深圳自然博物馆

自2022年10月深圳入选国家智能建造试点城市以来，深圳严格落实住建部和省住建厅的部署要求，按照先行示范标准，全力打造智能建造新模式。全市已遴选并发布了100个智能建造试点项目，为进一步推广经验做法，现对试点项目之一“深圳自然博物馆项目”（以下简称项目）在智能建造领域的创新内容整理推广。

该项目是粤港澳大湾区乃至华南地区首座大型综合类自然博物馆，是深圳市“新时代重大文化设施”之一，项目位于深圳市坪山区燕子湖片区，总用地面积约4.2万平方米，总建筑面积约10.53万平方米，地下两层，地上五层，基础形式采用旋挖灌注桩、抗浮锚杆+筏板，结构形式为地下钢筋混凝土框架+钢框架结构，地上全钢框架+楼承板。整体建筑概念受到河流三角洲的启发，模拟了流水和河畔的流线。建筑将五个圆锥体包裹其中，令人联想到河流沿岸岛屿和悬崖，而宽敞的走廊与公共设施将这五个圆锥体用富有韵律的流线连接起来。深圳自然博物馆将打造成为“世界一流、中国气派、岭南特色”的地标性建筑和展示深圳公共文化、城市文明形象的重要窗口。

△项目整体效果

深圳自然博物馆项目是深圳市工务署的标杆项目，立项伊始即立下了创国标（《绿色建筑评价标准》50378-2019）三星的目标，通过绿色建筑技术与建筑方案的融合，可感知、可实施、可示范性绿色技术的推广应用，打造“绿色、健康、智慧”的高标准建筑，突出项目在绿色建筑的领先性和前瞻性，实现绿色居住建筑的认证目标，体现“安全耐久”、“健康舒适”、“生活便利”、“资源节约”、“环境宜居”五大绿色健康性能。其中各大性能中突出得分体现为：安全耐久——通过外部构置物满足安全耐久和防护要求；健康舒适——控制主要空气污染物的浓度；生活便利——便利的公共服务；资源节约——容积率1.92；环境宜居——年径流总量控制率70%、绿化率达到30%、建筑及照明设计避免产生光污染。

△三星绿色建筑

控制性指标：年径流总量控制率目标为60-68%，年径流总量控制率须达到70%；可渗透地面面积比例50%；引导性指标：绿地下沉比例不低于60%，人行道、停车场、广场透水铺装比例不小于90%，不透水下垫面径流控制比例不小于70%。

△海绵城市设计相关数据  

按照《绿色施工导则》规定，绿色施工总体框架由：施工管理、环境保护、节材与材料资源利用、节水与水资源利用、节能与能源利用、节地与土地资源保护六个方面组成，本项目绿色施工严格按以上要素实施。

△五节一环保

项目争获国家和广东省的“建筑业绿色施工示范工程”，共使用建筑业十项新技术8大项38小项。

△建筑业十项新技术应用

深度应用型数字化工地系统，提升项目整体管理水平；满足现场设备集成管理，协助项目部对现场业务进行梳理，将工作流程化，标准化，数字化。 利用大数据、AI 等信息化手段，将数据进行整理、统计、分析、挖掘，提高工作以及管理效率。结合项目特点和管理制度，融合项目特色管理制度，定制开发项目智能建造管理平台，平台包括了两制管理、六个清单、智慧安全、智慧质量、高空车巡查、视频监控、智慧物联等十二个版块，助力项目高效科学管理。

△智能建造管理平台

项目推进全生命周期BIM应用，目前重点实施深化设计阶段及施工阶段BIM应用。

△模型拆分与组合架构

△基准模型

△模型图纸

△曲面墙体空间坐标定位

根据项目特点，本工程采用大跨斜柱全钢框架结构体系，钢构件全部采用轧制或焊接截面，无异形扭曲截面，构件标准化率达100%，有效的控制建筑成本和制作工期。建筑外围护均为幕墙体系，内隔墙采用轻钢龙骨墙板，减少砌筑和抹灰工序，提高效率和减少环境污染，减少碳排放，符合产业化的绿色建筑要求。

