《2021年全国装配式建筑发展报告》节选之“智能制造先进技术”

2021年是国家“十四五”战略规划开局之年，全国各地都在部署装配式建筑和绿色建筑的发展规划。 为提高 建设装配式建筑 和 绿色建筑 的积极性，国家部委和各省市密集出台了一系列激励政策，包括：财政补贴、优先评奖、信贷金融支持、减免城市配套费用等。推进以装配式建筑、智能建造为代表的新型建筑工业化，是推动形成绿色低碳节能环保的生产方式，带动国内建筑业全面转型升级的必然选择。

针对2021年我国装配式建筑行业发展的相关信息，收集、整理和解读形成的 《2021年全国装配式建筑发展报告》 。本期，就 “北京市燕通建筑构件有限公司的智能制造先进技术” 进行分享。

北京市燕通建筑构件有限公司的智能制造

北京市燕通建筑构件有限公司于2013年8月由北京市政路桥集团和北京市保障性住房建设投资中心为加速推进北京市保障性住宅建设、践行住宅产业化理念合资组建。燕通公司立足市场，目前已形成昌平、顺义、蓟县、霸州、沙城、承德等8个生产基地，建设多条现代化流水线产能格局，年生产能力大于50万立方米，现已成为京津冀地区规模最大、实力最强的建筑构件生产企业。企业通过了国家高新技术企业认证，蝉联“全国房屋建筑预制混凝土构件十强企业”，获得“2017中国土木工程詹天佑奖优秀住宅小区金奖”“2020年中国建材企业500强”“企业信用评价AAA级信用企业”。

燕通公司拥有一支包括教授级高工、高级工程师、工程师在内的生产技术、设计及研发、质量控制人员的团队，参编了《混凝土外加剂应用技术规范》《清水混凝土预制构件生产与质量验收标准》《预拌混凝土质量管理规程》《预制混凝土构件质量检验标准》《北京市老旧住宅抗震加固施工技术导则》《装配式剪力墙结构设计规程》《装配式混凝土结构施工与质量验收规程》《钢筋连接用套筒灌浆料》《预制混凝土构件质量管理标准》《装配式混凝土结构建筑技术标准》《钢筋套筒灌浆连接技术规程》《装配式建筑预制混凝土夹芯保温墙板》《纵肋叠合混凝土剪力墙结构技术过程》等国家、行业、地方和团体标准。

公司与中国建筑科学研究院建材所合作，承担了中国绿建委项目“预制装配式混凝土构配件生产制造中关键问题研究”、与中国建筑科学研究院检测所合作，进行国家科技部重点项目“6·5课题-绿色建筑及建筑工业化-工业化建筑检测与评价关键技术研究”、北京市科委项目“结构装饰保温一体化外墙板及其配套产品的研究与开发”、北京市科委项目“超低能耗建筑技术研究与集成示范”之“真空绝热保温板复合预制剪力墙开发与应用”、北京市科委项目“装配式住宅用耐候密封材料关键技术研究与应用”、主持北京市科委“中央引导地方科技发展专项”项目之“装配式新型墙材体系与构件套筒灌浆连接关键技术研究与应用”、北京市住建委项目“老旧住宅抗震加固、节能保温及装饰工业化技术研究”、北京市规委项目“装配式剪力墙结构技术规程研究”以及北京市政路桥集团项目“住宅产业化关键技术研究”等多项与建筑产业化相关的科研攻关项目。

自主研发装配式构件信息管理系统（PCIS）、预制装配式路面、预制构件立体储存技术、快速装配模板等多个项目，获得“便携多接头气压式小型套筒灌浆设备”“一种用于预制混凝土墙板生产的轻型侧模体系”等发明和实用新型专利30余项，获得“装配式构件信息管理系统【简称PCIS】V1.0V2.0”等计算机软件著作权21项。

燕通公司核心业务涵盖：深化设计、新产品新技术研发、PC构件制造、装配式装修、灌浆技术服务、咨询培训和信息化管理服务等七个板块。自主研制出“PCID预制构件身份证技术”和“PCIS装配式构件信息管理系统”，给预制构件定制了身份证，通过现代网络技术、远程通信技术和云存储技术，实现了“预制构件工程信息、质量控制信息、储运和安装信息”的精细化、网络化、数字化管理，为装配式住宅全生命周期管理打下了基础。燕通公司核心业务如下图：

一

厂区基础设施及工艺介绍

1.自动化生产线

燕通公司现有自动化流水线20余条，建设了北京市第一条装配式建筑构件自动化生产线。流水线可同时生产叠合板、内墙板等水平构件，每一部都在固定工位操作，完成后通过循环模台输送到下一个工位，降低工人劳动强度，并能实现集中蒸养，节省成本，提高效率。

