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上海建工:数字化转型领跑城市更新

发布日期:2022-03-06 06:07:56浏览量:17

建筑是凝固的艺术,是历史的缩影。在上海,不同时期的建筑共同构成了这座城市丰富的文化记忆。保护好它们,就是保护好城市历史的讲述者。

2022年,上海城市更新全面启动,新一轮城市更新行动正在酝酿。面对碳减排、精细化管理等城市发展的更高要求,无论是百年古建、老旧住宅,还是存量建筑、地下管网,都需要用更加环保和精细、更加高效和长效的措施重焕新生,还要处理好与城市和人之间的关系,改变过于依赖人为修复和经验判断的传统路径。

数字化成为破题关键。为了更好地留住城市文脉,以上海建工集团为代表的头部企业率先布局,探索城市更新领域的数字化转型,尝试解决建筑保护利用的难题。

“老”建筑与“新”工艺的融合,擦出意想不到的火花。在BIM技术、云计算、图像识别、人工智能等一系列新兴技术介入后,上海建工在数字化测绘、查勘、修缮施工、安全管理、全生命周期运维管理的完整链条上全面发力,形成了商场建筑、医院建筑、住宅建筑、历史建筑、展馆建筑、道路桥隧和地下空间等多个应用场景。一批地标性项目焕发新生,如国际级重大会议和文化中心——“世界会客厅”建筑群、上海展览中心、外滩中央商场、原工部局大楼、新华医院、东方医院、春阳里、曹杨新村,等等。

“城市更新+数字化”,激发了市场需求,为建筑行业转型发展开辟新风口。据悉,上海建工2022年城市更新领域在建合同额已超1000亿元。这足以证明,当城市更新插上数字化的翅膀,能为城市的可持续发展提供强劲动能。

老建筑

破解传统修缮难题

老建筑是上海人的情结,作为上海城市建设的主力军,上海建工致力于为城市保留珍贵记忆。虽然历史建筑保护技术已经有了长足发展,但历史图纸缺失难以考据、修缮工艺和材料使用粗犷的问题依然存在,数字化技术介入之后,大大提高了历史建筑修缮的科学性和精准度,遵循了建筑修缮的原真性、最小干预和可逆原则。

延续城市文脉,需要最大程度保留历史建筑风貌和完整性。国际级重大会议和文化中心——“世界会客厅”建筑群中,有两座百年仓库借力3D激光扫描、深度建模等新型数字化技术,从外观到细节精准再现历史风貌,包括46万块老砖头在内的近80%历史元素得以重新利用。

历史建筑不能像文物一样供起来,而是要注入新功能,创造新的社会经济效益。停车位少是城市发展面临的普遍问题。在对南京两栋历保建筑进行保护的同时,上海建工采用数字化仿真技术、BIM模型等措施,在老建筑地下开发出八层停车空间。全程采用基于物联网的监测传感器及数字化装备,监控并解决施工安全隐患。宝庆路3号从花园洋房改造为上海交响音乐博物馆,施工引入BCAP数字化施工管理平台,有效耦合协调了保护与提升的碰撞矛盾问题,解决了老建筑内部复杂管线的梳理难题。

为了满足现代发展和保护需求,一些老建筑采取移位保护。数字化技术为动态高风险项目施工提供了实时的安全保障。百年古刹玉佛寺大雄宝殿整体成功向北平移30.66米,并抬高0.85米,有赖于技术团队的多项创新,包括基于数字化建模,开发了“互联网+移位远程智能监控系统”,实现托换移位全程的直观、远程、实时监控。上海最大体量的建筑整体旋转平移工程“比乐中学”旧址,则采用交替式步履行走器方式,利用现场总线控制系统和以太网络结合的子母中控方式形成整套数字化、自动化的平移施工方法。

数字化技术也大大拓展了文物和历史保护建筑等城市更新业务的发展空间。有着90年悠久历史的上海音乐厅项目修缮前,项目团队寻找历史资料,在电脑中建立了“电子档案”,还对上海音乐厅进行了三维激光扫描、无人机航拍、近景摄影测量等,在电脑里先搭建了一个“虚拟音乐厅”。这套由上海建工四建集团自主研发的基于5G+BIM的历史建筑全生命周期数字孪生平台,为历史建筑数字模型整合、历史信息集成、传统工艺传承、特色部位保护、健康安全监测、智慧运维管理提供整体解决方案,在行业内尚属首次,极大地提升了修缮效率和效果。

将上海城市更新理念技术推广到全国,上海建工发挥设计、施工一体化优势,通过产业协同联动,还承建了江西省“一号工程”万寿宫改造项目和南京夫子庙科举博物馆更新项目。

商场

功能升级的多种解法

上海是中国商业底蕴最深厚的城市之一,拥有许多知名百货大楼。随着社会发展,这些商场的业态和布局逐渐落后。但作为城市商业发展史上不可忽视的标志,老商场不能简单地拆除重建,许多经营者开始寻求通过城市更新来提升功能。

