智慧城市建造技术的分析与研究

智慧城市建造技术的分析与研究

黄伍琴 梁毅恒 杨海 王文强 齐孟友

中建新疆建工第一建筑工程有限公司 新疆乌鲁木齐 830063

[摘要]：当前，我国正处于新型城镇化快速发展时期，城市建设进入由增量扩张向存量提升、由规模增长向品质提升转变的新阶段。而新型城镇化是以提高人的生活品质、推动经济发展为目标，以城市基础设施建设、公共服务设施建设为重点，以提升城市整体功能为目标，实现城市健康可持续发展的过程。作为新型城镇化重要组成部分，新型建造技术在推进宜居城市、韧性城市、智慧城市建设中发挥着重要作用。本文系统阐述了新型建造技术在宜居城市建设、智慧城市建设中的关键作用，介绍了目前宜居城市和韧性城市建设中存在的主要问题及技术难点，并提出了未来宜居、韧性、智慧城市建造技术发展方向。

[关键词]：建造技术；城市建造；工程管理

一、新型建造技术在宜居城市建设中发挥着关键作用

宜居城市是以人为核心，城市中的生态、景观、建筑等各种要素都要体现出人文关怀，从而实现人与自然和谐共生。宜居城市应在尊重自然的前提下，通过提高土地集约利用程度、提高城市基础设施水平、促进建筑技术革新等途径，将资源高效利用，将城市打造成舒适便利的场所。宜居城市建设的最终目标是使人民在城市生活得更美好。

宜居城市建设离不开建筑技术的创新与应用，尤其是新型建造技术。当前我国建筑行业正处于转型升级的关键时期，传统建造技术已无法满足绿色建筑、健康建筑等需求，新型建造技术应运而生，为宜居城市建设提供了可靠的技术保障。如装配式建筑与工业化住宅体系、 BIM技术、绿色建材等均属于新型建造技术范畴。目前，装配式建筑主要包括预制混凝土结构、钢结构和木结构等。预制混凝土结构具有节能环保、施工高效等优点，通过优化混凝土配合比设计、构件工厂化生产、构件现场连接等措施，能够实现预制混凝土结构的工业化生产；钢结构具有较高的抗弯强度和抗拉强度，具有良好的抗震性能；木结构具有使用寿命长、绿色环保等优点。[1]（18）

二、新型建造技术在智慧城市建设中存在的主要问题及技术难点

随着我国城镇化进程不断加速，城市建设规模不断扩大，城市宜居、韧性、智慧城市建设需求日益迫切。目前，我国新型建造技术在智慧城市建设中还存在一定的问题，主要表现在：

一是智慧建筑建设总体处于初级阶段。由于缺乏智慧建筑设计标准和指标体系，目前大部分新型建筑技术都是基于传统的建筑理念进行设计和建造的，与新型建造技术在智慧城市建设中的要求还有一定差距。同时，由于缺少数据中心、人工智能、大数据分析等高科技信息技术支撑，我国建筑智能化水平低、数字化程度低。

二是新型建造技术的研发投入不足。当前新型建造技术主要集中在传统建筑施工领域，在对城市可持续发展影响较大的领域研究不够，造成新型建造技术研发投入不足。同时，在研发投入上也存在区域差异，如我国东部地区研发投入占全国比重高于中西部地区。

三是新材料、新工艺、新设备的研发滞后。目前新材料、新工艺、新设备的研发还不够完善，尤其是在一些传统技术和装备领域仍有较大提升空间，使得新型建造技术缺乏“源头”支撑。此外，新型建造技术大多集中在建筑施工领域，对城市规划和城市运营的影响还不够充分。[2]（27）