地上楼板均采用钢筋桁架楼承板，楼梯均为钢楼梯。水平构件应用比例100%。 

△钢筋桁架楼承板

采用轻钢龙骨内墙板，占比84.7%， 达到非砌筑免抹灰比例要求。

△轻质内隔墙

通过智能工厂数字化管理平台对切割下料车间进行自动化管理，实现物料需求提出、库存管理、任务分配及物流指令生成，从而达到减少辅助时间和等待时间的目的。其次，利用BIM软件Tekla Structures导出的构件信息，通过数控机械实现自动化加工，指导构件组装。目前已经成功完成了2.4万吨钢构件的智能化生产和现场安装。

围绕项目斜柱多、焊接难度大的特点，引入协作式焊接机器人和柔性焊接机器人，采用线激光传感器，坡口识别误差1mm以内，精准智能焊接，提升项目焊接质量及焊接效率。推进机器人在项目的应用，加快焊接智能机器人以及智慧工地科技创新成果落地，助力项目打造文化领域的精品、标杆工程。

△智慧工厂和机器人

对应《深圳市智能建造技术目录（第一版）》，项目共应用深圳市智能建造技术6大项14小项，整合对应的或其他智能建造相关技术合计27小项。

1）自主可控的BIM软件。项目采用品茗的“CCBIM协同平台”BIM轻量化引擎，将BIM模型文件进行轻量化转换，项目管理和一线人员仅通过普通网页浏览器就可以在手机、平板和各种系统的电脑上流畅查看项目BIM模型，让BIM模型的应用脱离建模人员的高配Windows电脑和专业软件，扩展BIM模型应用范围。

△CCBIM协同平台

2）机电工程标准模块化设计与组建成套技术。 基于BIM的模块化装配式机房整体解决方案，现场装配时只有水泵进水管段模块、出水管段模块、主管段模块，现场组装量大大减少，避免传统的预制装配式施工时现场组织混乱、安装配件容易错漏、质量不高、施工效率不高的缺陷。  

△模块化装配式机房

3）构件库平台。自主研发了BIM族库共享管理平台，通过建立标准化、通用化构件资源库，使构件成为标准化设计、生产、运输和安装的基础单元，实现基于统一系统上的跨专业、多用户交互操作及数据集成更新。平台具有符合国家、深圳市BIM相关标准及设计需求的构件资源，具备BIM构件的管理、下载、复制、编辑，以及构件属性批量添加、赋值等功能，能够满足深圳市BIM模型交付要求。

△BIM族库共享管理平台

4）基于BIM的设计协同软件。采用国产设计协同软件红瓦“协同大师”平台，这是一款基于欧特克Revit的跨地域实时建模协作平台，支持不同地区BIM人员同时进行BIM建模，解决项目BIM人员不足，通过抽调公司其他地区人员协同建模，提升项目BIM建模效率，满足项目现场BIM应用需求。

△“协同大师”平台 

1）智能工厂数字化管理平台。钢构下料集成平台：用下料体系的总控系统，对切割下料车间的整个生产过程进行管理，包括提出物料需求、管理材料库存、管理任务队列、安排零件分拣入托盘、生成物流指令、采集生产过程信息等主要功能，实现下料集成控制。对板材进行集中下料，集中储存。实现了上料、切割、下料、余废料回收全流程“无人化”作业，有效减少辅助时间和等待时间。

△ 钢构下料集成平台

2）钢结构部品部件智能生产。利用钢结构BIM软件Tekla Structures精确导出构件（钢梁、钢柱、钢筋桁架楼承板）组成信息，形成NC链接，使用NC链接信息将零部件长度、孔位置、斜角、槽口和切割等几何信息转换为坐标集，数控锯床、数控钻床和数控切割设备等使用这些坐标实现自动化加工，利用BIM数据指导构件组装。

△生产工作站

3）机电数字化生产基地。项目部分机房采用全装配式机房，利用“中建魔方”装配式机电生产工厂，提供生产、加工、安装，拥有装配式管道模块、金属成品风管、成品支架、防腐除锈等自动化生产，生产装配式机电泵组模块单元产品、装配式机电智能化模块单元产品、装配式成品支架体系单元产品、成品风管及公司科技成果转化等产品。

△“中建魔方”

1）工地数字化管理平台。通过“云大物移智+BIM”等先进技术和综合应用，对“人、机、料、法、环”等各生产要素的实时、全面、智能的监控和管理，实现业务间的互联互通，数据应用，协同共享，综合展现，搭建一个以进度为主线、以成本为核心、以项目为主体的多方协同、多级联动、管理预控、整合高效的智能化生产经营管控平台。

