以機(jī)械代替人工、實(shí)現(xiàn)建筑施工自動(dòng)化與智能化,是建筑施工領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。
到目前為止,這一趨勢(shì)已經(jīng)在三個(gè)方面呈現(xiàn)出來(lái):一是建筑施工的工廠化與裝配化,以鋼結(jié)構(gòu)建筑為代表;二是在各個(gè)施工環(huán)節(jié)使用自動(dòng)化施工機(jī)械,如自動(dòng)砌墻機(jī)、自動(dòng)抹灰機(jī)、自動(dòng)噴涂機(jī)等;三是智能化施工機(jī)械和相應(yīng)的全新施工方式開(kāi)始出現(xiàn),以混凝土3D打印機(jī)和智能化砌墻機(jī)器人為代表。無(wú)可否認(rèn),機(jī)械化施工提高了施工效率、降低了建筑施工的勞動(dòng)強(qiáng)度和對(duì)人力的依賴;但要取得更大的進(jìn)步,還應(yīng)在兩個(gè)方面協(xié)同并進(jìn):一是建筑產(chǎn)業(yè)體系化,即建筑設(shè)計(jì)、建材生產(chǎn)、建筑施工三者間要形成完整的體系,做到無(wú)縫銜接;二是在建筑設(shè)計(jì)數(shù)字化、建材生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化與智能化之外,還要補(bǔ)齊建筑構(gòu)配件加工與建筑裝配等建筑施工智能化環(huán)節(jié)的短板。而要想實(shí)現(xiàn)建筑施工的智能化,需要從三方面入手:
(一)建筑全流程采用BIM技術(shù)。
智能化時(shí)代的建設(shè)活動(dòng)需要基于BIM(建筑信息模型)技術(shù)。要想實(shí)現(xiàn)建筑施工的智能化,建筑信息模型應(yīng)包含四類信息:構(gòu)配件形體信息、構(gòu)配件定位信息、連接部位施工處理信息、模板施工信息。其中,構(gòu)配件形體信息傳輸給各智能化建材加工廠或移動(dòng)式智能化建材加工設(shè)備、使其按設(shè)計(jì)要求精確加工建筑施工所需的各類構(gòu)配件(例如,每一道現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁所用的每一根鋼筋由鋼筋智能化加工廠按設(shè)計(jì)形狀與尺寸加工好、焊接成鋼筋骨架后,再運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配);構(gòu)配件定位信息提供預(yù)制件在建筑中的位置信息,如所舉例子中吊裝鋼筋骨架所需的位置、角度等信息;連接部位施工處理信息,如所舉例子中鋼筋骨架的焊接位置、焊街長(zhǎng)度、焊接方式等方面的信息;模板施工信息提供模板形狀、連接位置與連接要求等信息,提供給模板智能化組裝設(shè)備。由于建設(shè)管理部門(mén)已在積極推進(jìn)相關(guān)應(yīng)用,本文不多贅述。
(二)按建筑體系設(shè)計(jì)研發(fā)全套智能化施工設(shè)備。
不同的建材具有不同的特性,用于建造前需要采用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備與工藝進(jìn)行加工處理,在建造過(guò)程中需要采用適當(dāng)?shù)慕ㄖ┕ぴO(shè)備、采取適宜的構(gòu)造措施;而且,在建筑設(shè)計(jì)階段,就需要通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)使四者相得益彰;而建筑體系的劃分基于建材生產(chǎn)、建筑施工、建筑設(shè)計(jì)三者間的關(guān)聯(lián)。