四是建筑产业现代化水平偏低。建筑产业现代化水平低体现在设计理念落后、智能化程度低、生产方式落后等方面，导致工程建造效率低、产品质量差。如一些装配式混凝土结构建筑存在混凝土裂缝、构件质量差等问题；在BIM技术的应用方面，由于BIM应用标准缺失、缺乏技术人员等原因导致BIM应用的效率低。另外，目前我国在智能制造领域还处于起步阶段，智能制造整体水平不高；工程施工的智能化水平也较低；智慧城市建设中智能交通管理系统还处于起步阶段，无法适应城市交通管理智能化需求。

五是新型建造技术相关法律法规不完善。目前我国针对新型建造技术的相关法律法规仍不完善，相关法律法规也较少涉及新型建造技术相关内容，对新型建造技术发展方向与创新模式缺少必要指导。如建筑工业化中的装配式混凝土结构体系以及全装修在工程质量保证中的重要性；绿色施工对施工企业成本控制的重要作用；工程质量检验制度对保证工程质量的重要意义等方面均无明确规定。同时对智慧城市建设中涉及的新型建造技术也缺少法律法规和相应标准规范指导。

六是缺乏有效监督机制。智慧城市建设中对城市空间治理、城市公共设施建设等方面缺乏有效监督机制与评估体系；公众参与程度低；政府各职能部门间协同机制不完善等。

针对以上问题及技术难点，未来应大力推动新型建造技术与智慧城市融合发展；加强新材料、新工艺、新设备研发；促进BIM、物联网、大数据等信息技术在新型建造技术中的应用；完善新型建造技术相关法律法规；加强新型建造技术推广和宣传工作。同时针对以上问题及技术难点提出了以下对策：

首先，推进新型建造技术与智慧城市融合发展。推动建立智慧城市建设管理体系，提升智慧城市规划与建设的科学性与合理性；将新型建造技术与智慧城市建设紧密结合，实现智能建筑、智慧交通、智慧医疗等方面的协同发展；加强新型建造技术在智慧城市建设中的推广和宣传工作，为新型建造技术提供良好的发展环境和应用环境。

其次，加强绿色施工管理工作。建立建筑绿色施工评价体系、认证制度和信息监管平台；建立绿色施工激励机制，强化政府引导作用；制定绿色施工激励政策；加强绿色施工宣传工作，提高全社会对绿色施工重要性的认识。

最后，提升政府公共服务能力和水平。完善工程项目审批制度改革，推行并联审批、多图联审、联合验收等制度。[3]（2）

三、绿色建筑与装配式建筑是支撑宜居城市建设的核心技术

（一）绿色建筑

绿色建筑是指在全寿命期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。绿色建筑具有以下特征：

1.充分利用自然资源并与自然环境和谐共生。在建筑选址和规划设计阶段，充分利用当地自然资源条件，尽可能利用绿色能源，提高资源利用效率；合理设计建筑平面和竖向布局，最大限度地减少对自然环境的影响。

2.最大限度地节约资源和保护环境。在建筑设计阶段，充分考虑自然资源条件，采取各种措施最大限度地节约资源；根据建筑使用功能和环境要求合理设计建筑平面和竖向布局，减少对自然环境的影响；采用低能耗的设备系统和技术。

3.最大限度地提高建筑使用性能。在建筑设计阶段，合理确定建筑物的使用功能和使用要求，采取各种措施提高建筑物的使用性能；重视可再生能源在建筑物中的利用；加强建筑物全生命周期内的资源管理，采用各种措施最大限度地减少对自然环境的影响。在建筑设计阶段，采取各种措施减少能源资源消耗；合理设计建筑物平面、竖向布局，最大限度地节约能源资源；采用低能耗设备系统和技术。[4]（4）

（二）装配式建筑

装配式建筑是指用预制的构件在工地装配而成的建筑，也称现浇式建筑，主要包括装配式混凝土结构、钢结构、木结构和现代木结构等。装配式建筑具有节能、环保和工厂化生产的优势，在我国大力发展装配式建筑，有助于推动建筑业高质量发展。

