智能建造技術在高層住宅施工中的應用研究

摘" 要：隨著建筑行業向智能化、數字化方向發展，智能建造技術在高層住宅施工中的應用日益廣泛。[A1]"通過系統分析智能建造技術體系及其基本原理，探討了高層住宅施工的特點以及傳統施工方式存在的主要問題。結合當前工程實踐，研究了建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）[A2]"技術在施工全過程中的應用，分析了人工智能與物聯網技術的協同作用，以及機器人施工與3D打印技術在高層住宅建造中的實踐探索，以期有效解決高層住宅施工的諸多挑戰，為行業發展提供技術支撐。

關鍵詞：智能建造 "高層住宅 "建筑信息模型 [A3]" 人工智能

中圖分類號：TU974;TU17

Research on the Application of Intelligent Construction Technology in High-Rrise Residential Construction

LU Lili" FENG Wei

Weifang Changda Construction Group Co.， Ltd.， Weifang， Shandong Province， 261200 China

Abstract： With the development of the construction industry to the direction of intelligence and digitalization， the application of intelligent construction technology in high-rise residential construction is becoming increasingly widespread. Through By systematically analyzinges the intelligent construction technology system and its basic principle， this paper exploresand probes into the characteristics of high-rise residential construction and the main problems existing in traditional construction methods. Based onCombined with the current engineering practice， the application of Building Information Modeling （BIM） technology in the whole construction process is studied， the synergistic effect of artificial intelligence and Internet of Things technology is analyzed， and the practical exploration of robot construction and 3D printing technology in the construction of high-rise residential buildings is analyzed， in order to effectively solve many challenges in high-rise residential construction and provide technical support for the development of the industry.

Key Wwords： Intelligent construction; High-rise residential buildings; BIM; Artificial intelligence

隨著城市化的快速推進，高層住宅建設規模不斷擴大。傳統施工技術暴露出效率低、質量難控、安全風險高等應對高層住宅復雜建筑需求的諸多弊端。智能建筑技術的興起，帶來了一個新的契機，解決了多種尖端技術的融合，正在重塑建筑行業的格局。本文將深入剖析智能建造技術在高層住宅施工中的應用，旨在挖掘其應用價值，以期為推動建筑行業智能化轉型提供有益參考。

1 "智能建造技術概述

智能建造技術是一個多維度、綜合性的技術架構，主要涵蓋建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術，它以三維數字化模型整合建筑全生命周期信息，實現設計、施工、運維的高效協同與可視化管理。人工智能技術憑借機器學習、深度學習算法，能對施工數據深度挖掘分析，用于預測施工風險、優化施工流程。物聯網技術通過傳感器網絡，實時采集施工現場設備、材料、人員等信息，構建全面感知的施工環境，保障信息互聯互通。機器人技術則應用于重復性、危險性施工任務，像砌墻機器人、焊接機器人等，提升施工精度與效率。大數據、云計算技術為海量施工數據存儲、計算提供支撐，3D打印技術探索建筑構件的新型制造模式^[1]。這些技術相互交織，共同構成智能建造技術體系，賦能高層住宅施工等建筑領域。

2 "高層住宅傳統施工問題分析

在傳統高層住宅施工中，由于缺乏精準的進度預測手段，難以全面考量復雜施工流程與外部因素，導致工期延誤頻發；質量控制多依賴人工抽檢，檢測覆蓋范圍有限，難以對鋼筋連接、混凝土澆筑等關鍵工序進行全程、精準監控，易出現質量隱患；傳統安全監測方式相對滯后，對高處作業、交叉作業等危險場景無法實時預警，防護措施也存在不足；資源浪費現象嚴重，材料采購缺乏精確規劃，施工現場材料堆放雜亂、管理無序，造成材料損耗增加，不僅提高成本，還影響施工環境與效率，亟待通過新技術加以改善^[2]。