除了在上一節(jié)中提到的主要采用人力施工的改性氯氧鎂水泥仿石或仿木建筑、竹木建筑、植物纖維-水泥基復(fù)合材料框架結(jié)構(gòu)建筑,為進(jìn)一步降低建筑施工的勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約利用建筑材料、大幅提高施工效率,在智能化時(shí)代應(yīng)大力發(fā)展四類建筑體系:水泥基可塑材料建筑體系、樂(lè)高磚磚混結(jié)構(gòu)建筑體系、鋼砼結(jié)構(gòu)-填充墻建筑體系、鋼結(jié)構(gòu)建筑體系。對(duì)于造型復(fù)雜的建筑形體,可通過(guò)多種建筑體系的組合應(yīng)用來(lái)塑造(包括將改性氯氧鎂水泥預(yù)制砌體結(jié)構(gòu)、竹木結(jié)構(gòu)、植物纖維-水泥基復(fù)合材料框架結(jié)構(gòu)等與后四個(gè)建筑體系組合應(yīng)用)。
1、水泥基可塑材料建筑體系(不包括磚混結(jié)構(gòu)和以砌體作為填充墻的鋼砼框架結(jié)構(gòu))及相關(guān)智能化施工設(shè)備。
水泥基可塑材料以硅酸鹽水泥或改性鎂水泥作為膠結(jié)劑,可采用打印、澆筑、噴射、模壓、注射、涂抹等多種方法進(jìn)行預(yù)制件生產(chǎn)或直接施工,硅酸鹽水泥可與玻璃纖維織物、鍍鋅鋼絲網(wǎng)等構(gòu)成水硬性卷材,兩種水泥均可摻入玻璃纖維或植物纖維進(jìn)行增強(qiáng)、可摻入顆粒狀或粉末狀集料形成混凝土,均易于機(jī)械化施工、較少用到竹木模板,適合修建中小跨度的橋梁、水利設(shè)施、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施、環(huán)保設(shè)施、園林建筑、各類底層建筑與多層大開(kāi)間建筑等。在水泥基可塑材料建筑體系中,主要施工設(shè)備及相關(guān)施工工藝、建材有以下幾類:
(1)需要研發(fā)的通用智能化施工設(shè)備。除用于水泥基可塑材料建筑體系外,也可用于其它建筑體系,主要有以下幾類:
A、智能化施工設(shè)備防震運(yùn)輸車輛:用于運(yùn)輸砼3D打印機(jī)、樹(shù)脂3D打印機(jī)、水泥基卷材智能化施工設(shè)備、鋼筋骨架智能化加工設(shè)備等;這些智能化設(shè)備構(gòu)造精密,在運(yùn)輸過(guò)程中需要防震,應(yīng)采用專用防震運(yùn)輸車倆。
B、智能化吊車:應(yīng)能根據(jù)接受到的定位信號(hào)自動(dòng)將物體吊載到指定位置上空并調(diào)整好吊載物著陸角度,然后使吊載物緩慢著陸;并可通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)與下部的承托定位機(jī)器人協(xié)同完成吊載物著陸。
C、智能化塔吊:屬于固定安裝的設(shè)備,用途及功能要求與智能化吊車類似,但能滿足更高、更遠(yuǎn)的吊載需要。
D、承托定位機(jī)器人:可分別與智能化吊車和智能化塔吊組成智能化工作組,協(xié)助智能化吊車或塔吊在吊載物著陸前對(duì)吊載物精確定位。
E、智能化焊接機(jī)器人:在鋼筋骨架、預(yù)制板等預(yù)制件就位后,焊接機(jī)器人應(yīng)能自動(dòng)就位,并自動(dòng)按BIM指令對(duì)連接部位進(jìn)行焊接操作。下圖為固定安裝的焊接機(jī)器人,如果由智能化自主移動(dòng)裝置搭載,則可實(shí)現(xiàn)焊接操作的全自動(dòng)化,并可遠(yuǎn)程控制。
