学术前沿 | 岳清瑞:绿色与智能建造发展驱动建筑业转型升级
发布日期:2024-08-08 来源: 阅读: 772
前言
岳清瑞是中国结构诊治及碳纤维土木工程应用领域的学术带头人。
(中国工程院评)
岳清瑞是中国工业建筑结构领域顶尖专家,为推动解决国家、行业重大工程技术难题攻坚突破作出卓越贡献。
(深圳市人民政府评)
岳清瑞,1962年1月出生,工程结构专家,中国工程院院士。现任北京科技大学城镇化与城市安全研究院院长、深圳市城市公共安全技术研究院名誉院长和首席科学家、城市安全风险监测预警应急部重点实验室主任等,兼任中国钢结构协会会长、中国复合材料工业协会副会长、住建部建筑工程抗震设防专家委员会主任、长三角碳纤维及复合材料技术创新中心主任,曾任国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心主任、国家钢结构工程技术研究中心主任、中国工程建设标准化协会副理事长等 。长期担任科技部社会发展、新材料、科技平台等领域专家和住建部、应急管理部科技委专家。
岳清瑞院士一直致力于工程结构诊治、土木工程FRP新材料及结构应用、城镇建筑与基础设施安全领域的理论研究、技术开发、标准编制、工程应用和产业化工作,取得了系列创新成果,为保障建筑及基础设施安全、推动纤维复材的土木工程应用等做出了重要贡献。相关成果解决了大量国家和行业重大工程技术难题,广泛应用于各类建筑及基础设施的工程诊治、性能提升,并推动了中国土木工程新材料与新结构发展。岳清瑞的研究成果解决了武钢、宝钢、人民大会堂、历史博物馆、京广高速等工业建筑、重大历史建筑、公共建筑及基础设施的结构诊治重大工程技术难题,并构建了中国较完善的工业建筑诊治及纤维复材土木工程应用标准体系。
主持完成国家级各类研发项目10余项,主持编制20余部国家及行业标准,出版专著3部,发表论文200余篇;获国家科学技术进步二等奖3项、各类省部级科技奖十余项等。
中国工程院院士岳清瑞在“2024内地与香港建筑论坛”发表《科技赋能钢结构高质量发展》的主题报告中指出,我国钢结构行业发展迅速,市场规模不断扩大,在技术研发和产业应用上取得了丰硕成果,但大而不强,还面临高性能与高效能钢材应用少、生产效率低、产业链协同不足等问题。岳清瑞院士认为,钢结构行业发展前景良好,例如轧制型材具有性能优、成本低、制造效率高、排放低等优势,可以带来很大的利润。
对于钢结构的未来发展趋势,岳清瑞院士表示,装配式建筑正由构件层面装配向模块化装配发展,未来要健全完善模块化结构体系,研发制造高效高精度安装装备,创新推出全功能模块集成技术。基于智能化的装备和技术,通过对建筑设计、制造和安装全流程的科技赋能,改变传统的粗放型建造模式,全面推动钢结构行业高质高效发展。
来源:岳清瑞院士团队
岳清瑞院士提出钢结构智能建造是以标准化钢结构体系为基础,在设计、制作、安装全过程融合智能化手段与装备,旨在提升钢结构行业的质量和效率,其中具体包括智能设计与优化、数字化智能化生产、智能化精准装备等环节。
来源:岳清瑞院士团队
岳清瑞院士认为工程建造面临的挑战与任务为:1.智能设计与优化理论;2.模块化建筑技术体系;3.高效高精度智能化安装装备与机器人;4.高效能标准化建造方法与技术体系;5.高品质质量控制体系;6.工程建造可再生利用技术六个方面的挑战。
来源:岳清瑞院士团队
针对以上存在问题,岳清瑞院士同时提出了加大基础理论研究、多学科交叉研究、创新链与产业链协同创新等六项应对策略。
来源:岳清瑞院士团队
岳清瑞院士认为模块化建筑是新型建筑工业化的重要发展方向,并定义模块化建筑需要满足三要素:1.模块化建筑是指采用工厂预制的集成模块在施工现场组合而成的装配式建筑;2.建筑单元的主体结构、楼板、吊顶、设备管线、内装部品都在工厂预制完成;3.需满足各项建筑性能要求和吊装运输的性能要求,生产完成后运输至现场进行吊装作业即可完成建造工作。
来源:岳清瑞院士团队
岳清瑞院士强调了模块化建筑的三大关键技术问题,其中包括模块化高效结构体系、高效高精度模块安装装备和全功能模块集成技术。