3 "智能建造技術在高層住宅施工中的具體應用

3.1 "BIM技術在施工全過程的應用

在高層住宅施工全過程，BIM技術構建起一套系統且全面的應用框架，如圖1所示。

在施工前期，利用BIM技術進行深化設計，在虛擬環境下通過整合建筑、結構、給排水、電氣等多專業模型進行碰撞檢查，提前發現并解決各專業在施工階段的碰撞、拆除和返工，從而有效節約工期和費用，從而避免施工階段發生的拆改返工現象的發生。同時，以BIM模型為基礎進行施工進度模擬，將進度計劃與三維模型聯系起來，將各個施工階段的任務和順序直觀地展示出來，對施工進度進行精確的預測，并制訂[A4]"科學、合理的施工方案。

在施工過程中，為現場施工人員提供明確的施工指導，尤其是針對復雜節點和要害部位，借助BIM的可視化特性，通過模型對施工過程及流程進行顯示，促進施工的準確性。在質量管理方面，利用移動終端設備對現場質量資料進行實時采集并反饋給模型，將質量檢查標準與BIM模型相聯系，從而達到質量問題的精確定位和跟蹤整改的目的^[3]。利用BIM模型進行資源管理，對材料、設備需求進行精確計算，并根據施工進度對資源配置進行優化，避免出現資源浪費和供應遲延的情況發生。

3.2 "人工智能與物聯網技術的協同應用

在高層住宅施工中，人工智能與物聯網技術的協同應用可以極大提升施工管理水平與效率。物聯網技術負責構建感知層，通過在施工現場的各類設備、材料、人員、環境監測點部署傳感器，實時采集海量數據，如利用壓力傳感器監測塔吊的吊重情況、溫濕度傳感器記錄施工現場環境參數等。這些傳感器將物理信號轉化為電信號或數字信號，借助無線網絡傳輸至數據采集終端。人工智能技術則對采集到的數據進行深度分析與處理。以施工進度預測為例，利用自回歸積分滑動平均模型（Autoregressive Integrated Moving Average model，ARIMA），其公式[A5]"為式（1）中[A6]"：y_t[A7]"是時間序列在t時刻的值[A8]"；φ_i和θ_j分別是自回歸系數和移動平均系數；ε_t是白噪聲序列。通過對歷史施工進度數據以及實時采集的施工設備運行數據、人員出勤數據等進行訓練，預測施工進度，并根據預測結果提前調整施工計劃與資源配置^[4]。

在施工安全管理方面，物聯網傳感器實時監測施工人員的位置、行為與施工現場的危險區域狀態，人工智能算法基于這些數據進行分析，對潛在的安全風險進行預警，如識別出人員在危險區域長時間停留、違規操作設備等行為，及時發出警報，保障施工安全，提升施工的智能化與精細化程度。

3.3 "機器人技術在高層住宅施工中的應用實踐

在高層住宅施工中，砌墻機器人運用先進的視覺識別系統，能夠精準識別墻體位置和磚塊尺寸，通過預設程序控制機械臂抓取磚塊，按照設計要求進行有序堆砌。在操作時，首先對施工現場環境進行掃描建模，規劃砌墻路徑；然后，機械臂依據路徑規劃和磚塊擺放邏輯，以高精度完成砌墻作業。這樣極大地提高了砌墻的效率與質量，并且減少人工誤差。

混凝土澆筑機器人則借助自動化泵送系統與智能控制模塊，實現混凝土的精準澆筑。它依據BIM模型提供的澆筑參數，如澆筑位置、澆筑量等，自動調整泵送管道方向與泵送速度，確?；炷辆鶆?、連續地澆筑到指定部位，避免出現漏振、過振等問題，提升混凝土澆筑質量。

外墻噴涂機器人采用吸附裝置附著在建筑外墻，通過噴槍進行噴涂墻體作業。其所搭載的智能涂料控制裝置能夠根據墻面的材質和噴涂效果的需要，對涂料的噴出量和噴出的壓力進行精確的調整，從而保證涂層的厚度均勻，表面平整，同時減少涂料的浪費，提高了外墻噴涂施工的安全性和效率，為高層住宅建筑的高效、精準的施工提供強有力的支持。

