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智能建造在旧屋改造中的应用研究
Research on the Application of Intelligent Construction in Old Building Renovation
引言
现阶段我国城镇化已转向存量建筑提质改造阶段,老旧住宅普遍存在各类问题且改造难度较大,在政策导向与技术发展推动下智能建造成为建筑业转型升级方向,而国内智能建造研究多集中于新建建筑和大型市政工程,针对旧屋改造的系统性研究较为匮乏,欧美、日本等发达国家已形成成熟的旧屋改造体系,我国虽有一线城市开展智能化旧改试点,但仍面临技术碎片化等问题,基于此,本研究通过总结实践经验、明确技术适用场景,既能丰富智能建造理论,也能为旧屋智能化改造提供可落地路径,助力城市更新工作高效推进。
1相关概念与理论基础
1.1 智能建造核心概念
传统粗放式建造已不适应建筑业高质量发展需求,建筑工业化逐步向高质量、精细化转型。在政策引导下,行业将BIM、物联网等新一代信息技术与工业化建造技术结合,应用于建筑设计、生产、施工、运维全流程,实现各环节数字化、智能化、协同化管控,经过实践探索,最终形成了以智能化建造为核心的新型建造模式——智能建造。其核心优势在于实现数据互通、精益管理与智能管控,摆脱对人工经验的依赖,最终实现建筑工程精细化管理目标。
1.2旧屋改造特征与传统改造痛点
和新建建筑相比,旧屋改造有其自身特殊性:一是建筑基础条件复杂,建造年代久,结构形式多样,原始设计资料缺失,隐蔽工程布局混乱;二是改造场地多在城市建成区,场地狭窄、周边居民区密集,施工空间受限,给改造施工带来不小难度;三是改造需求多元化,不仅要做结构加固、外墙翻新、水电改造、节能保温等基础工作,还包含适老化改造、公共空间升级等内容,且需求随居民生活水平提升不断增加;四是民生属性突出,改造过程中需兼顾居民日常生活,严格控制施工噪音、粉尘,减少对周边居民的影响。
1.3 智能建造与旧屋改造的适配性
凭借精心构筑的以“一图全景式的数据采集与可视化、一模BIM的全方位可视化模拟、一控的全方位智能调控、一档的全生命周期数字化档案”为核心的“四大核心”智能建造技术,可很好契合当前旧屋改造的现实需求:既可通过数字化勘测快速补齐老旧建筑资料短板,有效解决图纸缺失问题;又可通过BIM协同设计打通多专业数据壁垒,减少设计冲突与变更。
2 智能建造在旧屋改造全流程的应用
2.1 前期勘测阶段:数字化精准采集
基于对地质体的前期高精度数字化采集为后续的勘查工作提供了可靠的科学依据,有效地避免了由于传统勘查手段存在的不确定性带来的风险和损失。唯有对老屋深入细致勘测,才能对其实际情况作出清晰把握,为后续改造工作提供可靠依据。基于老旧建筑资料不断缺失、结构日趋复杂,传统勘测手段已难以满足现代建筑设计、施工与检测的发展需要,以三维激光扫描、无人机航测为核心的新一代数字化勘测技术得到广泛应用。
将采集的点云数据、影像数据导入BIM软件,快速构建老旧建筑高精度三维模型,完整记录原有结构、水电管线、门窗布局等信息。结合GIS系统整合场地道路、地下管网、周边建筑等环境数据,形成完整数字化基底,为改造方案设计、结构安全评估、工程量核算提供精准数据支撑,从源头避免因现状不明导致的设计失误与施工返工。
2.2方案设计阶段:BIM协同优化设计
设计要领不仅能对改造质量与成本有效把控,更为整个改造工作的顺利推进提供保障。依托高效BIM协同设计平台,建筑、结构、机电、暖通、景观等多个专业设计人员可在同一三维模型基础上同步开展工作,实现设计协同、数据实时共享与动态更新,大幅提升设计效率。
通过BIM对能耗、采光、通风的深入模拟应用,可实现外墙保温、断桥门窗等最优节能改造方案,并融入无障碍通道、智能感应设施、紧急呼叫系统等适老化设计,最终实现功能与建筑品质双重提升。
