预制装配式建筑施工中工程智能化机械施工设备的应用研究

赵文杰

摘 要：从预制装配式建筑的基本内涵和发展前景入手，针对当下预制装配式建筑施工中出现的问题进行研究分析，并提出相应的优化措施，以供相关工作人员参考。

关键词：预制装配式建筑；智能化机械施工设备；施工应用

中图分类号：TU741                                  文献标识码：A                               文章编号：2096-6903（2023）02-0052-03

0 引言

為了符合可持续发展战略的要求，相关建筑企业和工作人员应积极对预制装配式建筑智能化机械设备的应用进行研究分析，结合时代发展和工程实际需求，不断对智能化机械设备进行创新优化，以提升我国预制装配式建筑行业发展步伐。

1 预制装配式建筑的内涵以及发展前景

1.1 预制装配式建筑的内涵

预制装配式建筑是用流水线的生产方式来生产建筑的主要结构部分，如外墙体、大块楼板、屋面板等，并将其进行组装建造成房屋。按照建筑的主要结构形式可分为板材装配式建筑和盒子装配式建筑。其应用较为广泛，一般适用工业建筑、民用建筑，尤其适合标准设计的住宅建筑。预制装配式建筑较传统的建筑施工技术效力更高，人工成本更低[1]。

当下的预制装配式建筑的技术仍存在一些不足，还需进行改革创新，积极引进先进的智能机械设备，不断提高预制构件的标准性和规范性，同时减少预制构件的种类，实现预制装配式建筑的巨大发展。

1.2 预制装配式建筑发展前景

预制装配式建筑在我国20世纪70年代末期开始有了基本的应用技术体系[2]。同时国家也对预制装配式建筑发展进行了规划，计划到2025年，预制装配式建筑占新建筑比例50%以上。目前应加大预制装配式建筑的推广，积极学习外国成功的预制装配式建筑的创新战略和具体实施作业方案，并对其进行改革和优化调整。比如将预制装装配式建筑与智能机械施工技术有机融合，使智能机械代替人工作业，引进先进、全系统的生产装备、BIM技术等，以实现我国预制装配式建筑的工业化、自动化和信息化。

1.3 预制装配式建筑施工采用智能化机械设备的应用要点

在预制装配式建筑过程中，智能化接卸设备的应用要点主要有两个：智能化应用和数据传输。智能化应用方面，技术人员应对工程智能化机械设备和智能化设备软件操作进行深入分析研究，使其对预制装配式建筑工程设计中的数据进行有效处理，使建筑的结构部件生产实现智能自动化，同时高效完成建筑构建的装配统计、安装、拆卸、加固等相关内容。数据传输方面，BIM结构模型技术在装配式建筑全过程阶段的广泛应用，可利用其对预制装配式建筑进行三维立体模型的构建和数据精确分析，将建筑工程生产的结构部件进行分析和改进，减少建筑施工中项目变更或签证的现象，提高预制装配式建筑的施工质量水平[3]。

2 预制装配式建筑施工中应用存在的问题

2.1 预制装配式建筑工程管理观念落后

在预制装配式建筑的工程管理中，各个参建单位的协同性较传统建筑模式要求更高。预制装配式建筑工程施工环节较传统建筑施工更为复杂，不同的预制构件有不同的安装标准要求。在具体的施工过程中，各个参建单位的技术管理人员应将施工进行精细化管理，并且进行有效的协同合作，确保施工中不会出现任何误差。

预制装配式建筑的预制构件数量庞大且复杂，施工标准和施工要求相对更高。在整个施工过程中，需多方进行协同合作才能保质保量的完工。但在实际的施工过程中，由于部门企业管理理念落后，不能正确认识多部门协同合作的重要性，导致在施工安装环节，因施工标准不规范造成建筑出现质量安全问题，导致工期延长，增加施工成本。

2.2 预制装配式建筑工程安装操作不标准

预制装配式建筑工程由于其构件数量多且庞大，且需多方施工同时协同工作，所以对施工工艺和安装操作水平要求相对更高。比如承受内力的接头和拼缝的安装处理，要求混凝土的强度必须达到足够的支撑力才能进行上一层的结构构件吊装。在进行预制件吊装前，应根据工程设计要求校核预埋件、钢筋连接位置，同时对构件和支撑结构标识中心线和标高。但在当下预制装配式建筑施工过程中，由于施工单位管理不到位，造成施工工艺和施工要求不规范，混凝土的强度还不达标就进行上层构件吊装，导致建筑质量缺陷。或没有按照设计要求进行特殊标识标记，造成建筑外观质量和尺寸出现偏差，不仅导致返工，引起成本增加，严重的可能会产生隐蔽工程隐患。