△智慧工地平台

2）智慧工地指挥中心。进场后在智慧调度中心设置指挥中心，在大门位置安装大功率无线网桥，将建设场内全覆盖的5G网络系统，为智慧工地各项子系统整合，并与智慧工地集成管理平台连接。

△智慧工地指挥中心

3）劳务实名制管理系统。项目在1#、2#个大门，配置2个带人脸识别及指纹识别的闸机，并与劳务实名制信息平台相关联，根据监管需要，进行项目监管数据上传至平台。

△劳务实名制管理系统

4）环境监测系统。在项目1#、2#大门入口处各设置1个扬尘监测设备，采集施工过程的PM2.5、PM10、TSP等扬尘数据及噪音数据，风速、风向、温度、湿度和大气压等数据，在设备终端设定环境监测阈值，并与施工现场的喷淋装置、雾炮等联动，在超出阈值时自动启动降尘措施。

△环境监测系统

5）视频监控及AI智能识别系统。采用枪机、球机鹰眼型覆盖式安装，全方位监控、识别现场施工情况，将施工重点区做到视频全覆盖。在现有视频监控的基础之上加入人工智能(AI)技术，侦测安全隐患，发现后可立即报警，报警信号同步推送至管理人员，同时形成抓拍照片台账，管理人员可以通过广播对其进行喊话提醒。

△视频监控及AI智能识别系统

6）车牌识别系统。在施工现场出入口加装车牌识别系统，进出施工现场的车辆进行拍照登记，包含车牌牌照号码、车型、车辆进出场时间等，自动采集车辆出入记录并上传出入影像记录至智慧工地云平台。

△车牌识别系统

7）塔式起重机安全监控管理及可视化吊钩系统、塔尖激光定位。为防止超载、群塔工作碰撞等问题，塔机安装安全监控管理系统，对力和力矩监控、特定区域(可视化吊钩)、特种作业人员状态进行监控，在每台塔吊小车上安装高清球机，并能根基吊钩的位置自动调整摄像头的倍率，保障驾驶员可以清晰地看到吊钩吊载运行的情况；同时现场所有塔吊加装激光定位点，进一步提升夜间起重吊装安全警示。

△塔式起重机安全监控管理及可视化吊钩系统

8）配电箱、用水用电监控系统。在施工现场内二级配电箱内布置智能装备，对施工现场临时用电过载、跳闸、漏电、线缆断开及电气火灾引起的温升、烟雾等现场用电异常提供实时的报警通知。根据施工现场情况，分别对施工区、生活区、办公区安装智能水电表，统计用水量、用电量，实时监控用水用电量，数据自动上传至物联网平台，形成月度、年度用水用电量报表，供项目取用及分析，同时可设定水电表限值，超过一定功率后自行进行跳闸，确定用水用电安全。

△配电箱、用水用电监控系统

9）临边区域红外线自动报警仪。在施工现场临边防护上安装红外线自动报警仪，靠近临边自动报警警示人员，一是提醒人员靠近临边，注意安全；二是提升人员的自我安全行为管理。

△临边区域红外线自动报警仪

10）多功能集成型灯塔及夜间安全警示投影灯。在基坑周边将视频监控、广播喇叭、LED灯光照明结合成多功能灯塔，广播喇叭可对施工现场情况进行及时通知，视频监控系统可对施工现场安全文明施工进行实时动态管理，具备一定高度的灯塔提供大范围照明；在主要出入口、梯笼、临边洞口设置夜间警示灯，更为明显、醒目地提醒作业人员夜间安全。

△多功能集成型灯塔

11）高支模监测系统。通过安装在模板支架顶部的传感器，实时监测模板支架的钢管承受的压力、架体的竖向位移和倾斜度等内容，并通过无线通讯模板将各支撑钢管柱头的传感器数据发送至设备信号接收和分析终端，数据接收终端在收到数据后对数据进行分析，在将数据传递给远程监测系统的同时，对数据的安全性进行计算，并及时将支模架的危险状态通过声光报警、短信发送和向平台实时传讯的模式传递出去。

△高支模监测系统

12）机电智慧仓库管理系统。项目设置了机电智慧仓储中心。通过信息化、物联网和机电一体化共同实现的智慧物流，从而降低仓储成本、提高运营效率、提升仓储管理能力，打造区域试点仓储管理示范。

△物流远程可视化监管调度系统

13）钢结构构件全过程质量溯源管理体系。钢结构预制构件吊装完毕后，如需对某个构件信息进行查询，通过使用溯源管理功能，通过扫描预制构件芯片，查询该构件的基本信息、图纸信息、生产信息、工厂质检及出厂记录、施工现场进场、质检信息、吊装记录等。

