2017年3月10日 星期五

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建筑工业化
建筑工业化

一、研究团队简介

团队依托省部级工程技术研究中心——住房和城乡建设“部新型建筑工业化集成建造工程技术研究中心”,该中心是住房和城乡建设部建筑工业化领域唯一工程技术研究中心。研究中心由北方工业大学、中国建筑发展有限公司和三一集团有限公司于2015年4月联合组建,主要开展新型建筑工业化政府决策支持,装备、结构和部品建造适用技术,信息化和智能化管理优化技术,评估和检测技术等方面的技术集成与应用示范、成果转化和产业化推广。并通过编制发布相关标准、建立验证培训中心和开展国际合作,建设新型建筑工业化的协同创新平台,为行业管理部门提供决策支持。

近五年来,团队共承担完成科研项目近百项,其中国家级项目30余项,省部级项目40余项;发表学术论文110余篇;出版学术专著10余部,获得国家奖6项,省部级一等奖8项,二等奖12项,软件著作权8项,发明专利19项。2016年获得“十三五”国家重点研发计划项目资助3项,合同金额近7000万元,为本年度该领域获得国家重点研发计划资助最多的研究团队,建有三一集团创新研发中心和中国建筑近百万平方米示范项目。

二、软硬件条件

研究中心拥有一支30多人的研发团队,年龄结构和学历结构分布合理、学术水平高;并定期邀请国内外知名学者进行学术交流,为保持学术研究的前瞻性提供了有力保障。

研究中心建有400多平米的工业化建筑虚拟仿真实验室,拥有移动图形工作站、桌面工作站和触控一体机等硬件设备。引进了鲁班BIM信息化云平台和SteamVR 多人协同虚拟现实研究平台等。  

图1 BIM信息化教学模型库

        通过依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术,构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象;同时在三一工学院建设有近万平米的建筑工业化验证训练中心和在三一集团南口基地建设有近5000平方米创新实践中心。 

北方工业大学的主要研究方向为工业化建筑检测评价与大数据、工业化建筑精益建造、基于BIM技术和虚拟现实技术的工业化集成建造与决策支持,并将研究成果与工程实践紧密结合,同时持续为住房和城乡建设部提供决策支持。

图2  工业化建筑虚拟建造仿真实验中心

团队合作伙伴中国建筑组建了中国第一家建筑工业化专业设计研究院和科技研发中心,研发了生产技术体系和装配化施工技术体系等,制定发布了相应技术标准,组建10个区域公司,投资建设10余个产业化基地,形成合理的区域发展布局。

    

 

中国建筑区域发展布局

三一集团致力于将卓越的装备制造技术和工业物联网技术运用到建筑工业化领域,可以提供PC超级工厂及成熟运营体系,同时生产PC新型建材和各类部件,开展专业化装配化施工和智能集成内装,实现全产业链EPC服务。

装配化施工技术体系

 

 

 5  智能集成、工业一体化内装

三、主要研究领域及部分代表性科研项目

1. 主要研究领域

(1)工业化建筑检测与评价关键技术

“十三五”期间我国将大力发展工业化建筑(10年内达到30%),但该领域存在数据缺乏、评价和监测困难,及因建造方式改变带来的质量检测、验收等技术和标准匮乏问题,亟待开展工业化建筑检测与评价关键技术研究。

在工业化建筑检测方面:应用三维扫描、红外成像、应力回波等技术,研究建筑构件缺陷检测技术及质量验收方法,研究大型预制构件结构性能测试装置及检验方法;研究连接、吊装、支撑等配件质量检验技术;研究建筑部品组合性能及成品质量的型式检验、抽样检验及验收方法;研发建筑部品节能、隔声、防水、空气品质等综合检测技术及装备;,研究建筑部品与构配件的产品质量认证风险分类、评价及防范技术;研究关键性能认证质量控制技术,构建认证技术体系;研究装配式主体结构、围护结构的节点连接质量检测技术及设备;研究模块化建筑单元连接质量检测技术;基于结构动力特性,研究结构整体性检测、连接质量缺陷定位及识别技术;研究建筑部品与构配件进场验收及相关专业施工质量验收的程序、方法、标准;建立结构、装修等多分部工程平行验收方法,完善工业化建筑施工质量验收标准体系。