2.3 预制装配式建筑企业欠缺一体化信息管理系统

相关资料表明，部分预制装配式建筑企业没有构建完善、整体的信息管理系统，预制装配式建筑的设计、零部件预制、运输、施工安装等主要环节仍然碎片化。在全过程管理中，由于信息管理不够完善、全面，没有构建工程信息共享平台，导致各个参建单位信息不能信息互通，出现延迟、滞后的现象，这不仅影响装配式建筑结构构建的生产和施工效率，还会直接导致工期延误，造成工程成本增加。BIM技术的引入能够为所有参建单位提供信息共享平台，通过BIM技术可对装配式建筑整个施工过程进行监督控制管理。但在BIM技术的实际运用中，由于软件与建筑工程适配度不高，造成工程管理在各个参建单位之间出现信息互通障碍等信息壁垒，沟通和交流缺乏及时性，导致工程项目管理困难等问题。

3 智能化机械设备在预制配装式建筑工程中优化策略

3.1 构建完善的管理体系

完善、健全的管理和监督机制，可确保企业的可持续性发展。想要预制装配式建筑在现代化建筑模式中得到快速的发展，相关企业要提高智能化机械设备应用的意识，构建完善的管理体系和质量管理制度。在预制构件的生产工程中，生产单位应加大先进生产设备和生产工艺的投资，严格控制预制配件的质量。技术人员应对生产现场进行全面监督管理，及时了解生产过程中的问题，根据生产工艺的要求、标准，做好生产的调整和优化，发挥企业管理的能效。

在装配式建筑的具体施工过程中，安装操作难度和精度度较高，需要有专业的施工人员进行操作。但在当下的施工过程中，由于安装人员的操作水平参差不齐，操作不够规范标准，导致建筑外观或尺寸出现质量缺陷等问题。所以，施工企业应结合施工现场的实际情况和质量相关要求，建立完善的施工质量管理体系，制定明确、合理的质量管理制度和考核激励制度，以此提高施工人员对施工质量和操作规范重要性的认识，明确其岗位目标和责任，调动其工作积极性，约束其施工操作行为，保障装配式建筑施工的顺利进行。

装配式建筑的施工企业应根据行业标准相关要求，从预制配件生产、运输、到装配完成，对建筑的全过程进行技术监督，建立完善的验收制度。同时要对建筑工程施工成本进行合理的控制，合理进行资源配置，避免出现资源浪费，确保装配式建筑企业的可持续发展。

装配式建筑企业应结合企业自身的经济情况和企业发展的具体目标，加大预制装配式建筑体系、智能机械设备、关键工艺以及相关产品的研发和因境内，推进预制装配式建筑的一体化建设，强化建筑全过程的统筹化管理。装配式建筑企业应不断引进兼具信息化、工程造价、施工技术等专业知识的综合性人才，定期对其进行智能信息化等工程类专业知识培训，不断壮大企业自身的人才队伍。

技术人员应不断进行总结并学习新设备、新工艺，熟练掌握装配式建筑各个工作环节的技术工艺，结合工程项目的实际情况，对装配式建筑施工工艺进行创新和优化。在确保施工质量的基础上，提高施工效率，合理降低施工成本，保证企业的经济效益最大化。

3.2 构建装配式建筑一体化信息共享平台

预制装配式建筑工程整个过程涉及到多方参建，包括建设业主、构件供货商、设计单位、施工单位等，以建设业主的基本要求条件为基础，各个参建方针对自身施工环节进行优化调整，达成共同一致的建设目标是工程顺利施工的关键。

因此，为了保证各个参与环节都能保质保量按照工期完工，建筑企业必须构建装配式一体化信息共享平台，使各个参建单位都能够在一体化平台商进行数据上传、采集、共享，加强各方的沟通、交通和协同合同，实现设计、生产、施工一体化，进而推进预制装配式建筑工程项目全过程的稳步开展[4]。

3.3 加大智能化机械施工设备的投资力度

预制装配式建筑企业应把握当下的行业政策，结合企业自身的实际情况，加大智能化机械施工设备的投资力度，并规范其设备操作。当下，装配式建筑行业出现了很多“黑科技”的智能机械施工设备，比如装配式造楼机、高精度控制装置、振动台降噪房等。

