人工智能是研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为的学科, 主要包括计算机实现智能的原理、制造类似于人脑智能的计算机, 使计算机能实现更高层次的应用。在建筑施工领域, 人工智能主要表现在以机械代替人工、实现建筑施工自动化与智能化等方面。
国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见指出要加大建筑施工的工厂化与装配化, 这是人工智能技术对建筑施工行业影响的顶层设计。另外在各个施工环节使用自动化施工机械, 如自动砌墙机、自动抹灰机、自动喷涂机等则可以认为是人工智能在具体施工工艺和方法上产生的具体影响。
以工业4.0为背景, 在高校推广人工智能思维, 推进具体学科专业与人工智能有机结合显得尤为紧迫。在环境设计专业, 我们顺应新时代趋势, 结合现有的培养方案, 推出《智能装饰施工技术》课程, 让学生在高年级能够结合具体的项目案例, 掌握先进的智能施工技术, 为毕业生实习和就业打下牢固的基础。课程教学主要围绕BIM建模技术、智能施工机械、新材料和新工艺的应用、装配式整体家居定制、以及3D打印技术等方面展开, 为学生展现全面的智能化装饰施工技术和工艺。
一、设计环节BIM技术的应用
智能化时代的装饰施工活动需要基于BIM技术。其包含的信息有三类:构件形体信息、构件定位信息、连接部位施工处理信息。其中, 构件形体信息传输给各智能化建材加工设备来精准加工各类构配件, 再运至施工现场进行装配;构件定位信息提供预制件在建筑中的位置信息, 输出给智能机械进行定位安装;连接部位施工处理信息用于具体处理连接节点的施工。所以说, BIM模型设计是实现智能装饰施工的第一步。在进行BIM设计的前期阶段, 传统的CAD制图也可以作为辅助设计的手段。
二、智能化施工机械的应用
智能装饰施工, 在建造过程中需要采用适当的施工设备和适宜的构造措施。为进一步降低建筑施工的劳动强度、节约建筑材料、大幅提高施工效率, 在智能化时代应大力发展四类建筑体系:水泥基可塑材料建筑体系、乐高砖砖混结构建筑体系、钢砼结构-填充墙建筑体系、钢结构建筑体系。对于造型复杂的建筑形体, 可通过多种建筑体系的组合应用来塑造。
(一) 水泥基可塑材料智能化施工设备
水泥基可塑材料以硅酸盐水泥为胶结剂, 可采用打印、浇筑、喷射、模压、注射、涂抹等多种方法进行施工, 硅酸盐水泥可与玻璃纤维织物、镀锌钢丝网等构成水硬性卷材, 易于机械化施工。主要施工设备有智能化吊车、承托定位机器人、智能化焊接机器人、成套支撑设备等。
(二) 水泥基卷材智能化剪裁与成形设备
水泥基卷材是一种由两层玻璃纤维织物 (中间用钢丝网) 、玻璃或陶瓷纤维、硅酸盐水泥等组成的水硬性卷材, 可用智能化裁剪与成型设备将卷材制成设计所需要的形状。将卷材浸湿、待其硬化并达到一定强度后, 即可用作混凝土浇筑所需的免拆模板。此类卷材与配套设备在装修工程、景观工程中具有广阔的应用前景。
(三) 乐高砖砖混结构建筑体系
乐高砖砖混结构建筑体系以乐高砖作为砌体材料, 施工简便, 适合砌筑小开间砖混隔墙。配套的智能施工机械有砌砖机器人、捡砖机器人、运砖机器人、移动式智能化注浆设备等。
(四) 轻钢结构建筑体系
轻钢建筑体系可分为预制化薄壁钢结构、预制化网架结构、厚壁钢结构等三个子体系。在智能化时代, 这三个子体系都需要以钢结构配件的智能化生产为基础。在装修领域, 预制化薄壁钢结构应用较多。在工厂完成管线及部分墙地面、天花板的安装, 运到施工现场、吊装到承台梁上、将房间完全展开并固定在梁上、完成可拆卸部件的安装后, 即可完成建造。也可与无板钢结构框架组合应用, 用于宿舍楼、办公楼、旅馆等多层建筑的快速建造。现场智能化施工需要用到智能化吊车和承托定位机器人, 由熟练工人进行组装。同时还要应用到智能化螺栓安装机器人、安装机器人等智能机械。
三、与人工智能相匹配的新材料、新工艺的发明与应用
在智能施工机械的发展前提下, 需要研发更高效的装饰材料和装修施工工艺与之匹配, 主要有以下几类:
(一) 干法施工的外墙装饰面板及其施工工艺
这种干法施工工艺适用所有建筑结构体系, 并可按设计要求压制表面纹理或浮雕图案、赋予颜色。面板为金属塑料复合板材或玻璃板材。采用这种施工工艺, 需要在每一层的同一水平位置处设预埋件来承托格式框, 并在外侧临时安装一道钢管充当外墙装修智能化施工设备的抓杆。在格式框与外墙装饰板的安装结束后, 再由安装机器人取下抓杆、进行饰面材料拼贴施工。
