中国建研院王翠坤大师谈建筑业数字化发展（附PPT）

（来源：PKPM构力科技）

导读：在第三届中国建筑科学大会上，全国工程勘察设计大师、中国建研院首席科学家王翠坤为大家带来特邀报告《建筑业数字化探索与实践》。从行业发展、企业发展两个角度剖析了建筑行业数字化的必要性。并从智能设计、智能施工、智能运维三个方面介绍、分享了如何解决建筑业数字化发展。

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近日，由中国建筑科学研究院有限公司、国家建筑工程技术研究中心、建筑安全与环境国家重点实验室主办的第三届中国建筑科学大会在北京隆重召开！

全国工程勘察设计大师、中国建研院首席科学家王翠坤在数字化分论坛为大家带来特邀报告《建筑业数字化探索与实践》。

数字化发展背景

2015年，习近平总书记在第二届世界互联网大会开幕式上强调，实施“互联网+”行动，推进“数字中国”建设。2021年，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出，加快数字化发展，建设数字中国。数字转型推进“数字中国”建设是国家战略。

从行业发展角度来说，建筑产业进入新的发展阶段，行业对“好房子”建设的要求，大量既有建筑的改造，以及人民群众未来对更高品质的追求，建筑业面临举全行业之力打造“数字住建”需求。

从企业发展角度来说，在新的形势下，建筑企业需要借助数字化，重新构建新的核心竞争力。

如何解决建筑业数字化发展

建筑业向数字化转型是大势所趋，我们要用数字化的技术、数字化的手段来打造自己的企业竞争力，接下来从智能设计、智能施工、智能运维三个方面来介绍、分享。

1

智能设计问题

工程勘察设计是工程建设的先导和灵魂，提高工程勘察设计质量，充分发挥工程勘察设计行业在工程建设中的主导地位和引领作用。

相对于传统设计，智能设计目标是要提高设计质量、提升设计效率、助力设计创新。要达到上述目标，结构方案的智能优选则成为“兵家必争之地”。

PKPM-AID智能辅助设计软件提升设计效率和设计质量，让设计师有更多时间关注设计本身。以工程落地为目标，正向设计，多方案省力比选，助力设计师打造综合性能更优的方案。

1）结构指标调整

面对结构整体指标不满足规范要求的情况,依靠成熟可靠的算法自动确定调整方向,让更高效的“算法调试”代替“人工试错”，快速帮助工程师解决指标超限问题。

2）构件截面优选

完成结构布置后,程序自动迭代计算为各个构件赋予最佳截面，无需再依靠经验“拍截面”，或手动反复试算。

在满足规范要求的情况下，自动搜索经济性最优的截面，让“安全”与“经济”不再成为需要取舍的两难。

智能结构审查是保证结构设计质量的有效手段。PKPM结构施工图审查可以在钢筋的构造措施审查、钢筋比对、图模一致性、图面规整性等进行系统的检查，提高设计图纸的质量，有效规避易犯强条。

智能审查交付系统是保证智能设计的有利抓手。通过交付系统的把关，提高数字化模型的品质，为智慧城市夯实基础。

2

智能施工问题

基于施工现场的核心业务需求，以数字化平台和BIM技术为支撑，将上游设计、生产与下游运维数据有效贯通，在项目全生命期内贯彻一体化协同与数字化监管理念。

建筑施工质量安全监管通常分为“事前预警、事中监控、事后溯源”三重模式，借助BIM技术可以形成科学化、系统化、标准化的质量安全监管方法，有效提升对风险源的预判分析效率，降低质量、安全事故的发生频次。

1）隐患排查：利用BIM技术快速检测、识别火灾、触电、高空坠物、坍塌、打击、设备事故等典型质量安全隐患，辅助技术人员提前采取适宜的防范措施，降低施工风险。

2）可视化质量、安全交底：将重点、复杂工艺工序的BIM演示成果与BIM构件、区域对位绑定，可视化展示质量安全交底内容，提升技术人员对工程质量、安全的认知深度。

3）质量、安全评估：利用BIM技术模拟设计施工操作流程，建立并完善计算模型，整体评估质量、安全系数。

聚焦建筑工地施工管理现场，围绕人员、机械、物料、环境等关键要素，借助物联网与AI智能云技术，实现工地现场视频影像24小时检测、识别与分析工作。推进拆迁机器人、搬运机器人、砌砖机器人、混凝土喷射机器人、钢筋绑扎机器人、铺砖机器人、扫地机器人等智能设备应用，解决其数据采集、传输交换、科学分析与智能预测等应用问题。

3

智能运维问题

随着城镇化的快速发展，我国超高层建筑的数量和规模已位居世界前列。超高层建筑具有服役周期长、服役环境复杂、运行风险隐患多等特点，其安全运维面临诸多挑战，而且超高层建筑人员密集，一旦出现安全事件损失严重，造成的社会影响大。2021年深圳赛格大厦振动事件，引发了社会各界对超高层建筑安全运维的广泛关注。因此，从国家战略角度，保障超高层建筑运行安全意义重大。

国内部分超高层建筑已设置健康监测系统，并基于监测数据进行评估和预警，但总体上智能化程度不高，且与分析模型融合程度较低。随着BIM技术、人工智能技术的发展，将监测数据与模型修正技术结合，融合物理模型与数字模型，可以实现超高层建筑结构安全性态实时评估和突发事件的快速反馈，从而保障安全运维。

基于BIMBase平台的超高层建筑安全运维平台的搭建需要四部分理论支撑：

1）监测技术（数据采集）。

2）结构损伤判断。

3）结构分析技术。

4）模型修正技术。

除此之外，关键的技术支撑有：

1）根据实际监测数据与分析模型数据进行对比研究，相互校验修正，预测结构性态变化。

2）将理论和技术所需的数据，通过BIMBase平台数字化、可视化，实现信息的高效传递和共享。

以下为“基于BIMBase平台的超高层建筑安全运维”平台的主要研究内容：

研究内容一：基于BIM平台三维展示功能，实现健康监测信息的集成显示，形成健康监测信息展示平台。

研究内容二：利用平台，实现健康监测与结构分析深度融合，开发结构响应实时分析技术，与物理模型实时校核。

研究内容三：基于监测数据和数值模型修正的双重驱动，实现损伤快速定位和结构状态快速评估。

研究内容四：融合结构分析技术进行结构状态评估，多端发布评估结果和预警信息。

基于BIMBase健康监测平台的健康监测理论及技术框架设计主要包括以下几个部分：

超高层建筑安全运维平台的最新进展：

1）初步完成大屏展示的平台架构设计，包括后端数据接收、储存和处理，前端页面设计等。

2）搭建了基于BIMBase的健康监测平台，实现了结构信息、传感器和监测数据的实时获取与展示。

3）已完成超高层试点工程（中海成都超塔）BIM全信息模型及分层模型搭建并嵌入传感器。拟设置12类、近400个传感器，对荷载和结构响应进行全面实时监测。

数字化技术将成为保障超高层建筑长期服役、安全运维的重要手段，应用前景广阔。

总结

智能设计有利于提升设计效率和设计质量、智能工地可以提高工人安全和健康保障，数字化技术将成为结构安全运维的重要手段，应用前景广阔，并以数字化平台和BIM技术为支撑，打通工程项目设计、生产、施工、运维数据，助力建筑业高质量发展。

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