目前，我国装配式建筑体系较为完善，但仍存在以下问题：

1.标准化程度低，全产业链集成与优化设计水平不足。

2.部品部件生产企业规模小、实力弱，部品部件质量不稳定。

3.部品部件使用功能缺乏有效保障。

4.全产业链信息数据共享不畅，设计与施工脱节。

5.设计与施工协同水平低。应以提高全产业链集成与优化设计水平为重点，加强相关技术研发。同时，应注重结构体系安全和性能优化，推进施工过程绿色化和可持续发展；通过建立全国装配式建筑统一标准体系，加强技术和标准体系支撑。

（三）智能建造技术

智能建造技术是绿色建筑和装配式建筑发展的必然要求，是促进新型城镇化高质量发展的重要途径，也是提升城市综合承载能力的有效途径。当前我国智能建造技术尚处于起步阶段，主要体现在以下几个方面：

1.建筑工业化技术体系不健全。智能建造的核心技术包括结构、机电和装修三大类，目前建筑工业化主要是指结构和装修三大类，存在体系不健全、技术不成熟、融合不充分等问题。

2.智能建造工程技术人才短缺。当前我国建筑行业智能化人才严重匮乏，尤其是既有建筑智能化改造和新型建筑工业化设计、施工等领域，急需智能建造工程技术人才。

3.智能建造标准体系不完善。当前我国智能建造的标准体系尚不健全，尤其是缺乏对智能建造产品的全生命周期评价标准，影响了智能建造行业的发展。

4.智能建造装备水平较低。我国智能建造装备与国外先进水平相比存在较大差距，包括感知、分析、决策和执行系统在内的核心设备尚未完全自主研发生产，智能化水平较低。

5.建筑信息模型技术（BIM）深度应用不足。BIM是智能建造的核心技术之一，目前BIM应用存在深化设计深度不够、数据孤岛问题突出、数据共享程度低等问题。[5]（18）

要推进我国智能建造技术创新与应用，应从以下几个方面入手：

1.加强顶层设计和科学规划。

2.加强关键技术攻关和标准体系建设。

3.加快推动建筑信息模型（BIM）深度应用。

4.大力发展建筑机器人。

5.推动智慧工地建设。

6.加强行业人才队伍建设。通过这些措施的实施，将促进智能建造与新型城镇化深度融合发展。

（四）我国绿色建筑与装配式建筑取得进展与问题

绿色建筑和装配式建筑是实现宜居城市建设目标的重要途径，是推进城镇化高质量发展的重要手段。在绿色建筑方面，应以可持续发展为目标，优化建筑设计和施工，提高能源资源利用效率，减少污染排放。在装配式建筑方面，应提高标准化程度、实现全产业链集成与优化设计、注重结构体系安全和性能优化，推进施工过程绿色化和可持续发展。

当前我国绿色建筑与装配式建筑在政策支持、技术研发和实践应用方面取得了一定进展，但仍然存在以下问题：

1.绿色建筑标准体系尚不完善，标准体系的适用性需进一步加强。

2.绿色建筑评价标准不健全，缺少评价方法与量化指标。

3.绿色建筑技术创新不足，缺乏前瞻性技术研发。

4.绿色建筑评价标准落地实施不到位。

5.装配式建筑与绿色建筑发展不均衡，缺乏区域协同和国际交流。

6.绿色低碳节能技术研究与推广应用力度不够。

对此应从以下几方面着手解决：

1.加快完善绿色建筑标准体系及配套的设计、施工和验收规范、规程等；

2.建立健全绿色建筑评价制度，强化标准实施和监督；

3.推进智能建造与新型城镇化深度融合；

4.大力推动装配式建筑发展，完善相关产业配套体系；

5.加强国际交流合作，推广绿色低碳技术。

四、智能化和绿色化是未来智慧城市发展的趋势

“互联网+”与建筑工程的融合将在未来智慧城市的建设中扮演重要角色，“互联网+”为城市管理、城市规划、工程施工、产品研发等领域带来巨大变化，为城市发展提供了新机遇。智慧城市是通过现代信息技术与工程建造技术相融合，利用互联网、大数据、云计算、物联网等新兴技术，建立统一的智慧城市基础数据库，以实现对城市规划、建设和管理的数字化、网络化和智能化，是未来智慧城市的发展方向。“互联网+”背景下智慧城市发展需要建立统一的“大数据+”基础数据库。