F、鋼筋骨架智能化加工設(shè)備:輸入加工好的主筋與箍筋,此設(shè)備應(yīng)能按BIM指令自動(dòng)鎖定主筋與箍筋的位置,并使需要焊接的主筋端頭精確定位,然后自動(dòng)完成主筋與箍筋的綁扎和焊接。相關(guān)設(shè)備已在有關(guān)工廠投入應(yīng)用,但還需要設(shè)計(jì)研發(fā)適合在工地使用的中小型智能化設(shè)備。下圖為工廠中使用的鋼筋骨架數(shù)控滾焊機(jī)。
G、鋼筋骨架定位機(jī)器人:將加工好鋼筋骨架吊裝到施工位置后,由鋼筋骨架定位機(jī)器人將其精確定位,然后由智能化焊接機(jī)器人對(duì)連接部位進(jìn)行焊接。下圖為固定安裝的搬運(yùn)機(jī)器人,如果由智能化自主移動(dòng)裝置搭載,則可實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)與定位操作的全自動(dòng)化,并可遠(yuǎn)程控制。
H、疊合梁智能化預(yù)制設(shè)備:輸入加工好的主筋與箍筋,設(shè)備能按BIM指令自動(dòng)鎖定主筋與箍筋的位置、使需要焊接的主筋端頭精確定位、并避開(kāi)與柱子鋼筋的位置沖突,然后自動(dòng)完成主筋與箍筋的綁扎和焊接、自動(dòng)澆筑梁底混凝土,然后將模板連同鋼砼退出設(shè)備、轉(zhuǎn)入養(yǎng)護(hù)室。
J、成套支撐設(shè)備:由多個(gè)高度可調(diào)的支撐、至少一臺(tái)調(diào)節(jié)支撐高度的機(jī)器人、至少一臺(tái)搬運(yùn)機(jī)器人、水平承重軌道等組成,主要用于大開(kāi)間框架結(jié)構(gòu)梁板的施工。
施工時(shí)先安裝水平承重軌道,可在其下部墊高以達(dá)到設(shè)計(jì)層高;由搬運(yùn)機(jī)器人執(zhí)行支撐在堆場(chǎng)與水平承重軌道間的轉(zhuǎn)運(yùn),用智能化卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行垂直轉(zhuǎn)運(yùn);支撐在軌道上平滑就位,然后由調(diào)節(jié)支撐高度的機(jī)器人逐一調(diào)整好支撐高度并鎖定即可完成支撐設(shè)備的安裝。拆解時(shí)由調(diào)節(jié)支撐高度的機(jī)器人逐一將支撐降低高度、由搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)出即可。
吊裝疊合樓板預(yù)制底板時(shí),先由智能化吊車或塔吊與承托定位機(jī)器人組成的工作組將預(yù)制件安放在支撐上,在主梁預(yù)制底板、次梁鋼筋骨架吊裝就位后即可在預(yù)制件之間進(jìn)行焊接加固處理,然后安裝梁底和梁側(cè)免拆底模、布筋、澆筑疊合梁板上層混凝土,在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的養(yǎng)護(hù)后即可形成大跨度疊合梁板一體化結(jié)構(gòu)。成套設(shè)備可由一家公司協(xié)調(diào)多個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)。
(2)水泥基卷材及配套的智能化剪裁與成形設(shè)備:
