智慧建造工厂助力新型建筑工业化

智慧造楼工厂通过科技创新、功能集成，能够实现全天候高效施工与精益建造高效融合，促进高层建筑建造方式向人性化、智能化、集成化、绿色化升级，助力新型建筑工业化的发展。

一、应用概况

为了实现新型建筑工业化、建筑工业现场化、施工现场工厂化，解决行业痛点（施工作业环境差、劳动力不足、施工安全性低、施工效率低等），达蒙安防科技有限公司研发了智慧造楼工厂并成功应用。

智慧造楼工厂是体现建筑工业化、施工机械化、数字化、网络化、智能化的大国重器，不仅是对传统建筑施工方式的颠覆性变革，填补了新型建筑工业化的技术空白，更是符合新质生产力的特点和内涵。其特征是基于 BIM 技术，整合智能模块逐渐由智能设备或机器人取代各种人工作业，最终实现无人化建造。具体表象为“智慧造楼工厂 = 建筑信息模型（BIM）+ 云端建造工厂（云端平台）+ 移动建造工厂（终端装备）”。

图1 智慧造楼工厂样架

二、智能建造技术应用

（一）关键技术

1. 整体大模板悬挂转运功能

集成手拉葫芦用来吊挂剪力墙、梁侧向大模板，悬挂大模板整体随智慧造楼工厂同步顶升至下一个作业层，手拉葫芦微调模板高差便于合模。利用这些技术能够有效的减少模板散拆转运的工作量及其所需耗费的人工，起到降低施工强度，提升经济效益的目的。

图2 整体大模板悬挂转运现场图

图3 整体大模板悬挂转运现场图

2. 喷淋养护功能

现场设有集成水箱、高压喷淋设备，铺设管路及喷淋头，支持定点、定时、定量喷淋养护降尘。此外，通过设置不同的喷淋时间、水量和喷洒范围，可以满足不同工地的降尘需求。喷淋养护设备可自动运行，无需人工干预，能够有效降低人力成本。

图4 喷淋养护功能现场图

3. 开合式电动防雨棚功能

集成电控电动防雨棚可根据天气、气温、环境等因素随时控制电动雨棚的开合。全天候施工保障系统，可大幅缩短施工周期并降低施工成本，终结了自古以来露天作业的历史，提高工程质量，实现良好的经济效益。

图5 开合式电动防雨棚功能现场图

4. 智能巡检机器人

集成智能巡检机器人设备支持自动巡逻监控现场施工情况；可识别高危作业并发出警报，能够很好的解决现场施工环境、施工质量、施工安全难以管控问题，实时监控现场施工情况，确保现场施工按序进行。

图6 智能巡检机器人现场图

5. 液压布料机集成

液压布料机操控可集成在智慧造楼工厂控制台统一操控，布料机可随智慧造楼工厂同步顶升，精准、均匀的将混凝土浇筑到指定位置。作业时由布料机将混凝土直接注入提前配好钢筋的吊挂模板中，即可快速形成墙体模型，大大加快建造的速度，提升工程效率，最快 3 天可完成一个结构层的施工。

图7 液压布料机现场图

6. 转运天车集成

支持额定预制构件的转运，可周转各类材料（钢筋、模板、加固件等）至指定位置、指定楼层。各类预制配件吊装转运，能够减少人工搬运成本，提升施工效率。设备操作简便，能够灵活调整起吊高度和角度，适应不同的施工需求，类似移动加工厂，能够快速、高效地进行物料转运，提高施工效率，缩短工程周期。

图8 转运天车现场图

7. 集成会议室

支持施工现场安全技术交底、现场临时会议、工作安排部署等；集成电路、空调、可降解生物卫生间等满足施工人员日常需求。集成会议室有效地改善了现场施工作业环境，充分体现出了以人为本的建造理念。

图9 转运天车现场图

8. 集成控制与数据监测一体

支持集成控制智慧造楼工厂的顶升、电动雨棚的伸缩、喷淋养护的开关、液压布料机的操作、转运天车的运行等等，可实现对智慧造楼工厂的运行场景进行实时监测，对重点部位应力、应变及位移，堆载超限情况、环境（风速风向、湿度等）进行监测。同时对接各类传感器的数据传输及采集并支持手机端展示数据，支持将监测数据接入至项目整体智慧管理平台。

图10 集成控制与数据监测

9. 通风调温系统

通风调温系统搭载空调和风机，在夏季可有效使内部温度降低 5~8℃，给作业人员提供更加舒适的作业环境，提高作业效率。

（二）创新点

1. 轻量化、模块化

以住房和城乡建设部等部门联合印发的《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》为基础，传统基建向“新基建”方向发展，所有结构采用轻型钢结构设计，较顶模重量大幅降低，单个构件轻，多种构件可直接人工搬运组装。采用模块化设计，可以实现快速组装和拆卸，适用于多种建筑类型，如高层建筑、桥梁等，能够提高建筑的灵活性和可维护性，提高施工效率，降低成本、减少浪费。

2. 工厂化、智能化

智慧造楼工厂及建造技术是以机械作业、智能控制方式，实现高层建筑现浇钢筋混凝土的工厂化作业。该设备平台模拟一座移动式造楼工厂，将工厂搬到施工现场，采用机械操作、智能控制手段与现有混凝土供应链、混凝土高空泵送技术相配合，逐层进行地面以上结构主体和保温饰面一体化板材同步施工的现浇建造技术，用机器代替人工，实现高层及超高层钢筋混凝土的整体现浇施工建造。智慧造楼工厂通过科技创新、功能集成，能够实现全天候高效施工与精益建造高效融合，促进高层建筑建造方式向人性化、智能化、集成化、绿色化升级，助力新型建筑工业化的发展。

三、应用效果

目前，智慧造楼工厂已完全具备工厂车间的基本要素，施工现场即是工厂，将工厂上楼，是新型建筑工业化的重要途径。其功能分区包括：工作区。由管理及操作人员、生产设备、原材料组成的工艺流程生产线；堆料区。用于原材料及半成品的堆放、成品的验收和交付；配套设施。包括会议办公区、卫生设施、水电消防及网络控制系统等。

从应用效果看，智慧造楼工厂重量450~500吨，而传统造楼机重量1000~1200吨，相比之下重量可减少50%。智慧造楼工厂顶升速度快，单层 4.5 米层高顶升速度 50 分钟，其模板悬挂系统利用钢桁架平台带动施工模板（结构主体竖向结构）的顶升，不需要依靠人工传递模板，劳动力减少了 40%。此外，智慧造楼工厂将传统的露天作业变成室内工厂化作业，不受刮风、下雨、高温等天气影响，施工工期可减少 20%。目前，智慧造楼工厂（2.0 版）相比传统造楼机，可降低施工综合费的10%，未来通过技术革新升级，可降低更多的施工综合费。