随着云计算和大数据技术的迅速发展，智慧城市的基础数据平台建设逐步完善。“互联网+”背景下智慧城市应用将逐步深入，利用云服务、大数据、物联网等新兴技术，通过基础数据库平台建设和大数据分析挖掘，实现对不同行业数据的采集与分析，实现信息共享、协同管理。智能识别与定位系统将在智慧城市中发挥重要作用。通过物联网等信息技术对建筑设备进行实时监控和管理，提高建筑设备的运行效率和安全性；通过对建筑设备的远程控制、远程操作和数据分析等功能实现建筑设备自动化管理；通过大数据分析实现对建筑设备运行状况进行分析评估，使智慧城市建设真正做到“以人为本”。

大数据与人工智能技术能够通过对建筑工程各阶段进行系统分析和研究，通过对海量数据进行智能化处理，进而为建筑工程提供精准化服务。基于物联网技术的智慧社区将是未来智慧城市建设发展的主要方向之一。通过建立统一的“大数据+”基础数据库平台，将社区内人员、设施、服务等各类数据进行统一管理与共享，从而实现对社区居民的精准化服务。同时通过物联网技术实现对社区内人、物、组织等资源的全面感知和精确管控，解决传统社区管理中存在的诸多问题。

智能化和绿色化是未来智慧城市发展的趋势，也是实现宜居、韧性、智慧城市目标的重要抓手。通过互联网技术，构建统一的“大数据+”基础数据库平台可以实现对不同行业数据进行系统分析和处理，实现对建筑工程项目全生命周期数据信息的快速采集与共享。智能化和绿色化是未来智慧城市发展的关键方向之一。

五、结论与建议

通过对新型建造技术的系统研究，指出了新型建造技术在宜居城市、韧性城市、智慧城市建设中的关键作用，明确了新型建造技术在提升城市可持续发展能力、推动经济高质量发展中的关键作用。针对新型建造技术在宜居城市、韧性城市、智慧城市建设中存在的主要问题及技术难点，提出了未来宜居、韧性、智慧城市建造技术的发展方向：提高全寿命周期设计水平，实现工程建设全过程的智慧化；开展多维数据分析与智能决策，提高工程建设信息化水平；推动建筑工业化和装配式建筑发展，降低建造过程中的资源消耗，提高生产效率。从规划设计、施工管理两个环节入手，通过开展城市发展战略研究、推进城市更新行动等途径，加快新型建造技术在工程建设各环节中的应用。加强对新型建造技术在宜居城市和韧性城市建设中的应用效果进行评价和总结，提出相关标准规范编制建议。加大对新型建造技术推广应用力度，通过实施项目示范和政策引导等手段，促进新型建造技术的普及和应用。开展智慧建筑、绿色建筑和装配式建筑评价工作，提高新型建造技术应用效果。
参考文献
[1]陈湘生,李克,包小华,等.城市盾构隧道数字化智能建造发展概述[J].应用基础与工程科学学报,2021,29(5):18.
[2]无.加快推动建筑行业数字化转型升级[J].中国建设信息化,2022(6):27-27.
[3]王丹,李敬贤,裴蕾,等.基于数字化建造的智能化数据分析系统及方法:CN202310574025.1[P.CN116305502A[2024-03-15].
[4]买亚锋,张琪玮,沙建奇.基于BIM+物联网的智能建造综合管理系统研究[J].建筑经济,2020,41(6):4.DOI:CNKI:SUN:JZJJ.0.2020-06-012.
[5]无.关于加快研发应用智能建造产品技术推动建筑业数字化转型的提案[J].中国建设信息化,2021(6):18-18.