(二) 用智能化设备进行外墙抹灰施工
外墙抹灰施工所用的智能化设备有抹灰机器人、喷涂机器人、移动式智能化注浆设备等。装饰材料应根据实际情况进行配比, 达到相应的规范要求。
(三) 内墙面和顶棚干法施工
智能化机器人在内墙面和顶棚上按设计位置钻孔、插膨胀螺栓套管后安装板材, 也可安装龙骨后再安装板材。可以将自动化抹灰机升级为能自主移动、定位、锁定的智能化机器人, 并能通过物联网与移动式智能化注浆设备对接。
(四) 卫生间浮筑地面构造做法及施工工艺
卫生间是建筑中容易出现渗漏问题的部位, 为便于检修与改造, 可以采用浮筑地面构造做法:管道安装空间为架空层, 在适当部位砌砖带后满铺预制钢砼薄板, 找平后贴热熔胶片, 在其上再找坡、找平, 再贴一层热熔胶片, 最后用热熔性聚合物砂浆拼贴地砖。需要拆除地砖时, 用专用设备对地面进行加热, 使热熔砂浆和胶片融化、揭开地砖和砂浆层即可。
(五) 管线粘贴施工工艺
可将管线直接粘贴在墙面基层上, 然后进行抹灰或板材安装。此施工工艺操作简便、施工速度快, 但要用到与水泥基材料和金属材料结合牢固的专用黏结剂。
四、装配式整体家居定制的发展与应用
近年来, 随着互联网和云平台的发展。各类家居定制企业和品牌如雨后春笋般快速发展。对应的则是传统现场木装修家居制品的衰落。这其中的背景就是智能设计和施工技术的发展。传统木工和油漆施工还停留在作坊式施工的层面。具有施工周期长、污染大、质量缺陷多等缺点。而装配式整体家居定制则采用工厂化和专业化施工, 大大提高了家居木工制品的速度和质量。其主材包括实木、板材、轻钢、石材、软包等。产品从家具、衣柜、橱柜、门窗、装饰线条、集成吊顶、墙面板等应有尽有。装饰风格也丰富多样, 基本上能满足社会的不同需求, 同时也很好地解决上述污染等问题。
整体家居定制包括设计、工厂加工、宅配和现场安装四个环节。每个环节都和人工智能有关联。设计和工厂规模化生产, 大大避免了材料的浪费, 降低了成本, 同时面层工艺的机械化, 如烤漆、压膜等工艺, 大大提高了面层的防水性能和耐久性, 也提高了客户的满意度。现场安装时间缩短到1-2天, 减少了噪声污染和环境污染。是一种可持续发展的绿色施工技术。
五、3D打印技术的应用与展望
3D打印技术是我国工业4.0的主要发展方向之一。在建筑装饰领域主要包括砼3D打印、树脂3D打印两大类。打印机分为龙门式和悬臂式两种。前者为大型设备, 适合打印预制板、过梁、桁架等配筋预制件, 同一设备还可实现预制件吊装的智能化施工。后者可小型化, 运输与安装方便, 用于墙体打印, 也可打印无配筋的纤维增强混凝土预制件, 需要以智能化升降平台作为辅助设备。
树脂3D打印机以粉末状、可循环利用的树脂为打印材料。可在相关部位一次性打印模板, 也可将模板分次打印、或采用其他方式成形后拼装成整体, 然后浇筑纤维增强混凝土, 或分块打印模板、浇筑混凝土后再进行吊装。废模板可循环再生利用。此类施工工艺可将混凝土材料、树脂材料塑造成各类空间曲面形体, 特别适用于公共空间的造型制作。
六、结语
在环境设计专业开设《智能装饰施工技术》课程, 是时代的要求, 是习近平新时代中国特色社会主义理论在我们具体专业教学领域的具体体现。我们要在紧抓落实的基础之上, 不断完善智能施工技术的知识储备和现场应用, 为培养适应新时代的室内设计和施工人才做出应有的贡献, 为建立现代化职业教育的课程添砖加瓦, 为配合国家实现工业4.0的伟大梦想而努力奋斗。
摘要：新时代背景下, 人工智能技术日新月异。环境设计专业的人才培养要与时俱进, 开设《智能装饰施工技术》课程迫在眉睫。在没有现成教材和经验的前提下, 如何探索出适应本校学生层次的课程教学内容和方法是急需解决的问题。本文在现有培养方案体系下, 结合《装饰材料》《施工技术》等现有课程, 从设计环节BIM技术的应用、智能化施工机械的应用、与人工智能相匹配的新材料、新工艺的发明与应用、装配式整体家居定制的发展与应用、3D打印技术的应用与展望等五个方面具体说明了《智能装饰施工技术》课程教学内容。
关键词：新时代,BIM设计,3D打印,家居定制,智能化施工机械
参考文献
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