针对不同的提升需求,上海建工研发出一系列数字化解决方案。

在经营者看来,商场改造虽能提升业态,但闭店难免造成短期亏损。“数字化手段提供了一个解题思路。”上海建工二建集团总工程师龙莉波介绍,借助BIM技术、VDP虚拟决策平台、数字风险控制系统等,建设者在电脑里重现商场面貌,提前“演练”施工,排摸、监控、破解隐患风险点,精准把握施工区域和时间,从而降低施工影响,最终实现不停业改造。第一八佰伴就是典型案例。

位于徐家汇商圈的港汇恒隆广场也采取类似手法,不间断运营的同时,对商场室内外、复杂地下空间进行针对性改造,在保证商场的正常运营、人流的正常通行和周边地铁站线安全运行的条件下,全面实现了港汇恒隆广场的整体更新改造和形象提升。

历史建筑的保护性改造,一直是商场更新的“难中之难”。外滩中央商场由4座百年市优秀历史建筑组成,面对外观原有风貌精准修缮、内部空间“热水瓶换胆”、原址地下增加5层空间的高难度挑战,上海建工通过数字化技术逐个击破。技术人员分别使用了三维扫描技术精准复制建筑三维信息,数字化仿真技术模拟施工可行性,同时运用物联网技术进行全面数字化监测。

相邻商场聚合“抱团”,可为区域持续导入人流,实现效益最大化。近年来五角场商圈、徐家汇商圈、南京东路商圈陆续升级,“圈”成为商业发展的热词。上海建工抓住“圈”的契机,在第一百货商业中心更新改造工程中,在市百一店老楼、市百一店新楼、东方商厦南东店之间新增六合路连廊。技术人员采用无人机航拍等手段进行整体无接触式测量,通过精准建模,使得连廊和老楼之间没有受力连接,避免破坏老楼,减少现场施工和碳排放。改造完成之后,获得了市白玉兰奖、“年度市建筑遗产保护利用示范工程”称号。

医院

全生命周期管理数字化

天花板的高度,决定了发展空间的大小。数字建造无疑让入局者站到了一个全新高度。“对建筑业而言,数字化是新技术,但不是独立的技术,它可以为整个行业的转型发展赋能。”上海工匠、上海建工四建集团副总工程师谷志旺说。

医院建筑是最复杂的公共建筑之一,24小时不间断运行,专业机电系统繁多,人车物流相互交错,运维难度高。传统以“应急处理”为主的被动式管理模式,已经难以满足现代化高端医疗需求,急需向以“预防”为主的主动式运维管理模式转变。

上海建工致力于塑造数字赋能全生命周期建筑服务商领跑者形象,将数字化技术延伸到运维领域,围绕医院建筑研发出基于BIM的智慧运维技术。也就是将海量异构的建筑静态和动态信息整合在一起,形成建筑运维大数据,实时反映建筑运行机理和状态,可实现医院建筑主动式、集成化运维管理。

在东方医院改造中,由于新大楼地处陆家嘴地区,对医院建成后的运维保障要求很高。技术人员在BIM模型上集成了30个系统,这是当时国内首次将BIM技术大规模应用到医院建筑运维领域,吸引了南京、深圳、青岛等各地医院代表前来参观。运维系统还采用多终端的架构,面向不同用户和使用场景,让智慧运维模型和数据唾手可得。

此外,上海建工联合上海交通大学医学院附属新华医院,在新建儿科综合楼工程建设和运维阶段,深度应用数字建造技术,提高精细化管理水平。此举打通了从建造到运维的信息断层,通过建立数字孪生建筑模型,建筑的设备故障可以提前预测和解决,减少了突发故障,从而提高运营安全性和稳定性。建筑模型还可以支持医院节能减排和绿色运营。

市政

“智慧运维”精细化管理

从全国范围来看,上海城市化进程启动早,许多市政基础设施在经过数十年运营后逐渐老化,甚至失去功效。但基础设施普遍规模较大,涉及面较广,改造更新就需要精准、高效。

数字建造技术与复杂工程的设计施工相融合,为基础设施能级升级、高效运营提供了范例。被称为城市“动脉血管”的管道,进入大量提升的时代。浙江省台州市椒江区智慧排水一体化管控平台(一期)项目采用“开发+运维”模式,实现了从“治理”到“智理”。上海建工市政总院副总裁颜海介绍,通过物联感知系统建设、软件平台系统开发、排水模型和GIS系统构建,项目构建了5个智慧化管理场景,分别是“三维建模、数字孪生”“实时感知、闭环管理”“模型分析、智能预警”“科学调度、精准施策”“混合现实、智慧运维”。

兼顾建筑更新和民生服务,国内最早的地表水厂、第一座现代化水厂、远东地区最大水厂——上海杨树浦水厂启动深度处理改造。上海建工技术团队从设计端就引入数字化技术、智慧化管理手段,紧扣“水质保证、环境保护、运营保障、文物保全”的“四保”建设思路,深入应用自主研发的SMEDI-CBIM项目管理平台,加强设计施工一体化,促进项目精细化管理。

