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綠色建造與高質量發展項目的經典范例  2019-12-30
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黨的十九大報告指出,我國經濟已由高速增長階段轉向高質量發展階段,正處在轉變發展方式、優化經濟結構、轉換增長動力的攻關期,建設現代化經濟體系是跨越關口的迫切要求和我國發展的戰略目標。必須以供給側結構性改革為主線,不斷增強我國經濟創新力和競爭力。

建筑業在國民經濟中的作用十分突出,必須加大供給側結構性改革力度,適應和引領經濟發展新常態。突出實現建筑業的綠色建造和高質量發展,主要方式是裝配式+BIM、裝配式+EPC、裝配式+超低能耗以及裝配式+智慧建造。山東省青島市國際會議中心項目就是這種綠色建造與高質量建造的集中體現和示范,僅用6個月就又好、又省、又快地建成了,比傳統建造方式縮短工期18個月,創造了新的中國建造奇跡。通過對青島國際會議中心項目的深入調研,我們認為該項目主要特點體現在以下三方面:

全裝配式是綠色建造與高質量發展的轉型基礎

中共中央、國務院《關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》指出,要大力推廣裝配式建筑。

中國為什么要發展裝配式建筑?我國現有的傳統技術雖然對城鄉建設快速發展貢獻很大,但弊端亦十分突出:一是粗放式施工,鋼材、水泥浪費嚴重;二是用水量過大;三是工地臟、亂、差,往往是城市可吸入顆粒物的重要污染源;四是質量通病嚴重,開裂滲漏問題突出;五是勞動力成本飆升,招工難、管理難、質量控制難。這表明,我國必須加快轉型,大力發展裝配式建筑。

青島國際會議中心項目要求在2018年3月31日完成竣工驗收。從2017年9月26日進場施工開始,留給設計+建造的總工期僅僅6個月,包括拆改、設計、采購、施工、調試全過程。時間緊、任務重,山東省委省政府高度關注。經過省市專家和主管部門領導共同研究,一致認為該項目必須也只能采用全鋼結構全裝配式的建造方式,即結構、機電、裝飾裝修全裝配式。其中鋼結構裝配率為97.5%,安裝主管道及設備裝配率達到95.3%,裝飾裝修裝配率達到93.5%(包括屋面和幕墻)。

在主體結構全鋼結構裝配式施工中,1.1萬噸鋼結構構件全部為BIM建模,數字化加工,到場即安裝。構件連接全部采用栓接方式,既減少焊縫檢測時間,又減少焊接煙塵對環境的污染。結構安裝現場用工數量比傳統方式減少2/3,工期僅用46天。

在機電安裝中,采用DDCI施工一體化技術。通過BIM軟件合理拆分,根據拆分后的模型信息,在工廠預制加工,然后現場順序拼裝,2.2萬延米主管道和橋架線路工廠定制加工,232臺設備整機安裝,比傳統方式縮短工期近5個月。

在裝飾裝修工程中,通過三維掃描技術與云模型對比,按圖排版下單,現場無切割,裝配率達到90%,一次成功;15天即完成了1.8萬平方米的石材鋪貼,18天完成了3.3萬平方米吊頂和墻面石材安裝,節約工期8個月,一次成優。

裝配式+BIM是綠色建造與高質量發展的科技內涵

黨的十九大報告指出,推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合。要大力改造提升傳統產業,建設數字中國。數字建筑和智慧建造就是在BIM技術基礎上綜合應用云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、人工智能及3D打印、VR(虛擬現實技術)/AR(增強現實技術)、數字孿生、區塊鏈等。

BIM技術是當前智慧建造中最基礎性的應用,已在房屋建筑特別是超高層建筑和大體量建筑以及高鐵、高速公路、特大型橋梁、市政工程等建設方面廣泛應用。要突出解決三個問題,一是三維圖形引擎問題(即“卡脖子”問題);二是三維圖形平臺的安全問題;三是設計、施工、運維階段BIM應用貫通問題。

青島國際會議中心項目BIM應用突出解決了安全問題,使用自主研發的C8BIM三維圖形平臺,數據庫設在國內。另外,還突出解決了設計、施工階段BIM應用貫通問題。BIM團隊始終與設計團隊合署辦公,實現真正的設計施工一體化融合。在設計和施工階段共發現5300余項疑似碰撞問題,并在優化設計階段及時消滅,實現BIM正向設計。解決這些問題,相當于節約成本和創造價值近1.2億元(約占建安成本的8%),減少返工工期150余天。該項目的BIM應用,在解決安全問題和貫通問題上是一次成功的嘗試。