水泥基卷材是一種由兩層玻璃纖維織物(可夾入一層鋼絲網(wǎng))、玻璃或陶瓷纖維、硅酸鹽水泥等組成的水硬性卷材,可用智能化裁剪與成型設(shè)備將卷材制成設(shè)計(jì)所需要的形狀,或用第(4)目所列的樹(shù)脂模打印機(jī)打印空間曲面形體、以手工拼貼和涂抹的方式獲得設(shè)計(jì)所需要的形狀;將卷材浸濕、待其硬化并達(dá)到一定強(qiáng)度后,即可用作混凝土澆筑所需的免拆模板。此類卷材與配套設(shè)備不僅可用于鋼砼結(jié)構(gòu)與泡沫混凝土墻體的澆筑,在水利工程、農(nóng)業(yè)工程、景觀工程中也有廣泛的應(yīng)用前景。
(3)砼3D打印機(jī):
砼3D打印機(jī)分為龍門(mén)式和懸臂式兩種。前者為大型設(shè)備,適合打印預(yù)制板、過(guò)梁、桁架等配筋預(yù)制件,在地形條件允許、便于鋪設(shè)軌道的情況下,也可打印獨(dú)立小住宅、聯(lián)排住宅、教學(xué)樓等有一個(gè)窄邊的低層建筑,同一設(shè)備還可實(shí)現(xiàn)預(yù)制件吊裝的智能化施工。后者可小型化,運(yùn)輸與安裝方便,用于墻體打印,也可打印無(wú)配筋的纖維增強(qiáng)混凝土預(yù)制件;預(yù)制件需要配筋時(shí),可在預(yù)留空腔中插筋后灌注混凝土,并可施加預(yù)應(yīng)力。兩種砼3D打印機(jī)可分別應(yīng)用,也可配合使用。下面的兩張圖片分別為龍門(mén)式砼3D打印機(jī)和懸臂式砼3D打印機(jī):
為了滿足特殊打印施工的需要(例如,在設(shè)計(jì)位置打印較高的筒體),需要以智能化升降平臺(tái)作為懸臂式砼3D打印機(jī)的配套設(shè)備;二者可組成協(xié)同工作組,智能化升降平臺(tái)按打印機(jī)發(fā)送的指令自動(dòng)進(jìn)行升降操作。
(4)樹(shù)脂3D打印機(jī):
此類施工工藝需要使用樹(shù)脂3D打印機(jī),以粉末狀、可循環(huán)利用的樹(shù)脂為打印材料。可在建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)部位一次性打印模板,也可將模板分次打印、或采用其它方式成形后拼裝成整體,然后澆筑纖維增強(qiáng)混凝土,或分塊打印模板、澆筑混凝土后再進(jìn)行吊裝。廢模板運(yùn)到循環(huán)再生工廠重新制成打印用粉末。此類施工工藝可將混凝土材料塑造成各類空間曲面形體(用于建造混凝土異形建筑和假山、混凝土雕塑等園林小品、異形建筑等)。例如,下圖中米拉公寓如果采用這種施工方式就很容易建造。
2、樂(lè)高磚磚混結(jié)構(gòu)建筑體系。
樂(lè)高磚磚混結(jié)構(gòu)建筑體系以樂(lè)高磚作為砌體材料,施工簡(jiǎn)便、較少用到竹木模板。本建筑體系適合建設(shè)低層和多層小開(kāi)間建筑、低層框架結(jié)構(gòu)建筑;采用滿插鋼筋的全剪力墻構(gòu)造做法時(shí),能滿足較高的抗震要求,并可在基礎(chǔ)部位設(shè)一道減震墊、進(jìn)一步提高建筑的抗震性能,適合在地震設(shè)防要求較高的地區(qū)建設(shè)高度適當(dāng)?shù)男¢_(kāi)間磚混建筑。樂(lè)高磚磚混結(jié)構(gòu)建筑體系的智能化施工除了要用到第1條第(1)目、第(2)目所列的機(jī)械、材料外,還需要其它建筑施工機(jī)械:
(1)樂(lè)高磚砌磚機(jī)器人:應(yīng)在輸入BIM指令后,自動(dòng)進(jìn)行墻體砌筑,由伸縮臂調(diào)整抹漿與砌磚機(jī)械裝置的位置,并同步調(diào)整磚塊傳送系統(tǒng);機(jī)器人附帶砂漿輸送系統(tǒng),由移動(dòng)式智能化注漿設(shè)備補(bǔ)充砂漿,還應(yīng)能自動(dòng)進(jìn)行管道清洗。