中国工程院院士岳清瑞在建筑杂志社访谈中提到,现阶段,我国已由高速增长转向高质量发展阶段,也正处于转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的关键时期。在此背景下,中共中央、国务院印发了《数字中国建设整体布局规划》。建筑与基础设施作为数字中国的核心载体,数字化进程非常关键。建筑业的数字化与智能化是大势所趋,势在必行,行业可以从以下几个方面发力,推动智能建造取得新进展。
大力推动体制机制创新。住房和城乡建设部将北京、深圳、天津、广州等24个城市列为智能建造试点城市,积极探索建筑行业转型发展的新路径。我们要抓住这个机会,结合各地市针对智能建造在投资引导、示范创新、金融财税等方面出台的各项措施,大力推动全国性的、可落地的体制和机制创新。
加快推进科技创新。智能建造包含了智能设计、智能制造和智能安装等,需要我们加快推进智能建造科技的发展。一要探索力学美学融合的高效智能设计和智能的优化理论;二要探索开展较部品部件装备更加高效的模块化建筑技术体系的实践与示范;三要研发高效高精度智能化安装装备与机器人,改变目前以塔吊为主进行分配化作业的运营模式,开发适应建筑工业化的专业安装装备;四要研发高效能标准化的建造方法和技术体系;五要建立高品质的质量控制体系。基于智能化的技术手段和装备,通过对建筑设计、制造安装全流程的科技赋能,真正改变传统的粗放型建造模式。
做好智能建造领域人才培养工作。智能建造是对传统建筑方式的巨大变革,产业发展面临严峻的人才制约,创新型人才及产业工人的培养是推动智能建造“落地生根”的关键。智能建筑规模化、模块化、标准化、智能化的生产建造,不再是单纯的施工过程,因此需要探索涉及政产学研用的联合培养路径,加强政府、企业、高校和科研机构的紧密联系,共同培养能适应建筑产业变革需要的创新型的智能建造工程科技专业人才。
智能建造作为建筑业的发展方向和新的发展引擎,更加有利于推进建筑业的转型升级和高质量发展。相信随着数字化的持续推进与发展,建筑行业一定能够实现高质量建造、安全建造、绿色建造以及智能建造的目标。
中国工程院院士岳清瑞在国际绿色建筑联盟专家访谈中表示,碳达峰”和“碳中和”是我国的战略方针,也是中国对世界的庄严承诺。岳清瑞院士表示,从近年的统计来看,建筑业碳排放仅次于煤电、工业生产及交通运输领域,总体排量较高。若对建筑业碳排放再进行细分,建材生产制造及建设占55%,建筑运维占45%左右。因此,我们应从建材及运维两个方面来对碳排放进行控制。
“就建材生产而言,首先我们应当尽量减少用量——我国两年的水泥产量相当于美国上个世纪100年产量的总和,这造成了巨大的碳排放。当前城市建设过程中各种临时性建筑及“短寿”建筑造成大量建材消耗。因此,我们首先要转变建设及运维管理思维方式,从理念上进行转型。同时也应当注意以下几点:一是要有系统性思维,不过度强调单一指标。事实上,任何单一指标被过度强调都对碳减排不利,甚至可能带来碳排放的增加。二是要重视建材选择。充分对建筑垃圾、工业废弃物等进行资源化利用,优先采用地缘性、低消耗与低排放的材料,尽可能采用高性能建筑材料提高建筑寿命,进而达到总体的碳减排。”
“就建筑运维而言,我们应当更加重视既有建筑及基础设施的运维效率。提高效率是一个系统工程,提倡优先选用智能运维手段,减少建筑物的能源消耗,从而达到碳减排目的。目前,我们在建筑业碳排放监测和控制的手段并不算成熟,认识也不够系统全面。因此,在这一方面,业界还需要加强研究,进行系统性的布局与规划。”
海南三亚体育场建设项目采用了碳纤维内环交叉索结构,上部结构主要包括混凝土看台、外围钢结构和屋顶索膜结构。屋顶索膜结构采用轮辐式索桁架作为主体结构,由沿径向布置的索桁架和上、下2层内环索构成。三亚体育场项目充分发挥了碳纤维复材高强度、可设计等优势,以新材料、新构件完美解决了结构问题,是碳纤维索结构在大跨体育场实际工程中的首次大规模应用,属于国际首创,对碳纤维复合材料在大跨空间结构乃至于新建结构中的推广应用具有重要的引领作用和里程碑意义。
(备注:本文素材来源于岳清瑞院士团队和网络公开材料收集整理,侵删)
编辑:朱禹诺 左飞宇
审核:李洪东