由于項目工期緊,對施工組織的緊密性和一次成優率提出極高的要求,必須借助BIM技術才能實現。同時該項目還存在工作面受限、各專業集中交叉、管線排布復雜等困難,也只有通過BIM技術,實現事前模擬,提前發現并處理潛在問題,節省工期。例如,為保證會場凈高,機電管線需從110根鋼梁梁腹穿過。項目部應用BIM技術進行綜合排布,穿孔位置提前定位并準確留洞,將2個專業的協調時間縮短為零;又如,工程使用了約1.4萬塊銅制面板飾面、異形造型工藝、超大部品部件。這些材料均具有加工制作周期長、補件慢的特點,項目采用BIM+三維掃描技術,保證“精確下料,精準安裝、一次成優”,將損耗率和返工率降低為零。

此外,項目大量使用了“BIM+”相關技術,如BIM+三維掃描技術復核現場施工、BIM+放線機器人實現自動測量定位、BIM+5D技術實現工期和資金計劃模擬、BIM+3D打印技術進行復雜節點交底,BIM+VR技術實現方案模擬比選。尤其是大量應用了BIM+虛擬建造技術,對工程中涉及使用的水暖風、聲光電進行功能模擬,各項舒適度指標均達到國際會議標準,最終保障了大會順利召開。

裝配式建筑+智慧建造是未來的發展方向,包括裝配式建筑與人工智能、大數據、云計算、物聯網等新型信息技術的結合。該項目的“BIM+”技術應用是裝配式+智慧建造的初步探索,是目前國內智慧建造程度比較高的案例之一。今后在裝配式建筑中,使用AI賦能的機器人建造技術將成為必然選擇。

裝配式+EPC是綠色建造與高質量發展的組織方式

推進公共投資項目供給側結構性改革,關鍵在于轉變發展方式,一是建設模式必須轉變,體現節能、節地、節水、節材和環境保護理念。二是市場模式必須轉變,實現設計施工總承包模式。由于傳統模式中設計、施工分立,不能整合為優化設計、降低成本、縮短工期的利益主體,超概算、超工期現象嚴重,經常發生腐敗問題,既不利于科技創新、管理創新,也不利于“走出去”戰略的實施,嚴重制約了公共投資項目特別是房屋和市政基礎設施項目供給側結構性改革的推進,必須要從轉型發展的高度來認識和破解。

國務院辦公廳印發的《關于促進建筑業持續健康發展的意見》就完善工程建設組織模式作出了明確要求,裝配式建筑原則上應采用工程總承包模式。政府投資工程應完善建設管理模式,帶頭推行工程總承包。青島國際會議中心項目正是公共投資項目采用工程總承包模式的創新,的確實現了又好又省又快建設。

裝配式建筑發展面臨的最大瓶頸就是成本問題,實踐證明,只有通過與EPC模式結合,從設計入手,結合部品部件生產,在充分滿足需求的前提下,最大程度地實現結構、機電、裝修全裝配化、部品化、標準化、信息化、集成化,才能有效降低成本。該項目不但沒有突破概算,還大大節省了開支,僅結構部分就節省4000萬元。安裝部分用國產品牌代替進口產品,節省成本近1.5億元。裝飾裝修采用國產石材,又節省1200萬元。同時全鋼結構裝配式還有一突出特點,即相比傳統建造方式可以有效增加使用面積,該項目得房率提高了7%。

該項目的成功經驗再次表明,裝配式建筑必須結合EPC模式有效降低成本。該項目設計團隊明晰定位,積極配合總承包方進行方案優化,以工期為主線配置資源,以減少濕作業和“全過程裝配”為理念真正實現EPC管理。

綜上,裝配式+BIM、裝配式+EPC、裝配式+超低能耗以及裝配式+智慧建造,是新時期建筑產業實現綠色建造與高質量發展的集中體現,將成為建筑產業實現轉型升級和科技跨越的重要途徑,青島國際會議中心項目是這種創新的一個成功范例。

 

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