3.3.1 自动化装配空中造楼机

自动化装配空中造楼机是装配式建筑现场构建吊装安装的新型设备，它采用模块化、轻量化设计，利用数字化智能系统进行分析。采用机器人、造楼机等先进设备实现对装配式建筑主题结构的自动化施工，进而形成少人化、类工程形式的施工作业环境，可使装配式建筑施工由半机械化施工迈向智能化施工。

3.3.2 装配式构件高精度控制装置

该项施工技术装置主要使针对装配式建筑的预制墙板安装精调机异性预制构件模具进行优化升级，它有效克服了预制构件生产中的精度差等得不到控制的问题，使装配式建筑施工更为精准、高效、环保。而异形预制构件模具可实现磨具的快速组建和拆卸，其拼装简单，钢筋定位精准，不仅可以有效提高磨具刚度和承载力，还可以保证预制构件质量和生产效率。

3.3.3 振动台降噪房

振动台建造房是各种机械设备集成的多功能设备，是针对大型混凝土构件震动密实需求而研发的新型智能机械设备。其主要是通过垂直振动和水平振动相结合的原理，利用隔音材料组织噪声泄露，并采用数字化智能控制系统，实现混凝土高效震动密实。

3.4 构建信息一体化施工场景

BIM技术是当下建筑工程领域较为先进的智能化技术之一，从以下3点对BIM 技术在预制装配式建筑的全过程应用进行简析。

3.4.1 BIM技术在预制装配式建筑设计环节的应用

在预制装配式建筑设计环节中，使用BIM 技术，可以有效防止传统建筑二维构图设计中出现的数据信息错误、工作量繁琐、工程量计算误差等问题。在预制装配式建筑设计环节，通过BIM 技术，根据建设业主的需求以及可行方案进行建筑信息模型的构建，通过虚拟的3D模式将建筑的整体直观展现出来。同时可以通过BIM 技术对建筑信息数据进行检查、纠正以及设计方案的优化调整，规避不同专业和施工环节之间的冲突，保证预制装配式建筑在设计阶段的可行性[5]。

3.4.2 预制装配式建筑构件生产中的BIM 技术应用

在预制装配式建筑构件生产中，科学合理地利用BIM 技术，通过对生产构件数据库的设定，可以快速、精准地获取建筑预制构件的具体尺寸和材质要求。结合实际建筑工程的具体情况来制定构件生产计划，并将其信息共享与BIM 信息平台商，使建筑施工单位可以根据建筑构件生产的实施进度，合理安排施工工期、施工进度等。

3.4.3 预制装配建筑安装施工过程中BIM 技术的应用

在预制装配建筑安装施工的具体过程中，不同的预制构件安装的方法方式也不尽相同。同时因为预制装配构件种类、数量过多，在实际安装过程中常会出现丢件、漏件、错用件或安装位置错误等现象。因此，在进行预制装配式建筑施工过程中，施工现场应做好施工质量和安装操作规范的全面监控，通过BIM 技术与计算机技术有机融合，将施工全过程通過模拟的方式可视化的展现出来，对实际的施工过程的现场部署、施工质量、施工进度等进行管理，规避施工中的各种风险隐患和资源浪费，有效提供施工质量和效率。

4 结语

基于当下低碳、环保、节能的社会发展诉求，预制装配式建筑的发展前景一片大好。因此，相关企业应提高对智能化机械设备的重视，并在其施工过程中科学合理应用智能化机械设备。要结合企业自身的经济情况和发展方向，加大智能化机械设备的资金投入，引进BIM技术等技术的有效应用，构建完善的工程信息一体化共享平台，使预制装配式建筑工程施工更为规范化、标准化，从源头规避施工过程中出现的各种风险隐患，全面提高预制装配式建筑整体安装施工质量和施工效率，并有效合理控制建筑工程施工成本，最大限度提高预制装配式建筑企业的经济效益。

参考文献

[1] 占升，贾潇，刘刚.BIM在预制装配式建筑住宅设计中的应用分析[J].智能建筑与智慧城市，2022（9）：130-132.

[2] 陈东勇.预制装配式建筑结构施工技术现状与问题研究[J].陶瓷，2022（9）：156-158.

[3] 赵本省.基于智能建造的装配式建筑施工关键技术研究与应用[D].郑州：郑州大学，2020.

[4] 高鑫.BIM技术在装配式建筑工程全生命周期中的应用研究[J].砖瓦，2022（9）：48-50.

[5] 张蕊，季圣杰，王练杰，等.装配式建筑施工智能辅助工具的研发及应用[J].建筑技术开发，2021，48（14）：42-43.