△钢结构构件全过程质量溯源管理体系

基于数字孪生技术的智慧运维平台。基于BIM/CIM（城市信息模型）是打造高品质的全要素，数字孪生是由数字孪生底座快速构建、城市运行数据汇聚集成到多维时空数据计算分析、多终端二三维可视化动态呈现、智慧应用灵活定制开发的全栈式、低代码、云原生支撑平台。项目智能运维平台拟利用智慧博物馆建设的物联网平台、大数据平台、地理信息平台等支撑、集成“人——馆——物”的全面信息：提供能耗分析、物业管理、应急管理等运行管理功能模块，以及数字孪生场景空间视图和业务数据视图，实现全馆综合联动管理。同时纳入国家一级博物馆评估指标模型，提供深圳自然博物馆运行态势各类数据实时展示、快速反馈、及时决策。

△平台示意图

1）建筑工人管理产业互联网平台。利用大数据、移动互联网、人工智能等技术，建立建筑工人与工程项目单位供需平台，实现对建设工程项目单位建筑工人招工用工的一站式管理。项目采用深圳市建筑业实名制和分账制管理平台（两账制）对人员考勤、工资发放、人员档案、企业管理、项目管理等提供平台支撑。

△两制平台

2）招采产业互联网平台。项目用材，采用中建系统云筑网和轻量化建材集中采购系统，提高材料采购效率，发挥批量采购优势，保证产品质量，节约采购成本。采用五局企业级的主材（钢筋、混凝土、模板等）、设备等集中采购NC系统，发挥批量采购优势，保证产品质量，节约采购成本。

△招采产业互联网平台

1）BIM放样机器人。通过BIM放样机器人，将做好的三维模型拷贝到设备，然后放样到室内或者室外，投射出来的点线，施工人员就可以跟进这种点线进行施工，相比于传统的人工拉尺子放线作业，这种方式更加精准，也更加快速。

△BIM放样机器人

2）智能测量。通过智能设备应用在测量方面可以实现快速测量、准确定位，辅助现场完成放线，在实测实量方面可快速完成墙面平整度、垂直度、方正性、阴阳角、天花水平度、地面水平度、天花平整度、地面平整度、极差等数据的实测实量。

△智能测量设备

3）建筑机器人。项目通过机器人多样性应用提升施工效率，在建设中高度利用钢结构焊接机器人等智能建造设备，解决针对现场焊接作业难度大、工作量大、对人工技能要求高的问题。在保证快速拆装的基础上，拥有更大的焊接覆盖范围。目前已在项目现场大量投入应用，焊缝质量稳定可控。

△建筑机器人

4）无人机应用。无人机倾斜拍摄：现场实景照片，导入CC实景建模软件，打开空三运算引擎，提交空中三角测量，设置空三参数定义，设置完成进行计算，选取格式，提交生产模型并运算，最后生成轻量化三维实景模型。无人机延迟摄影：进行无人机定期定点拍摄，并保证每次拍摄高度、方向及角度一致。每次拍摄照片不小于三张，后期通过PR软件进行进度动态剪辑，完成建筑单体从土方开挖阶段、地基及基础阶段、主体结构阶段、装饰装修阶段和竣工验收阶段不同时间阶段的动态生长过程。无人机720云全景球：利用无人机定点航拍方式，采用云台相机水平、向下俯仰角度，分别在90、60°、30°及0°每个角度轴上以环形方式拍摄，再通过720云平台处理软件，对每组数据进行合成处理。将合成后的全景图像将以（加密或者公开形式）微信和浏览器形式发布，以便浏览。

△无人机应用

参建单位信息

建设单位：深圳市建筑工务署文体和水务工程管理中心

设计单位：贝加艾奇（上海）建筑设计咨询有限公司、3XN A/S、筑博设计股份有限公司、中国建筑东北设计研究院有限公司

全过程咨询单位：浙江江南工程管理股份有限公司/北建院建筑设计(深圳)有限公司（联合体）

勘察单位：深圳市工勘岩土集团有限公司

监理单位：浙江江南工程管理股份有限公司

总承包单位：中国建筑第五工程局有限公司/中建五局华南建设有限公司（联合体）

地基基础工程单位：上海宝冶集团有限公司

钢构分包单位：中建钢构

编辑：朱禹诺

审核：李洪东