(2)撿磚機(jī)器人:為砌磚機(jī)器人的配套設(shè)備,用于將砌磚機(jī)器人周邊碼放的磚塊撿起、傳遞給砌磚機(jī)器人或運(yùn)磚機(jī)器人。
(3)運(yùn)磚機(jī)器人:當(dāng)撿磚機(jī)器人在運(yùn)磚機(jī)器人上碼放的磚塊達(dá)到一定量后,由運(yùn)磚機(jī)器人將磚塊從堆放場(chǎng)地運(yùn)送到砌磚機(jī)器人附近(可由智能化卷?yè)P(yáng)機(jī)解決垂直運(yùn)輸問(wèn)題),再由另一臺(tái)檢磚機(jī)器人將磚塊傳遞給砌磚機(jī)器人;為給砌磚機(jī)器人及時(shí)供應(yīng)磚塊,一個(gè)工地可配置多臺(tái)運(yùn)磚機(jī)器人。
(4)移動(dòng)式智能化注漿設(shè)備:除在地面?zhèn)魉蜕皾{外(例如,為磚砌梁板車載智能化預(yù)制設(shè)備輸送砂漿),還應(yīng)在地面自動(dòng)對(duì)接砂漿智能化攪拌設(shè)備,在裝滿砂漿后,搭乘智能化卷?yè)P(yáng)機(jī)將砂漿送入施工樓層,再自動(dòng)對(duì)接砌磚機(jī)器人的砂漿罐、向其注入砂漿;也可通過(guò)人機(jī)協(xié)同操作進(jìn)行砌體注漿或自流平地面施工。
(5)砂漿智能化攪拌設(shè)備:應(yīng)能自動(dòng)將多個(gè)料倉(cāng)中分別存儲(chǔ)的原料(如砂子、水泥、石灰、添加劑等)按設(shè)計(jì)配合比輸入攪拌斗,注水?dāng)嚢柚瞥缮皾{;在與移動(dòng)式智能化注漿設(shè)備對(duì)接后,自動(dòng)向其輸出砂漿。
(6)智能化卷?yè)P(yáng)機(jī):應(yīng)能通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)與其它移動(dòng)式智能化設(shè)備建立鏈接,將物體垂直運(yùn)送到指定樓層。
(7)磚砌梁板車載智能化預(yù)制設(shè)備:與搬運(yùn)機(jī)器人、檢磚機(jī)器人、移動(dòng)式智能化注漿設(shè)備配合應(yīng)用,應(yīng)能自動(dòng)以立砌方式生產(chǎn)磚砌預(yù)制過(guò)梁、磚砌預(yù)制樓板,并可施加預(yù)應(yīng)力。
3、鋼砼結(jié)構(gòu)-填充墻建筑體系:
本鋼砼結(jié)構(gòu)-填充墻建筑體系不同于逐層向上施工的現(xiàn)澆鋼砼結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)施工工藝,是一種全新的鋼砼結(jié)構(gòu)施工工藝:需要用到智能化塔吊、疊合梁底板智能化預(yù)制設(shè)備、鋼筋骨架智能化加工設(shè)備、水泥基卷材免拆模板及配套加工設(shè)備等;還要用到分塊吊裝和可拼裝的施工平臺(tái)(由智能化塔吊進(jìn)行吊裝、就位后人工拼裝,也可安裝自動(dòng)鎖定裝置、就位后自動(dòng)鎖定)、對(duì)免拆模板起約束作用并起豎向支撐作用的柱套、起橫向支撐作用的梁套、梁豎向支撐(并充當(dāng)施工平臺(tái)的導(dǎo)軌與連接構(gòu)件)。施工時(shí)首先焊接好柱子鋼筋骨架,再吊裝柱子免拆模板,及按施工方案組裝柱套、梁套、梁豎向支撐、施工平臺(tái);然后吊裝疊合梁底板(混凝土僅幾厘米厚)、在需要整體澆筑的部位(如陽(yáng)臺(tái)、挑廊、衛(wèi)生間等小開(kāi)間防水部位)安裝支撐和模板、對(duì)梁柱結(jié)合部位的鋼筋骨架進(jìn)行加強(qiáng)處理并布梁上部鋼筋、澆筑中間部位的混凝土;隨即組裝上部柱套、梁套、梁豎向支撐,組裝完畢后智能化塔吊就位、解除各隔間施工平臺(tái)與梁豎向支撐的約束,由智能化塔吊將各塊施工平臺(tái)吊升就位后重新鎖定、并與新樓層的柱套和梁套、梁豎向支撐再次形成整體;如此逐層向上,直達(dá)屋面層后才進(jìn)行屋面柱、梁、板鋼砼結(jié)構(gòu)整體澆筑施工。
