建筑外围防护结构一体化施工集成装备现状及发展趋势.pdf

建设科技 73交 流 平 台随着信息技术和自动化技术的不断发展，建筑外围防护结构一体化施工集成装备（BEPS-ICE）的出现，大大提高了建筑施工的效率和质量，推动了建筑外围护结构施工装备技术的进一步发展。本文旨在探讨BEPS-ICE的现状和发展趋势，为建筑业的创新发展提供参考。1 建筑外围防护结构一体化施工集成装备（BEPS-ICE）1.1 BEPS-ICE的定义建筑外围防护结构一体化施工集成装备（BEPS-建筑外围防护结构一体化施工集成装备现状及发展趋势赵涛 辛钰林 李根（甘肃第七建设集团有限责任公司，兰州 730000)摘要 作为建筑行业的重要组成部分，建筑外围防护结构一体化施工集成装备（BEPS-ICE）近年来在应对建筑业高质量、高效建设需求方面取得了巨大进展。本文主要在建筑行业创新发展背景下，分析了BEPS-ICE的现状和发展趋势。研究表明，BEPS-ICE在建筑业领域具有广阔的应用前景和生命力，但是在其发展中仍存在一些问题，如缺乏支持性政策、高研发和生产成本以及市场需求细化等。基于这些问题，本文提出了一些对BEPS-ICE未来发展的建议和趋势，对BEPS-ICE的进一步发展和应用提供了参考。关键词 建筑外围防护结构；一体化施工集成装备；创新发展；现状分析；趋势预测Analysis of Current Situation and Development Trend of Integrated Construction Equipment for Building Exterior Protection StructuresZhao Tao,Xin Yulin,Li Gen（Gansu Seventh Construction Group Co.,Ltd.,Lanzhou,730000,Gansu)Abstract：As an important component of the construction industry,the Building Exterior Protection Structure-Integrated Construction Equipment(BEPS-ICE)has made significant progress during recent years in responding to the high-quality and high-efficiency construction needs of the build-ing industry.This article mainly analyzes the current situation and development trends of BEPS-ICE in the context of innovative development in the building industry.Research has shown that BEPS-ICE has broad application prospects and vitality in the building industry,but there are still some problems in its development,such as the lack of supportive policies,high research and production costs,and market demand refinement.Based on these issues,this article proposes some suggestions and trends for the future development of BEPS-ICE,providing reference for the further develop-ment and application of integrated construction equipment for building exterior protection structures.Keywords:building exterior protection structure,integrated construction equipment,innovative development,situation analysis,trend predictionICE）是指以数字化、智能化、自动化为基础，将建筑外围防护结构的主体施工、装修、维护等各阶段施工环节融为一体的在建筑外围防护结构施工过程中，为提高施工效率、保证施工质量、降低施工成本、保障施工安全而开发的一种专业施工装备。BEPS-ICE通过将传统的建筑施工工艺和方法与信息技术和自动化技术相结合，实现了高效、精准、安全、环保的施工。