拥有固定式模台生产线近40条，各规格模台近2000张，工艺通用性强，尤其是异型件的生产。不受作业时间限制，适合工序复杂、工序作业时间长的混凝土构件生产。

2.轻质隔墙生产线

该生产线依托科技部“十三五”国家重点研发计划项目《工业化建筑部品与构配件制造关键技术及示范》，采用工业设计理论和模数化、标准化设计方法，深入开展工业化建筑部品与构配件的全过程数字化加工生产、一体化成型、产品管理控制等关键制造技术，对隔声、装饰一体化预制内隔墙高效自动化生产进行示范。生产线包含轻质高强低收缩泡沫混凝土制备、浇模制作、温控固化、开模脱模、蒸汽养护、包装成品入库等工艺过程所配套的高效自动化生产设备，不仅大幅提高了部品与构配件生产制造效率，还提升了部品模块化、系列化、标准化和构配件标准化制造技术水平。

3.立模生产设备

成组立模PC生产设备采用成组立模成型技术，模块化控制，实现新型PC大墙板的工业化生产，极大提高生产效率，减少占地面积，生产车间面积是传统平模法生产车间的1/3。成型墙板几何尺寸准确，生产灵活。自动化程度高，节省人工，降低劳动强度。满足高品质、自动化、大规模生产的要求。

4.保温板裁切生产设备

保温板自动裁切：软硬件相结合，软件实现保温板最优化切割，减少浪费；调整目前机床裁切方式并提高机床裁切效率，增加环保设施。软件对每块构件的保温板编号命名，方便现场拼装，生成点位图以数据表的形式发送至切割机，进行精准化切割。

5.模具生产设备

燕通公司拥有激光切割机多台，利用激光切割机进行模具制作，不仅实现了对各种复杂样式零件的精准下料，提高了模具制作水平，还通过合理的切割排版，实现了对材料的最大化利用，节省了模具的制作成本。利用BIM技术参数化出图，提升了模具设计水平。优点：

（1）节省切割时间：硬切割速度比手动切割稍快，主要节省了切割图案定位点的测量时间。整个钢板切割图案布置好后，可以同时直接输出所有工件。图形类型越复杂，切割就越需要节省机器时间。

（2）提高切割精度：数控系统控制的数控切割机的切割过程始终保持一致的速度，控制精度可以达到-0.2mm。

（3）切割材料的最大利用率：有效地节省材料成本，废料有效利用。

6.钢筋生产设备

网片焊接机，通过CAD图纸导入，识别网片尺寸、间距等所有参数。根据网片参数，网片钢筋可自动调直切断、摆放到位，并实现高效、连续焊接。该设备可加工带门窗网片、L型、U型、Z型网片，主要应用于公司生产的PCF板、夹心保温外墙板、叠合板等预制构件，满足预制构件多样化的网片需求，有效提高了预制构件的生产效率，该设备仅需1人操作，可替代钢筋绑扎工人10人，大大降低了钢筋加工绑扎成本。

封闭箍筋自动对焊机，该设备通过水平链条将钢筋快速传送到对焊电极，对焊电极通过气缸上下压紧钢筋，完成钢筋整形并进行箍筋对焊，焊接完成的钢筋传送至钢筋收集箱中码放整齐，整个焊接过程形成流水工作，1分钟可焊接封闭箍筋12根，1套设备仅需1人操作，封闭箍筋单位加工量相当于4台传统对焊机之和且对焊合格率高达95%以上，1台设备1天可加工封闭箍筋4000余根，有效降低了封闭箍筋的加工成本。

全自动钢筋绑扎机器人，由布筋装置、机械臂、3D相机、全自动绑扎手等部分组成，结合3D成像、机器视觉、机械臂控制、PLC等技术，实现了立模钢筋笼的布筋及自动绑扎。显著提高钢筋绑扎环节的效率，操作简便，减少人员投入，降低人工成本。

7.构件储存场地

燕通公司的八个生产分部具有大面积的构件存储场地，合计存储场地达50万平米，以满足项目供货需求，保障项目进度。

二

燕通公司核心技术成果展示

1.预制构件信息化管理集成技术

在经历了我国预制构件发展的各个阶段后，燕通公司开始运用计算机及网络技术对预制构件生产进行控制与管理，开发了装配式构件信息管理系统（简称PCIS）。PCIS是贯穿装配式建筑构件设计、原材料采购、构件生产、物流、安装以及后期维护的构件全生命周期的计算机信息管理系统。