3.4 "3D打印技術在高層住宅部分構件建造中的應用探索

在高層住宅部分構件建造中，根據設計圖紙在計算機中構建三維模型，利用專業建模軟件對構件的形狀、尺寸及內部結構進行精確設計與優化，將模型數據轉化為 3D 打印機可識別的格式。打印過程中，選用適合建筑構件的打印材料，如高強度的混凝土、特種塑料或復合材料等。通過擠出式、噴射式等打印方式，按照模型的分層切片數據，逐層堆積材料來構建構件。以打印混凝土預制構件為例，混凝土通過特定配方調配后，由打印噴頭擠出，依據程序設定的軌跡進行鋪設，每層打印完成后，經過短時間凝固，再進行下一層打印，直至完整構件成型^[5]。

對于一些復雜造型或具有特殊功能要求的構件，如異形陽臺欄桿、裝飾性外墻構件等，3D 打印技術無須[A9]"制作復雜模具，可以直接按照設計精準成型，大大縮短生產周期，降低制造成本。打印完成后，對構件進行必要的后處理，如打磨、養護等，確保構件滿足建筑質量標準，為高層住宅部分構件的建造提供高效、個性化的解決方案。

4 "智能建造技術應用案例分析

4.1 "案例概況

在某城市核心區域的高層住宅項目中，因地處繁華地段，施工場地狹窄，周邊交通繁忙，對施工效率與安全要求極高。同時，項目設計造型復雜，傳統施工工藝難以滿足精準度與個性化需求。為攻克這些難題，開發商引入智能建造技術，期望通過3D打印、機器人作業等前沿手段，在保障工程質量的前提下，縮短工期、降低成本，打造智能建造示范項目。

4.2 "智能建造技術應用過程

在該項目中，應用3D打印技術時，首先依據設計方案構建模型并轉化格式，然后再用適配材料按分層數據打印構件，像異形外墻構件就借此精準成型。施工時，砌墻機器人依據規劃路徑砌墻，混凝土澆筑機器人按參數精準澆筑。同時，借助BIM技術進行全流程協同管理，實現設計、施工與運維信息共享，保障各環節高效銜接，推進智能建造落地。

4.3 "應用效果評估

該高層住宅項目應用智能建造技術成效顯著，具體如表1所示。

施工工期從24個月縮至18個月，大幅度縮短。構件制造成本每平方米降低150元，成本控制出色。安全事故發生率明顯下降，從每萬平方米0.5起減至0.1起。構件成型精度誤差從±5 mm優化為±2 mm，精準度更高。設計變更次數從15次減至3次，保障施工連貫性。

5 "結語

智能建造技術的應用為高層住宅施工帶來了革命性的變革。BIM技術實現了施工精度和施工效率的全生命周期管理；在人工智能與物聯網的結合中建筑工地的智能監控與管理能力得到加強；在關鍵施工環節中應用機器人技術和3D打印技術，提升了施工自動化水平。今后，隨著技術的進一步發展，在高層住宅施工中，智能建造將發揮更大的作用，促進建筑產業朝著數字化和智能化的方向發展。

參考文獻

1. 劉承靈，張攀，董雁軍，等.某裝配式高層住宅項目智能建造技術研究[J].磚瓦，2022（12）：45-47.
2. 張翠，朱勝和，劉玲.智能建筑BIM技術在高層住宅施工中的應用研究[J].貴陽學院學報（自然科學版），2024，19（4）：110-113，125.
3. 李水生，周泉，何君，等.智能化技術在建筑工業化中的應用進展[J].科技導報，2022，40（11）：67-75.
4. 袁嘯天，羅爽，馮振寶，等.用于鋼結構住宅施工的智能機器人設計與分析[J].工業建筑，2023，53（S1）：293-296.
5. 陳騰龍，周星中.BIM+綠色施工技術在高層住宅建筑群中的應用[J].山西建筑，2025，51（6）：196-198.