BEPS-ICE的出现改变了传统建筑施工方式，解决传统施工方式中施工、防护装备种类繁多，安拆复杂、安全隐患较大，在施工过程中一体化、整体性较差，不能够与现有DOI:10.16116/ki.jskj.2023.14.01874 建设科技交流平台施工技术和工艺相契合等问题，为建筑施工带来了全新的思路和方法1-2。1.2 BEPS-ICE的构成BEPS-ICE是建筑行业中一种具备快速装拆、省工省料、绿色环保、人料兼运、循环使用等特点并适合于建筑外围护结构各阶段施工的集成化专业施工装备。其主要由施工平台、智能控制系统、安全控制系统、附着系统、动力系统等几部分组成。1.2.1 施工平台施工平台是BEPS-ICE中的重要组成部分，主要功能是在施工过程中提供安全可靠的高空作业环境，同时保护作业人员的生命安全。施工平台采用模块化设计，可以根据具体的施工需求进行组合，能够满足工人、工具等物料的悬挂、运输和驻留3。同时，施工平台还具有灵活性，能够根据实际施工需要随时调整高度、角度和位置，以满足各类施工工况。施工平台通常由以下几部分组成：（1）主体框架：主体框架是施工平台的主要承重部分，一般具有结构稳定，重量轻，耐腐蚀性好，优异的力学性能和抗风性能等特点。（2）平台面板：平台面板采用防滑、防水、防火和耐久等性能优异的材料，能够为施工人员提供安全、舒适的工作环境。（3）扶手和栏杆：扶手和栏杆是施工平台的安全保障部分，能够为施工人员提供可靠的支撑和防护。1.2.2 智能控制系统智能控制系统是BEPS-ICE的核心部分之一，包括先进的软件和硬件技术。通过对施工过程中的各种参数进行实时监测并进行控制，实现施工过程的全面自动化控制和智能化管理。智能控制系统通常包括以下几个部分：（1）传感器：传感器能够对施工过程中的各种参数进行实时监测，如施工荷载、人员数量、压力、温度、振动等，从而为控制系统提供准确的数据。（2）控制器：控制器是智能控制系统的核心部分，能够根据传感器提供的数据实时调整施工设备的运行状态，如升降速度、角度调整、安全监控等参数。（3）人机界面：人机界面是智能控制系统与施工人员之间的桥梁，能够将控制系统的信息以易于理解的方式展示出来，帮助施工人员实时掌握施工情况。（4）网络通信：网络通信能够将智能控制系统与其他设备或人员进行联网，实现数据的共享和互动。1.2.3 安全控制系统安全控制系统是BEPS-ICE的重要部分，该系统能够实现BEPS-ICE的声光告警、防碰撞、防漏电等功能。通过安全控制系统，可以实现对施工平台的安全控制和保护，确保施工过程中的安全性。安全控制系统通常包括以下几个部分：（1）防护网：防护网能够对施工现场进行全方位的覆盖和防护，防止施工人员从高处坠落。（2）防坠装置：防坠装置能够在施工过程中及时发现并阻止坠落事故的发生，保障施工人员的安全。（3）紧急停机装置：紧急停机装置能够在发生危险情况时及时停止施工设备的运行，保障施工人员的安全。（4）声光告警装置：声光告警装置是一种安全警报设备，主要用于在升降作业和紧急情况下向人们发出声音和光线信号，提醒人们注意到作业状态、突发事件或紧急情况。（5）防碰撞装置：防碰撞装置是一种安全装置，主要用于监测和识别BEPS-ICE与障碍物之间的距离和速度，以避免碰撞和事故的发生。1.2.4 附着系统附着系统是BEPS-ICE的重要组成部分，其主要作用是将施工设备固定在建筑物外墙上，保证施工设备的稳定性和安全性。附着系统通常包括以下几个部分：（1）附着锚板：附着锚板能够将施工设备牢牢地固定在建筑物上，抵抗风力和地震等外部力量的影响。（2）附着锚固：附着锚固能够将附着钩与建筑物的结构部分紧密连接，确保施工设备的稳定性和安全性。（3）附着杆：附着杆能够将附着锚板和附着锚固连接，形成稳定的附着结构。1.2.5 动力系统BEPS-ICE的动力系统，其作用是提供足够的动力，驱动整个装备能够进行快速平稳的升降和移动。动力系统一般由驱动装置、电源装置、电气装置等部分组成。（1）驱动装置：为动力系统提供动力，常见的驱动装置有电动机、液压驱动系统、气动驱动系统等，其中电动机的使用最为普遍。（2）电源装置：主要为驱动装置和电气装置提供电能，保证各系统的正常运行。（3）电气装置：通过接收传感器信号和运算，控建设科技 75交 流 平 台制机器的运动和工作。1.3 BEPS-ICE的用途和特点1.3.1 BEPS-ICE 的用途BEPS-ICE是数字化、智能化、自动化为基础的一种建筑外围防护结构专业施工装备。可广泛应用于高层和超高层建筑物、异形建筑等建筑物的外墙主体和装修施工，起到安全防护、加快施工进度、保证施工质量、降低施工成本、提高施工文明形象的作用。1.3.2 BEPS-ICE 的特点（1）标准设备，便于管理。设备标准节、施工平台标准化程度高，构件种类少，安全、质量控制点少，便于现场管理。（2）多重保险，安全可靠。设备采用多种安全措施，在施工过程中监测施工现场的安全状况，及时发现并解决存在的安全隐患，从而保障施工安全。