此外,在施工層上移的過(guò)程中,下部柱梁混凝土?xí)群筮_(dá)到一定的強(qiáng)度,當(dāng)施工進(jìn)行到一定樓層后,可在底層、在施工平臺(tái)下吊裝樓板底模,底模隨施工平臺(tái)一起上移,就位后安裝下部支撐、布筋及澆筑梁板混凝土;在此過(guò)程中,由施工人員逐層拆除柱套、梁套和梁豎向支撐,并將這些鋼構(gòu)件吊運(yùn)到施工樓層周轉(zhuǎn)使用。當(dāng)屋面鋼砼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度達(dá)到施工承載要求后,逐層、逐間降下施工平臺(tái)并再行組裝,逆向完成下部剩余樓層疊合梁板的布筋與混凝土澆筑施工。
這種施工方式的優(yōu)點(diǎn)有:第一,施工速度快、效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、用工少;第二,可階段性封閉化施工,既可改善施工人員的工作環(huán)境,也有利于低溫天氣下的混凝土養(yǎng)護(hù);第三,較少使用竹木模板;第四,并仍可保證鋼砼結(jié)構(gòu)為整體結(jié)構(gòu);第五,本建筑體系沿用現(xiàn)行混凝土供應(yīng)與澆筑方式與設(shè)備,減少了新施工體系設(shè)計(jì)研發(fā)的工作量。此外,在進(jìn)行建筑外墻與分戶墻施工時(shí),除可用智能化砌筑機(jī)砌筑大型輕質(zhì)砌塊外,還可用水泥基卷材制作免拆模板、模板安裝完成后向空腔注入泡沫混凝土即可(戶內(nèi)隔墻仍可采用輕質(zhì)砌塊或輕質(zhì)板材)。
智能化施工時(shí)除了要用到智能化塔吊、移動(dòng)式智能化注漿設(shè)備、砂漿智能化攪拌設(shè)備、智能化卷?yè)P(yáng)機(jī)等設(shè)備外,需要設(shè)計(jì)研發(fā)的設(shè)備主要是柱套、梁套、梁豎向支撐、分塊式施工平臺(tái)等成套施工裝備,及大型輕質(zhì)砌塊智能化砌筑機(jī)。
4、鋼結(jié)構(gòu)建筑體系:
本建筑體系可分為預(yù)制化薄壁鋼結(jié)構(gòu)、預(yù)制化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、厚壁鋼結(jié)構(gòu)等三個(gè)子體系。在智能化時(shí)代,這三個(gè)子體系都需要以鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)配件的智能化生產(chǎn)為基礎(chǔ),相關(guān)項(xiàng)目詳見(jiàn)“番外篇-泥巴進(jìn)化史”的有關(guān)內(nèi)容。雖然這三個(gè)子體系在建筑設(shè)計(jì)、材料加工、施工工藝等方面存在較大差異,但經(jīng)常需要組合應(yīng)用,故歸為一類。
(1)預(yù)制化薄壁鋼結(jié)構(gòu):
