【武漢新氣象塔項目打破我國建筑業(yè)千】百年傳統(tǒng) 【從設(shè)計到施工沒用一】張紙質(zhì)圖

建設(shè)中的武漢新氣象塔項目。（通訊員 杜宇 攝）

7月15日，位于武漢市江夏區(qū)的武漢新一代天氣雷達項目（氣象塔）“喜封金頂”，成為一座跨時代的建筑——其設(shè)計、施工打破了建筑業(yè)千百年來傳統(tǒng)，沒有用一張紙質(zhì)圖紙。

帶來這一歷史性變化的是國內(nèi)首個建筑工程PLM（產(chǎn)品全生命周期管理）平臺的成功應(yīng)用。7月16日，清華大學(xué)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院在江蘇蘇州舉行的中國建筑產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展研究論壇上發(fā)布報告，稱武漢新一代天氣雷達項目是我國首個“全過程無縫銜接的數(shù)字化建筑項目”（即：不用一張紙質(zhì)圖紙完成建筑設(shè)計、施工）。

武漢新一代天氣雷達項目2021年3月啟動建設(shè)，由中南建筑設(shè)計院設(shè)計、中核二二公司施工。氣象塔塔高90.057米，塔身以“氣旋”為設(shè)計靈感，采用雙螺旋型，形成旋轉(zhuǎn)婀娜的“華爾茲”。投用后，該項目將成為全國氣象災(zāi)害監(jiān)測網(wǎng)中的“千里眼”和“順風(fēng)耳”。

由于設(shè)計、施工、監(jiān)理等環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)不互通，我國建筑業(yè)信息化程度低，施工單位仍以紙質(zhì)圖紙作為開工的憑證和指導(dǎo)。據(jù)測算，該氣象塔項目如按傳統(tǒng)方法設(shè)計、施工，需要制作圖紙約1000張，總重量超過200公斤。

伴隨數(shù)字時代來臨，近年來我國建筑業(yè)開始探索數(shù)字化建造，包括利用BIM（建筑信息模型）技術(shù)打造建筑結(jié)構(gòu)“數(shù)字孿生體”。然而，由于長期形成的習(xí)慣與傳統(tǒng)，結(jié)構(gòu)、暖通、給排水、電氣等不同專業(yè)施工單位使用的BIM建模軟件、數(shù)據(jù)標準各異，三維模型不能互通互認，設(shè)計方只能提供紙質(zhì)圖紙，由相關(guān)施工單位自行進行三維“翻?！?。

“建筑完全可以像先進制造業(yè)一樣，實現(xiàn)不用圖紙的三維產(chǎn)品交付?！比珖こ炭辈煸O(shè)計大師、中南建筑設(shè)計院董事長李霆介紹，該院攜手法國達索系統(tǒng)，將航天、汽車等先進制造業(yè)理念引入建筑業(yè)，2021年開始打造國內(nèi)首個建筑工程PLM平臺，并以武漢新一代天氣雷達項目為試點，項目設(shè)計、施工方共享同一個三維模型，實現(xiàn)“一模到底、無圖紙建造”。

“無圖紙建造”的源頭是設(shè)計“無紙化”。氣象塔數(shù)字模型，是多專業(yè)設(shè)計師模擬施工流程，合力在電腦中一步一步“造”出來的。此間，系統(tǒng)還能選擇出最優(yōu)施工方案。放大該模型，只見建筑內(nèi)部每一處鋼結(jié)構(gòu)、每一條電纜、每一盞燈泡都清晰可見。

施工過程更是顛覆性變化。氣象塔各施工作業(yè)點上，張貼了許多二維碼。施工班組長用手機或平板電腦掃碼后，就得到一個標注著構(gòu)件參數(shù)、施工工藝、施工順序等信息的“數(shù)字孿生”三維模型，并以此指導(dǎo)工人施工。

中核二二公司氣象塔項目技術(shù)經(jīng)理劉定坤坦言，數(shù)字模型解決了很多二維圖紙上難以解決的細節(jié)問題，如施工中相關(guān)環(huán)節(jié)“撞車”，管線互相“沖突”等。據(jù)測算，使用PLM平臺后可縮短工期10%、效益提升15%。

PLM系統(tǒng)還能精準測算建筑成本，讓傳統(tǒng)設(shè)計、施工過程中不透明的、可“議價”的部分大幅減少。

據(jù)悉，除該氣象塔外，應(yīng)用PLM技術(shù)的湖北省疾控中心項目目前正在建設(shè)中，預(yù)計2023年底竣工。

法國達索系統(tǒng)公司基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)高級經(jīng)理鄭毅介紹，法國巴黎郊區(qū)的一所音樂學(xué)院也在嘗試數(shù)字建造，這是全球首批從設(shè)計到施工“全程無圖紙建造”的3個項目。

