)計(jì)大師、中南建筑設(shè)計(jì)院董事長(zhǎng)李霆介紹,該院攜手法國(guó)達(dá)索系統(tǒng),將航天、汽車等先進(jìn)制造業(yè)理念引入建筑業(yè),2021年開(kāi)始打造國(guó)內(nèi)首個(gè)建筑工程PLM平臺(tái),并以武漢新一代天氣雷達(dá)項(xiàng)目為試點(diǎn),項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工方共享同一個(gè)三維模型,實(shí)現(xiàn)“一模到底、無(wú)圖紙建造”。

“無(wú)圖紙建造”的源頭是設(shè)計(jì)“無(wú)紙化”。氣象塔數(shù)字模型,是多專業(yè)設(shè)計(jì)師模擬施工流程,合力在電腦中一步一步“造”出來(lái)的。此間,系統(tǒng)還能選擇出最優(yōu)施工方案。放大該模型,只見(jiàn)建筑內(nèi)部每一處鋼結(jié)構(gòu)、每一條電纜、每一盞燈泡都清晰可見(jiàn)。

施工過(guò)程更是顛覆性變化。氣象塔各施工作業(yè)點(diǎn)上,張貼了許多二維碼。施工班組長(zhǎng)用手機(jī)或平板電腦掃碼后,就得到一個(gè)標(biāo)注著構(gòu)件參數(shù)、施工工藝、施工順序等信息的“數(shù)字孿生”三維模型,并以此指導(dǎo)工人施工。

中核二二公司氣象塔項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)理劉定坤坦言,數(shù)字模型解決了很多二維圖紙上難以解決的細(xì)節(jié)問(wèn)題,如施工中相關(guān)環(huán)節(jié)“撞車”,管線互相“沖突”等。據(jù)測(cè)算,使用PLM平臺(tái)后可縮短工期10%、效益提升15%。

PLM系統(tǒng)還能精準(zhǔn)測(cè)算建筑成本,讓傳統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中不透明的、可“議價(jià)”的部分大幅減少。

據(jù)悉,除該氣象塔外,應(yīng)用PLM技術(shù)的湖北省疾控中心項(xiàng)目目前正在建設(shè)中,預(yù)計(jì)2023年底竣工。

法國(guó)達(dá)索系統(tǒng)公司基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)高級(jí)經(jīng)理鄭毅介紹,法國(guó)巴黎郊區(qū)的一所音樂(lè)學(xué)院也在嘗試數(shù)字建造,這是全球首批從設(shè)計(jì)到施工“全程無(wú)圖紙建造”的3個(gè)項(xiàng)目。

沒(méi)有一張紙圖,氣象塔如何建成

湖北日?qǐng)?bào)全媒記者 劉天縱 通訊員 寧葉子

圖紙,工程施工的“說(shuō)明書”,在工程立項(xiàng)、招投標(biāo)、編制預(yù)算、建設(shè)施工、竣工驗(yàn)收中起到關(guān)鍵作用。

武漢新一代天氣雷達(dá)項(xiàng)目(氣象塔)用數(shù)字模型代替圖紙指導(dǎo)施工,相當(dāng)于紙質(zhì)地圖升級(jí)為手機(jī)導(dǎo)航,讓傳統(tǒng)建筑業(yè)能像先進(jìn)制造業(yè)一樣,全面擁抱信息化。

設(shè)計(jì)“圖紙”變“模型”

要實(shí)現(xiàn)“無(wú)圖紙建造”,設(shè)計(jì)源頭首先要實(shí)現(xiàn)“無(wú)紙化”。7月18日,在中南建筑設(shè)計(jì)院工程數(shù)字技術(shù)中心,每位工作人員桌上都架著2臺(tái)電腦顯示屏,一串串?dāng)?shù)字、字符代碼在電腦屏幕上跳動(dòng),現(xiàn)場(chǎng)一張氣象塔的設(shè)計(jì)圖紙都找不到。