2.3现场施工阶段:智能装备与数字化管控
将智能装备与数字化管控相结合,可实现高效、安全、绿色的施工。随着建筑机器人的迭代发展,越来越多高危、高重复性的工序将由机器人完成,提高施工精度,如外墙喷涂、墙面抹灰、地坪打磨等;机器人也可适配老旧房屋狭窄的施工环境,执行管道检测、狭小空间作业等任务;配套的智能吊装设备、模块定位系统等可实现装配式构件的精准安装。
通过构建完善的数字孪生可视化管理平台,将BIM模型与现场施工进度、人员、设备、物料等数据实时联动,既能模拟施工工序穿插与交叉作业流程,又能合理规划作业顺序,最大限度减少工序冲突,提高施工效率。依托物料精准数字化管理,可充分利用物料、减少浪费,并对改造各环节成本进行全面控制,提高改造经济效益。
2.4 后期运维阶段:智慧化长效管理
依托智慧化长期运维,将改造成果从“硬件”转化为可持续的“智慧”资产,推动长效化管理。只有对老旧建筑实施高效的长期运维管理,才能让其焕发新生、提升品质。
通过对改造全过程BIM模型与施工数据的整理,可完整留存老旧建筑信息,实现结构改造、管线更新、设备更换等内容的信息可查询、可追溯管理。
针对加装电梯、二次供水、供暖改造等配套设施,采用传感器实时监测运行状态,定期开展智能化维保,延长设备使用寿命,推动老旧房屋改造从一次性翻新向长效化智慧运维转变。
3 实地调研与问卷调查数据分析
3.1 调研概况
本次调研选取国内3 个城市共12 个老旧小区改造项目,涵盖老旧住宅、老旧综合楼等类型,发放调查问卷800份,回收有效问卷746份,有效回收率93.25%;同时开展现场勘查、施工人员访谈、业主座谈,获取一手数据。
3.2 核心调研数据
技术应用现状:62.5% 的项目仅应用 BIM、三维扫描等基础数字化技术,仅16.7% 的项目落地数字孪生、人工智能等高端技术;75% 的项目存在勘测、设计、施工、运维数据不互通问题,数据孤岛现象突出。
成本与效益感知:83% 的施工企业认为智能建造初期投入比传统模式高20%–40%;但79% 的项目施工周期缩短30%以上,施工安全事故率降低65%,居民满意度提升52%。
居民认知与接受度:58% 的高龄居民对模块化改造存在安全顾虑,仅31% 的居民了解智慧运维的长效价值;67% 的居民支持智能化改造,但担忧施工期间生活受影响。
人才与技术需求:91% 的项目存在复合型人才缺口,施工人员智能设备操作能力不足;85% 的项目希望出台统一的智能建造改造标准与验收规范。
3.3 调研总结
智能建造能有效解决旧屋改造效率低、质量差、扰民等问题,综合效益显著,但初期成本高、技术融合不足是主要推广障碍。
居民对智能化改造接受度逐步提升,但认知不足、顾虑较多,需加强宣传与沟通。
行业标准缺失、复合型人才短缺、数据壁垒问题制约技术规模化落地。
4 智能建造在旧屋改造应用中的现存问题
4.1 技术融合程度不足,数据壁垒突出
本研究基于国内旧屋改造项目调研数据及典型工程案例分析,发现当前我国物联网技术融合程度偏低、数据壁垒突出。多数旧屋改造仅简单应用BIM、三维扫描等基础数字化技术,数字孪生、人工智能等高端技术未落地,且各技术系统孤立,勘测、设计、施工、运维数据无法互通形成数据孤岛,加之各方协同不足,数字化模型难以贯穿改造全程,最终制约智能建造一体化管理优势的发挥。
4.2 行业标准规范不完善
我国智能建造起步较晚,旧屋改造涉及众多细分场景,目前相关专项标准、施工规范、验收体系尚未完全健全,无法发挥有效指导作用。随着模块化改造、建筑机器人施工、数字化验收等新工艺推广,各企业技术路线、产品规格差异较大,导致施工质量管控难度增加。至今仍缺乏老旧建筑数字化建档、智慧运维管理相关规范,制度体系处于空白状态。
4.3 初期投入成本偏高,推广难度大
智能建造初期投入包含设备采购与数字化平台搭建费用、模块化构件定制、技术服务等一系列前期投入,整体成本偏高。对于规模小、预算有限的中小型旧改项目,高额前期投入加大经济压力,降低可行性。模块化构件量产化程度不足、定制化生产成本较高,造成智能化改造整体造价高于传统改造,难以在经济较弱地区推广。