預(yù)制化薄壁鋼結(jié)構(gòu)建筑是一種新型薄壁鋼結(jié)構(gòu)建筑類型:?jiǎn)为?dú)應(yīng)用時(shí)用于建造最多兩層的低層建筑,建筑的一部分房間為伸縮式活動(dòng)組件,并已在工廠完成管線及部分墻地面、天花板的安裝,只需運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)、吊裝到承臺(tái)梁上、將房間完全展開(kāi)并固定在梁上、完成可拆卸部件的安裝后,即可完成建筑的局部建造;另外,以這部分房間(一般為小房間,如獨(dú)立住宅的臥室、廚房等)圍合較大的空間,加上屋頂即可完成整棟建筑的施工。也可與無(wú)板鋼結(jié)構(gòu)框架組合應(yīng)用,用于宿舍樓、辦公樓、旅館等多層建筑的快速建造。這種建造工藝適合在用地寬裕的地區(qū)建造幼兒園、學(xué)校、商業(yè)設(shè)施等公共建筑或獨(dú)立住宅,也可建造廠房、倉(cāng)庫(kù)和養(yǎng)殖設(shè)施等生產(chǎn)建筑,具有現(xiàn)場(chǎng)施工速度快、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì);此外,這種建筑是可搬遷、可循環(huán)建筑,能很方便地將其拆解、運(yùn)輸、翻新、重新搭建,而且家具可附著于房間固定部分的墻地面上,適合作為出租用臨時(shí)建筑(可避免在局部地區(qū)過(guò)度建設(shè)和不適當(dāng)建設(shè)造成的浪費(fèi))。預(yù)制化薄壁鋼結(jié)構(gòu)建筑可以看做是下面兩類輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的組合運(yùn)用:
預(yù)制化薄壁鋼結(jié)構(gòu)建筑的現(xiàn)場(chǎng)智能化施工需要用到智能化吊車和承托定位機(jī)器人、由熟練工人進(jìn)行組裝(小型建筑的組裝只需要智能化吊車);如果要實(shí)現(xiàn)無(wú)人化施工,還需要以下智能化施工設(shè)備:
A、智能化螺栓安裝機(jī)器人:專門(mén)用于螺栓安裝,應(yīng)能自主升降和水平移動(dòng)、根據(jù)輸入的BIM指令自主執(zhí)行螺栓安裝操作。
B、房屋安裝機(jī)器人:一種在活動(dòng)平臺(tái)上搭載多個(gè)機(jī)械手的大型車載機(jī)器人,能自主移動(dòng)和升降,應(yīng)能在讀取構(gòu)配件編碼信息后、根據(jù)輸入的BIM指令自主執(zhí)行屋面和墻體構(gòu)配件的安裝。
(2)預(yù)制化網(wǎng)架結(jié)構(gòu):
預(yù)制化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)需要在工廠按設(shè)計(jì)要求將加工好的零部件組裝成用于拼裝網(wǎng)架的多個(gè)模塊,在模塊之間的連接部位采用便于彼此交錯(cuò)、穿插桿件的特殊設(shè)計(jì);另外,可以將殼體結(jié)構(gòu)分解成兩面帶板的薄型網(wǎng)架模塊,將預(yù)制化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工工藝應(yīng)用在殼體結(jié)構(gòu)的施工上;各個(gè)模塊運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)后,用房屋安裝機(jī)器人進(jìn)行拼裝。
(3)厚壁鋼結(jié)構(gòu):
厚壁鋼結(jié)構(gòu)建筑的梁柱為厚壁型鋼或焊接H斷面鋼梁,與其它鋼結(jié)構(gòu)子體系組合應(yīng)用,可建造各類底層建筑和多層公共建筑。單獨(dú)應(yīng)用時(shí),主要用于建造高層公共建筑(多為寫(xiě)字樓或酒店);厚壁鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的智能化施工工藝及施工設(shè)備與鋼砼結(jié)構(gòu)-填充墻建筑體系較為相似,但不需要使用柱套和梁套,施工平臺(tái)導(dǎo)軌可臨時(shí)固定在鋼梁上。