沒有一張紙圖，氣象塔如何建成

湖北日報全媒記者 劉天縱 通訊員 寧葉子

圖紙，工程施工的“說明書”，在工程立項、招投標、編制預(yù)算、建設(shè)施工、竣工驗收中起到關(guān)鍵作用。

武漢新一代天氣雷達項目（氣象塔）用數(shù)字模型代替圖紙指導(dǎo)施工，相當于紙質(zhì)地圖升級為手機導(dǎo)航，讓傳統(tǒng)建筑業(yè)能像先進制造業(yè)一樣，全面擁抱信息化。

設(shè)計“圖紙”變“模型”

要實現(xiàn)“無圖紙建造”，設(shè)計源頭首先要實現(xiàn)“無紙化”。7月18日，在中南建筑設(shè)計院工程數(shù)字技術(shù)中心，每位工作人員桌上都架著2臺電腦顯示屏，一串串數(shù)字、字符代碼在電腦屏幕上跳動，現(xiàn)場一張氣象塔的設(shè)計圖紙都找不到。

“數(shù)字模型相當于立體的圖紙，它藏在我們的電腦里?！痹撛汗こ虜?shù)字技術(shù)中心主任張慎打開氣象塔數(shù)字模型，就像電影或游戲里的仿真建筑。他說，用數(shù)字模型代替圖紙指導(dǎo)施工，相當于在“數(shù)字孿生”的元宇宙里，設(shè)計師先用電腦把氣象塔“造出來”，并像“阿爾法狗”下圍棋一樣，利用大數(shù)據(jù)算法模擬施工流程，在億萬種施工方案中，選擇“最優(yōu)解”。

氣象塔“氣旋”結(jié)構(gòu)就是用電腦“算”出來的，最終確定18度為建筑曲面最佳旋轉(zhuǎn)角；精準算出1059塊GRC混凝土外墻板，讓氣象塔幕墻種類減少30%左右，極大降低了施工難度和造價。

“這就是像造輪船、造飛機一樣建房子?！比珖こ炭辈煸O(shè)計大師、中南建筑設(shè)計院黨委書記、董事長李霆介紹，波音公司在30年前設(shè)計制造波音777的時候，全程無圖紙，靠三維數(shù)字模型（數(shù)字樣機）驅(qū)動全產(chǎn)業(yè)鏈。在中國，上海江南造船廠實現(xiàn)了全程無圖紙建造海巡160輪；西飛集團在設(shè)計制造運-20大型運輸機時，也實現(xiàn)了全程無圖紙。

無圖紙建造的“底氣”，源于高端制造業(yè)PLM（產(chǎn)品全生命周期管理）平臺。這種平臺能將三維數(shù)字建模、數(shù)字仿真驗證、數(shù)字制造、數(shù)字管理集中到一起，實現(xiàn)全專業(yè)、全流程、全要素的數(shù)字化統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理。

李霆認為，中南建筑設(shè)計院探索出建筑版的“PLM平臺”，將大幅提高我國建筑業(yè)水平，“這是典型的數(shù)字經(jīng)濟躍升工程”。

每個作業(yè)點配“視頻教程”

中國核工業(yè)第二二建設(shè)有限公司作為氣象塔項目的施工單位，對中南建筑設(shè)計院的“無圖紙建造”很支持。

“有了手機導(dǎo)航，誰還帶地圖出門？建筑業(yè)早就該向制造業(yè)靠攏了?！痹摴練庀笏椖考夹g(shù)經(jīng)理劉定坤在項目開工伊始，就要求所有施工班組長學(xué)會在手機和平板電腦上看數(shù)字模型施工。

建造塔樓主體時，由于雙曲螺旋曲面復(fù)雜結(jié)構(gòu)，無論是模板切割還是鋼筋下料綁扎，工人施工都十分困難。

為此，劉定坤針對不同的班組，在數(shù)字模型中進行構(gòu)件參數(shù)、施工工藝、施工順序、施工措施、施工注意事項等信息標注，并將標注的內(nèi)容生成二維碼貼在各班組施工現(xiàn)場。班組長通過移動設(shè)備（手機或平板電腦）的微信APP掃碼，即可查看對應(yīng)的三維模型及施工標注信息，瀏覽典型工序施工模擬視頻，比對照二維平面圖紙“靠想象力”施工直觀多了。

“我們做木工的，雖然書讀得不多，但能感覺到數(shù)字建造是未來的趨勢?！敝泻硕灸竟ぐ嘟M長張旗華說，混凝土澆筑需要木制模板加固，現(xiàn)在電腦都幫我們提前算好了，切割模板只用按照噴繪布上的線條裁剪就行了。