4.4复合型专业人才短缺
智能建造融合建筑工程、信息技术、大数据、智能设备操作等多领域知识,需要既懂传统建筑施工,又掌握数字化软件与智能装备操作的复合型人才。当前从业人员整体数字化水平偏低,一线施工人员与基层管理人员缺乏智能化技术操作能力,设计人员数字化协同设计能力不足,人才短板严重制约智能建造技术落地应用。
4.5 居民认知与接受度有限
许多老旧小区高龄居民对模块化建造、智能化改造存在陌生与顾虑,担忧安全性与耐用性,同时对高昂前期投入与施工期间生活不便持保留态度,对智慧运维的长期价值认知不足,这在一定程度上阻碍了智能化改造方案的推进与落地。
5 智能建造赋能旧屋改造的发展对策
5.1 强化技术融合,搭建一体化数字平台
借助BIM、三维激光扫描、物联网、数字孪生等技术的深度融合,构建旧屋全生命周期的一体化数字管理平台,打通勘测、设计、施工、运维等环节的数据链路,实现模型统一与数据共享,提高改造效率、降低成本。结合大数据与人工智能,对施工方案优化、成本管控与风险预警进行深入分析,推动智能建造由孤立技术向系统集成转型。
5.2 完善行业标准与政策体系
住建部门应尽快提炼形成可复制的智能化设计、装配式施工、数字化验收、智慧运维等专项标准,为推广提供统一技术要求与施工规范。通过对接城市更新政策,出台专项扶持措施,对采用智能建造模式的旧改项目给予财政补贴、税收优惠、审批简化等支持,降低企业应用成本,推动行业规范化发展。
5.3 降低应用成本,推动规模化发展
推进装配式构件与模块化产品的研发与量产,优化生产工艺以降低定制化生产成本;推广轻量化、小型化智能施工装备以适配老旧小区狭小施工场景,降低施工难度与成本。中小型旧改项目应因地制宜选择适配技术,避免一刀切,在保证质量与效率的前提下最大限度降低成本,实现技术普惠。
5.4 加强复合型人才培养
高校应优化建筑类课程设置,增设智能建造、BIM 应用、数字化施工等课程,培养复合型建筑工程技术人才。开展在岗员工持续技能培训,重点提升BIM建模、智慧工地操作、建筑机器人使用等能力。建立行业技能考核机制,提升从业人员数字化与智能化作业能力,为制造业高质量发展提供人才支撑。
5.5 加强宣传引导,提升社会认可度
通过形象生动的宣传与引导,如案例展示、现场观摩等形式,提高居民对智能化改造的认知,彰显安全性、品质与长效价值,逐步消除顾虑。充分征求居民意见并优化方案,平衡施工时间与居民生活需求,以获得居民配合与认可。
6结语
随着城市发展和民生需求提升,传统建造模式已不适应旧屋高质量改造需求。智能建造通过全流程数字化、模块化等技术,有效解决了资料缺失、效率低、隐患多等问题,并能缩短工期、提升质量、优化居住功能,带来显著综合效益。但目前智能建造应用仍面临技术融合不足、标准不完善、成本高、人才短缺等瓶颈,需通过技术创新、政策引导、产业升级和人才培养协同发力,完善智能化改造体系。未来,随着新一代信息技术迭代,智能建造将向一体化、绿色化发展,助力打造宜居老旧居住空间,推动城市存量更新与建筑业高质量发展。本研究围绕旧屋改造中的智能建造应用展开,明确其优势与现存问题,提出优化方向并展望发展前景,为智能建造在旧屋改造中的推广提供参考。
参考文献:
- [1] 住房和城乡建设部. 智能建造技术导则(试行)[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2025.
- [2] 国务院办公厅. 关于全面推进城镇老旧小区改造工作的指导意见(国办发〔2020〕23号)[Z].2020-07-20.
- [3] 住房和城乡建设部. 关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见(建市〔2020〕60号)[Z].2020-07-03.