(三)需要研發(fā)更高效的建筑裝修施工工藝與設(shè)備。
前面談到的四個(gè)建筑體系解決的是建筑主體部分智能化施工方面的問(wèn)題,為了進(jìn)一步提高施工效率、減少建筑施工對(duì)人力的依賴,還需要設(shè)計(jì)研發(fā)更高效的建筑裝修施工工藝與設(shè)備,主要有以下幾類:
1、一種干法施工的外墻裝修做法及相關(guān)施工工藝、智能化施工設(shè)備:
這種干法施工工藝適用于前述四類建筑體系,需要由專業(yè)廠家預(yù)制格式框和外墻裝飾板;用于水泥基可塑材料、樂(lè)高磚磚混結(jié)構(gòu)、鋼砼框架-填充墻等三種建筑體系時(shí),格式框和外墻裝飾板可采用改性鎂水泥模壓制品(可用玻璃纖維和植物纖維增強(qiáng))一體化預(yù)制,并可按設(shè)計(jì)要求壓制表面紋理或浮雕圖案、賦予顏色,此類裝修構(gòu)造做法也可用于低層鋼結(jié)構(gòu)建筑;高層鋼結(jié)構(gòu)建筑所用格式框應(yīng)為金屬材料制成(可露明或隱框),面板為金屬-塑料復(fù)合板材或?yàn)椴AО宀?、分兩次安裝,此類構(gòu)造做法和施工工藝也可用于鋼砼結(jié)構(gòu)的建筑。
采用這種施工工藝,需要在每一層的同一水平位置處(一般在外梁下部)設(shè)挑耳、由挑耳承托格式框,并在挑耳外側(cè)臨時(shí)安裝一道鋼管充當(dāng)外墻裝修智能化施工設(shè)備的抓桿。在格式框與外墻裝飾板的安裝結(jié)束后,再由安裝機(jī)器人取下抓桿、進(jìn)行挑耳部位的飾面材料拼貼施工。
2、用智能化設(shè)備進(jìn)行外墻抹灰施工:
由于外墻抹灰施工所用的智能化施工設(shè)備與上一條干法施工所用的智能化設(shè)備類似,只是將安裝機(jī)器人換成抹灰機(jī)器人或噴涂機(jī)器人、將需要吊升的格式框和外墻裝飾板換成移動(dòng)式智能化注漿設(shè)備,可由同一家企業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)。
3、用智能化機(jī)器人進(jìn)行內(nèi)墻面和頂棚干法施工:
可以用智能化機(jī)器人在內(nèi)墻面和頂棚上按設(shè)計(jì)位置鉆孔、插膨脹螺栓套管后安裝板材,也可安裝龍骨后再安裝板材。
4、用智能化機(jī)器人進(jìn)行內(nèi)墻抹灰:
可以將自動(dòng)化抹灰機(jī)升級(jí)為能自主移動(dòng)、定位、鎖定的智能化機(jī)器人,并應(yīng)能通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)式智能化注漿設(shè)備對(duì)接。
5、衛(wèi)生間浮筑地面構(gòu)造做法及施工工藝:
衛(wèi)生間是建筑中容易出現(xiàn)滲漏問(wèn)題的部位,為便于檢修與改造,可以采用浮筑地面構(gòu)造做法:管道安裝空間為架空層,在適當(dāng)部位砌磚帶后滿鋪預(yù)制鋼砼薄板,找平后貼熱熔膠片,在其上再找坡、找平,再貼一層熱熔膠片,最后用熱熔性聚合物砂漿拼貼地磚。需要拆除地磚時(shí),用專用設(shè)備對(duì)地面進(jìn)行加熱,使熱熔砂漿和膠片融化、揭開(kāi)地磚和砂漿層即可。
6、管線粘貼施工工藝:
可將管線直接粘貼在墻面基層上,然后進(jìn)行抹灰或板材安裝。此施工工藝操作簡(jiǎn)便、施工速度快,但要用到與水泥基材料和金屬材料結(jié)合牢固的專用粘接劑。
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