成本控制：PCIS成本控制是以项目核算为核心。BIM技术的应用可快速的为每一种构件生成物料清单（BOM），系统提供项目理论成本的自动生成功能，每月物料自动摊销，成本自动归集，自动分析项目理论成本与实际成本差异，为成本控制提供强大的工具。

采购控制：PCIS根据施工进度计划，自动生成物料需求计划（MRP），辅助生成采购计划。每月自动对实际采购与需求计划进行对比分析，为采购控制提供数据支持。

进度控制：PCIS可快速生成项目施工形象进度计划，根据实际施工进度，自动对总体施工形象进度计划进行调整。可直观对比构件生产实际进度与施工进度。在施工进度计划经常改变的情况下，适时调整构件生产进度。

科学排产：科学排产是构件生产企业生产计划的核心，既要满足现场施工进度的需求，又要考虑到固定台模、侧模的数量、存储厂地的限制以及实际操作过程的灵活性。PCIS提出了任务池方式的弹性任务自动规划模型，系统自动规划匹配固定台模、侧模与任务，并给出具有弹性的优化任务计划，大大提高了生产任务安排的科学性与效率。

钢筋下料：通过BIM技术应用，可计算出每种型号的装配式建筑构件钢筋实际下料尺寸与具体形状，提供给相应的设备相关参数，使得钢筋加工严格按照生产任务单加工、生产任务单领料成为可能。大大提高了钢筋加工效率，减少了钢筋半成品库存，降低了钢筋损耗率（从原有的2.5%损耗率降低到0.5%）。

PCIS与无线互联网：PCIS为每一块建筑构件安装了一个RFID芯片。通过手持终端可读取芯片信息，同时手持终端通过无线互联网将信息实时传递给主服务器，实现了建筑构件生产信息实时反馈，质量可追溯到每个负责人，生产进度更加及时准确。使得大规模、多项目、多分厂建筑构件生产模式成为可能。

成品库存管理：存储厂地是制约建筑构件生产的重要因素。PCIS成品库存管理为每一块建筑构件设定了库位信息，大大提高构件装车效率、减少差错；系统设定了动态库区的概念，为每一个库区设定库容。通过库容率指标反映成品库存情况，及时调整生产节奏。

生产自动化：PCIS生产任务单的基本单元是每一块建筑构件，包含每一块建筑构件的构造信息与生产计划。系统提供了接口数据可与各类自动化设备对接，完成生产自动化。

质量管理：PCIS提供了预制构件质量缺陷库，归纳了预制构件质量通病，为生产及质检提供了重要参考，使质量缺陷的追溯和数据挖掘分析成为可能。

试验管理：PCIS提供了预制构件通用的试验表单及试验取样控制流程，大大提高了工程试验及数据处理的效率，使合格证的生成更为科学、方便、准确。

针对预制构件企业管理痛点，以提高生产效率、提高产品质量、降本增效为目的，以预制构件身份数字化技术（RFID技术）为核心，将预制构件深化设计（BIM技术）、生产制造和运输安装管理（MES系统）、企业资源管理（ERP系统）等众多管理要素进行了流程再造和信息化集成，实现了产业链企业信息化管理和智能化生产的高度融合，对于解决装配式构件型号众多和数量巨大造成的差错率大、产业链企业信息流不畅造成工期不可控、集团企业计划安排困难、产品质量可追溯性差、产品储存、运输和安装等管理问题具有示范意义。

2.多样化外饰面

清水混凝土直接利用混凝土成型后的自然质感作为饰面效果的混凝土。可分为普通清水混凝土、饰面清水混凝土和装饰清水混凝土。装饰清水混凝土表面形成装饰图案、镶嵌装饰片或彩色的清水混凝土。

开发了多样化装饰技术，金属板（铝板）；防火木、重组木；纳米中空玻璃涂料、玻璃（光伏）、瓷板、陶板；水泥纤维板仿多种效果（清水混凝土、古砖、石材等）、石材等饰面材料作为外饰面，借鉴干挂、幕墙等方式，实现连接方式的标准化、通用化，取消外叶板，采用高效A级保温材料（减薄），实现外饰面可更换。

三

装配式内装修

装配式装修模块化隔墙集成了支撑构造、填充构造和成品饰面层，集成了设备带并预留水电点位标准接口，具备防火、隔音、耐冲击性能要求；工厂制造，现场直接拼装，省去多道复杂工序，施工速度快；作业环境友好，无污染、无垃圾，集成化程度高；接口减少更加通用化，减少空腔占用面积，敲击踏实无空洞；饰面多样化可兼容壁纸、壁布、PVC膜、陶瓷等行业内所有饰面材料；满足居住舒适安全、健康环保等基本功能；满足个性化、可拆改的需求。