在上海松浦大桥改造中,为了避免施工造成沉降和裂缝,技术团队采用微波振动监测技术,全天时全天候远程监测,确保结构的健康程度。最终,松浦大桥通过修复、拓宽和景观亮化,重新焕发了黄浦江第一桥的风采。

“全部管线纳入综合管廊”是解决马路拉链、实现管线集约敷设与管理的重要措施。松江南站大型居住社区综合管廊一期工程在设计、施工、运营阶段应用BIM技术,实现精细化管理,提高管廊工程设计和施工质量,同时为运营阶段的管理提供信息来源。

展馆

大型建筑的精准提升

自上海提出打造国际会展之都的目标之后,场馆硬件设施明显改善。为能承接更高能级的展会,场馆硬件设施改造也走向智慧化。

上海建工装饰集团总工程师连珍介绍,进博会场馆——国家会展中心功能提升工程就围绕绿色环保主题,满满浸润着科技创新的元素。比如借助BIM软件,设计周期有效缩短,每一块饰面板、基层都实现全流程可追溯,三维扫描也能最大程度减少安装误差。

展会场馆通常具备体量大、工期紧、环境复杂等特点,数字化手段让场馆改造有了抓手。

市优秀历史建筑上海展览中心对保护的要求较高。在改造修缮中,技术人员通过无人机技术对上海展览中心的外貌进行无接触式查勘、影像资料记录、表皮模型建立和模型可视化查看。搭建的脚手架也采用智能技术实时监测,同时对修缮复原工艺可追溯式提升。

住宅

高效改造塑造宜居环境

2021年9月,《上海市城市更新条例》施行以来,全社会对城市更新的关注提升到一个新的高度。在住房领域,上海还有许多低品质住宅亟待更新,让居民尽快改善居住条件。

要彻底改善居住环境,粉墙刷瓦只是第一步,针对不同住房类型,改造更新还包括加装电梯、改扩建、成套改造等各种形式,对技术要求很高。

高科技手段的介入提高了改造效率。在曹杨二村旧住房成套改造工程中,项目部利用无人机航拍,对22栋住宅楼的基础开挖、施工场地布置进行指导,利用BIM技术制作老旧楼板切割动画,模拟切割全过程。通过“贴扩建”增加房屋面积,解决了原来厨卫共用造成的生活不便。

“旧住房成套改造作为城市更新中的一部分,也代表着上海城市建设从原来的‘拆改留’转到‘留改拆’。”上海建工一建集团总工程师朱毅敏说,实现城市更新不仅盘活了存量资产,而且能提升社区内居民的生活质量,在有限的社会资源条件下,让更多的人早日享受便利生活。

上海空间紧凑,存量小区改造“牵一发而动全身”,需要精细化管理。在武宁路74弄新工房老旧小区改造中,上海建工全过程使用BIM工况策划分析技术和数值仿真分析控制技术,来确保小区结构体系、厨卫成套、加装电梯、形象外观等改造的可实施性和安全性。

作为虹口区风貌街坊更新改造试点项目,春阳里更新工程要在保留里弄建筑风貌特征的同时,对内部空间格局整体升级改造,提升建筑结构整体安全性能。施工空间十分狭小,技术人员采用数字技术,提前将里弄建筑结构整体置换下的复杂工况进行模拟演练,避免了错误返工,助力里弄建筑的风貌延续和性能提升。

丰富的城市更新场景不是凭空而出,而是发轫于公司雄厚的研发力量。经过多年探索,上海建工形成了较为完备的数字化建造体系。

针对修缮工艺的不同难点,上海建工形成了历史建筑数字化测绘与模型构建、历史建筑数字化查勘、历史建筑数字化修缮控制技术、历史建筑数字化安全监测技术、历史建筑数字孪生平台等一系列数字化手段,相当于给施工人员配备了“千里眼顺风耳”,也为建筑提供了安全保障。

依托自身研发力量,上海建工在城市更新业务中融入人工智能,探索出多种类型机器人。自主研发的拆除机器人,在锦沧文华大酒店改扩建工程中得到应用,单构件最大载重量达5吨,提高了施工工效。中共一大纪念馆项目使用了砌筑机器人,实现了“定位—上砖—抹灰—砌砖”砌筑全过程的自动化。国家会展中心首届进博会城管提升工程中应用了一体式智能机器人应用系统,精准安装大尺寸墙面板。此外还研发出钢结构现场焊接机器人、设施设备智能巡检机器人、地下污水厂巡检机器人等,不仅提高了建造效率和质量,扩展了应用前景,也促进了业务创新。

除了将研发技术应用在工程项目上,大量的工程经验也为后续研发提供了数据支撑。上海建工研发的公共建筑智慧建造与运维平台,是一套公共建筑全生命周期数据集成系统。它使用了BIM、物联网、大数据、人工智能和云计算技术,破解公共建筑建造与运维信息断层严重、智能化水平低以及建造和运维管理粗放等问题,推动企业数字化转型,支撑城市精细化管理。

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