“數(shù)字模型相當(dāng)于立體的圖紙,它藏在我們的電腦里?!痹撛汗こ虜?shù)字技術(shù)中心主任張慎打開(kāi)氣象塔數(shù)字模型,就像電影或游戲里的仿真建筑。他說(shuō),用數(shù)字模型代替圖紙指導(dǎo)施工,相當(dāng)于在“數(shù)字孿生”的元宇宙里,設(shè)計(jì)師先用電腦把氣象塔“造出來(lái)”,并像“阿爾法狗”下圍棋一樣,利用大數(shù)據(jù)算法模擬施工流程,在億萬(wàn)種施工方案中,選擇“最優(yōu)解”。

氣象塔“氣旋”結(jié)構(gòu)就是用電腦“算”出來(lái)的,最終確定18度為建筑曲面最佳旋轉(zhuǎn)角;精準(zhǔn)算出1059塊GRC混凝土外墻板,讓氣象塔幕墻種類減少30%左右,極大降低了施工難度和造價(jià)。

“這就是像造輪船、造飛機(jī)一樣建房子?!比珖?guó)工程勘察設(shè)計(jì)大師、中南建筑設(shè)計(jì)院黨委書記、董事長(zhǎng)李霆介紹,波音公司在30年前設(shè)計(jì)制造波音777的時(shí)候,全程無(wú)圖紙,靠三維數(shù)字模型(數(shù)字樣機(jī))驅(qū)動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈。在中國(guó),上海江南造船廠實(shí)現(xiàn)了全程無(wú)圖紙建造海巡160輪;西飛集團(tuán)在設(shè)計(jì)制造運(yùn)-20大型運(yùn)輸機(jī)時(shí),也實(shí)現(xiàn)了全程無(wú)圖紙。

無(wú)圖紙建造的“底氣”,源于高端制造業(yè)PLM(產(chǎn)品全生命周期管理)平臺(tái)。這種平臺(tái)能將三維數(shù)字建模、數(shù)字仿真驗(yàn)證、數(shù)字制造、數(shù)字管理集中到一起,實(shí)現(xiàn)全專業(yè)、全流程、全要素的數(shù)字化統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理。

李霆認(rèn)為,中南建筑設(shè)計(jì)院探索出建筑版的“PLM平臺(tái)”,將大幅提高我國(guó)建筑業(yè)水平,“這是典型的數(shù)字經(jīng)濟(jì)躍升工程”。

每個(gè)作業(yè)點(diǎn)配“視頻教程”

中國(guó)核工業(yè)第二二建設(shè)有限公司作為氣象塔項(xiàng)目的施工單位,對(duì)中南建筑設(shè)計(jì)院的“無(wú)圖紙建造”很支持。

“有了手機(jī)導(dǎo)航,誰(shuí)還帶地圖出門?建筑業(yè)早就該向制造業(yè)靠攏了。”該公司氣象塔項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)理劉定坤在項(xiàng)目開(kāi)工伊始,就要求所有施工班組長(zhǎng)學(xué)會(huì)在手機(jī)和平板電腦上看數(shù)字模型施工。

建造塔樓主體時(shí),由于雙曲螺旋曲面復(fù)雜結(jié)構(gòu),無(wú)論是模板切割還是鋼筋下料綁扎,工人施工都十分困難。

為此,劉定坤針對(duì)不同的班組,在數(shù)字模型中進(jìn)行構(gòu)件參數(shù)、施工工藝、施工順序、施工措施、施工注意事項(xiàng)等信息標(biāo)注,并將標(biāo)注的內(nèi)容生成二維碼貼在各班組施工現(xiàn)場(chǎng)。班組長(zhǎng)通過(guò)移動(dòng)設(shè)備(手機(jī)或平板電腦)的微信APP掃碼,即可查看對(duì)應(yīng)的三維模型及施工標(biāo)注信息,瀏覽典型工序施工模擬視頻,比對(duì)照二維平面圖紙“靠想象力”施工直觀多了。

“我們做木工的,雖然書讀得不多,但能感覺(jué)到數(shù)字建造是未來(lái)的趨勢(shì)?!敝泻硕灸竟ぐ嘟M長(zhǎng)張旗華說(shuō),混凝土澆筑需要木制模板加固,現(xiàn)在電腦都幫我們提前算好了,切割模板只用按照噴繪布上的線條裁剪就行了。


 

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