在工业化建筑评价方面:研究多源指标计算和动态数据采集技术,建立基于前馈及后馈机制的工业化建筑全寿命期经济、环境、安全、耐久等性能及水平指标体系、标准和信息系统;利用过程模型开发全产业链能耗和碳排放统计识别技术,研究主要材料和部品碳排放因子测定技术,构建碳排放清单、测算及动态监测系统;研究发展水平评价指标体系和众包式数据采集技术、城市-区域-国家多层次发展水平指数和评价技术及标准,开发基于移动互联网的动态监测技术与信息系统;研究建筑工业化行业管理制度和体系,实现管理流程再造;研究建筑工业化政策机制和模拟评估系统,编制政策清单和规划路线图;开发基于云技术的工业化建筑评价综合监管与决策平台,并进行综合集成示范。

(2)工业化建筑虚拟仿真建造研究

在工业化建筑全生命期内,开展基于BIM的建筑工程设计、生产、运输、装配及全生命期管理研究,促进工业化建造;进行基于BIM、物联网等技术的云服务平台研究和实验室硬件建设,实现产业链各参与方之间在各阶段、各环节的协同工作;开展传感器、高速移动通讯、无线射频、近场通讯及二维码识别等物联网技术与工程项目管理信息系统的集成应用研究;开展、智能穿戴设备、手持智能终端设备、智能监测设备、3D扫描等设备在施工过程中的应用研究,提升施工质量和效率,降低安全风险;探索智能化技术与大数据、移动通讯、云计算、物联网等信息技术在建筑业中的集成应用。

本研究立足工程实践,通过建立建筑工业化信息集成系统和工程项目联合管控技术体系,以工业化集成建造工程项目为研究对象,重点研究项目“大数据”支持背景下信息化推动建筑工业化技术研究及实践研究:

(1)信息化推动建筑工业化发展技术研究,涉及:绿色建筑、建筑信息模型、GIS、FM等领域;

(2)信息化推动建筑工业化发展实践研究,涉及:协同设计、云技术、移动技术应用、装配式建筑标准化等领域;

(3)信息化推动建筑工业化发展软件研究,涉及:4D模拟及仿真、高性能计算、IFC Server、施工模拟等领域。

2. 部分代表性科研项目(北方工业大学)

序号

时间

项目名称

经费

1

2016-2020

国家重点研发计划课题:工业化建筑评价综合监管平台及示范(2016YFC0701810

572

2

2016-2020

国家重点研发计划子课题:工业化建筑节点验收关键技术研究(2016YFC0701805-02

50

3

2016-2020

国家重点研发计划子课题:工业化建筑全寿命期经济性评价技术研究(2016YFC0701807-02

50

4

2016-2020

国家重点研发计划子课题:工业化建筑全产业链能耗和碳排放统计识别技术研究(2016YFC0701806-01

110

5

2016-2020

国家重点研发计划子课题:工业化建筑发展水平评价指标体系研究(2016YFC0701808-01

90

6

2016-2020

国家重点研发计划子课题:预制工厂全国重点区域规划布局及典型工厂规划建设研究(2016YFC070190006-02

32

7

2015-2017

国家自然科学基金:建筑工业化多利益相关者协同创新机制研究:基于动态社会网络视角

25

8

2012-2016

国家科技支撑计划:预制装配式建筑可持续性评价关键技术研究及示范工程管理与推广制度研究(2011BAJ10B06-01

90

9

2012-2016

国家科技支撑计划:绿色建筑标准体系与不同气候区不同类型建筑重点标准规范研究(2012BAJ10B01-03

50

10

2013-2016

国家科技重大专项:城市内涝风险评估与减灾决策技术研究(2013ZX07304-003-04

175

 

四、团队带头人:   

纪颖波教授,住房和城乡建设部新型建筑工业化集成建造工程技术研究中心主任,本科、硕士、博士均毕业于天津大学土木工程学院,有近20年从事工程管理科学研究和工程实践的经历。主要研究领域和方向为工业化建筑检测评价与大数据;工业化建筑精益建造;基于BIM技术和虚拟现实技术的工业化集成建造与决策支持。