四

代表性技术：纵肋叠合剪力墙体系

纵肋叠合混凝土剪力墙采用工业化生产的纵肋空心墙板、夹心保温纵肋空心墙板、叠合板、阳台板、空调板、楼梯等预制构件，通过现场装配、与现浇混凝土的有效结合，可靠连接形成的装配整体式混凝土结构。

夹心保温纵肋空心墙板：由预制的混凝土外叶板、保温板、混凝土内叶板及中间支撑连接混凝土纵肋组成的空心预制构件。一层竖向筋和水平筋位于内叶混凝土板内，另一层竖向筋和水平筋位于保温板内侧内叶混凝土板空腔内。

1.纵肋叠合剪力墙优势

（1）技术安全合理：通过墙板空腔内搭接钢筋和后浇混凝土形成整体结构，钢筋配置方式与国内现行规范要求基本一致；通过中国建筑科学研究院实验研究证明，该体系的抗震性能与现浇结构基本一致，完全可以满足国家现行标准要求。

（2）免灌浆套筒：节省材料，减少施工程序，无验收和安全担忧。

（3）自动化生产，生产设备投资低：可充分利用现有自动化流水线，配合墙板成孔专利技术，实现自动化生产，无需其他的设备投入。

（4）施工便捷，工期缩短，质量可控：安装过程便捷，无需复杂操作；现场基本实现少模板、少支撑；与现有技术相比，对工人技术要求不高，更适应于现阶段的施工管理水平；易于质量管控和验收。

（5）降低成本：与现有技术相比，实现同样的建筑功能前提下，成本可降低150元/m ² 左右。

2.纵肋叠合剪力墙在丁各庄公租房项目中的应用

丁各庄公租房项目位于北京市通州区宋庄镇丁各庄村。总建筑面积30.75万m ² ，户内装修全部采用装配式装修，外墙装饰1-4层为保温装饰一体板，5-顶层为瓷板反打饰面。结构形式为装配式混凝土结构。该新型体系因优势明显，在丁各庄公租房项目中得到规模化应用。该体系特点为：（1）采用竖向受力钢筋在特制空腔内搭接连接，避免套简灌浆连接；（2）外墙可结构保温装饰一体化生产，有效降低维护成本；（3）体系整体性能良好，适用于80m以下高层建筑；（4）投资少，经济效益良好，与套筒灌浆链接剪力墙相比，结构安装施工成本降低150元/m ² 以上。（5）纵肋叠合剪力墙结构自身特点，采用大尺寸纵肋空心墙板布置方案和墙板标准化设计技术，可有效降低预制墙板规格，提升了建造效率，降低了建造成本。（6）竖向连接节点采用环形竖向受力钢筋在特制空腔内搭接连接设计，避免了套筒灌浆连接安装、检测困难等问题和叠合剪力墙等体系后插筋定位困难、存在搭接间隙、搭接长度等问题，保证了结构受力安全，提升了墙体安装效率。（7）采用瓷板反打饰面预制外墙生产技术，可利用现有设备，快速投产，降低了前期投资成本，实现了装配、保温与结构同寿命，降低了后维护成本，同时丰富了饰面效果，提升了装配式建筑表现力。（8）通过安装机具开发，底部接缝封堵、预制墙体精确定位安装、后浇混凝土密实浇筑等专项工艺研发，形成高效施工技术，有效提升了新体系的施工安装质量和效率。

五

燕通公司工程项目展示

北京城市副中心住房项目应用了燕通公司自主研发的专利技术——瓷板反打技术和硅胶模反打技术，该项目构件总体方量达到了108,700m3。

马驹桥公租房项目是国内首个全部住宅均采用装配式剪力墙结构、装配式装修的保障房小区。首次在预制构件内植入RFID芯片，可动态查询每个构件的新型。首个全部清水混凝土外立面小区、已建成的最大规模装配式住宅小区。

温泉公租房项目采用装配式剪力墙结构、装配式装修的保障房小区。国内首个真空绝热板预制三明治复合外墙板项目。该项目达到了四天一层的施工进度。

郭公庄一期公租房项目是国内首个开放街区、装配式剪力墙结构、装配式装修的保障房小区，全面应用燕通公司自主研发的PCIS系统，预制构件14类，638种规格，13,550块，混凝土方量9,000m3。

台湖公租房项目是公司承接的最大单体项目，构件方量74,400m3。

焦化厂公租房项目为高层建筑，其中的装配式被动房建筑首次应用了公司自主研发的超低能耗外墙板。项目构件方量达到37,900m3。