（3）互不干涉，缩短工期。平台可随主体结构进度，自底部进行外部作业；对既有建筑物的装修改造，无需影响建筑物内的人员生活即可施工，各项工作互不影响，可有效缩短工期。（4）宽度可调，灵活性高。平台施工操作空间大，宽度、长度可根据施工主体结构进行任意调整和变换，施工灵活性较高。（5）兼运人料，综合高效。可兼作材料和人员运输，且不需其他垂直运输设备，综合效益显著。1.3.3 BEPS-ICE 的应用领域BEPS-ICE的应用领域非常广泛，适用于各种建筑物的外围防护结构施工。其中，应用最为广泛的是高层建筑的外墙、屋顶、阳台等，以及大型公共建筑、商业建筑、文化教育建筑等。2 建筑外围防护结构一体化施工集成装备的发展现状当前，国内外很多企业和研究机构已经在BEPS-ICE领域进行了大量研究和实践。国外企业已推出了一系列建筑外围防护结构一体化施工集成装备，主要是以高空作业施工平台为主，部分产品已经在实践中获得了显著的效果。目前国内建筑市场环境多样化，国内建筑外围防护结构施工装备依然面临诸多问题。国内市场主体建设、外部装修、主体维护等各阶段及各种施工环境，主要以附着式升降脚手架技术、液压爬升模板脚手架技术、吊篮等方式进行。总体而言，目前国内建筑外围防护结构施工仍采用传统的施工方法进行施工作业。一方面，由于施工工艺和方法以及传统的施工观念未进行升级；另一方面，国内建筑外围防护结构一体化施工集成装备发展较为缓慢，较国外同类产品还有很大的提升空间，产品的成熟度和市场认可度较低。3 建筑外围防护结构一体化施工集成装备的发展存在的问题BEPS-ICE是建筑行业中一种专业化、高效化的施工工具，具有多方面的优势和功能。虽然BEPS-ICE通过近十几年的发展取得了一定的成效并且发展前景广阔。但是，在其发展过程中，仍然存在一些问题制约其快速发展。3.1 发展政策方面目前国内尚未出台相关的支持性政策，这导致企业缺乏发展的指导和支持，甚至面临部分政策的限制和阻碍。目前，国内此类标准及规范为升降工作平台导架爬升式工作平台 GB/T 27547-2011和导架爬升式工作平台安全使用规程 GB/T 38552-2020两个4。这两个标准均是近十年内发布的，从法理依据层面来讲，标准发布较晚一定程度上制约了BEPS-ICE的发展，同时也导致前期不同厂家生产的产品在技术规格和质量方面存在较大差异5。3.2 技术研发方面（1）资金投入不足。由于BEPS-ICE需要应用数字化、智能化、自动化等高新技术，其研发和生产成本较高，使得很多中小型企业难以进入这一领域，同时已经进入其行业的由于资金问题也限制了其产品的研发和推广。（2）人才培养不足。BEPS-ICE的研发和生产需要大量的高素质人才，但是当前专业技术人才培养不足。同时由于行业发展较为缓慢进一步导致企业难以招募和培养高素质人才，限制了其技术和产品的创新和发展。（3）技术门槛高。BEPS-ICE的技术门槛较高，需要多种不同的技术领域的专业知识，如机械、电气、自动化等多个领域的技术融合研究。这使得企业需要投入大量的研发资金和人力资源，并需要长期耐心的技术攻关，从而降低了企业的研发效率和成本效益。然而，76 建设科技交流平台大多数企业业务较为单一，人才储备不足，无法满足此项技术研发任务，进而导致BEPS-ICE整体技术创新度不足。3.3 市场需求方面（1）市场需求细分。目前市场上对BEPS-ICE的需求还相对较为简单，仅仅实现了基本的升降功能并不能满足市场的多样化需求，缺乏细分化的需求，这使得企业在研发和生产时难以准确把握市场需求的变化和趋势。（2）技术推广不足。尽管BEPS-ICE具有多方面的优势和功能，但是由于相关技术的推广不足，很多企业和用户对其了解和认知不足。这导致一些潜在的用户对其使用和应用不敢冒险，进一步限制了其市场推广和发展空间。4 建筑外围防护结构一体化施工集成装备的发展趋势4.1 标准规范化为了保证BEPS-ICE的质量和安全，未来需要进一步加强行业标准和规范的制定与执行，同时应出台相应的支持性政策。这将有助于规范行业发展，提高产品质量和技术水平，增强企业的竞争力和市场份额。4.2 数字化和智能化在未来的发展趋势中，数字化和智能化技术将成为BEPS-ICE的主要方向。在一体化施工集成装备方面，随着机器人技术的发展，机器人吊篮、机器人施工等将成为未来的发展方向。未来，BEPS-ICE通过互联网、大数据、人工智能等技术手段，利用信息化技术对数据进行采集、分析和应用，实现建筑外围防护结构的精细化管理和智能化施工。同时，数字化平台和云端管理系统的应用也将为建筑施工提供更高效、更便捷的管理手段，实现更高效、更精准、更安全、更环保的施工，4.3 轻量化和高强度传统的外围防护结构通常使用钢材等重型材料，施工成本高，施工周期长，且对建筑物本身的承重有一定影响。随着科技的不断进步，BEPS-ICE将会趋向轻量化和高强度，采用新型、高强度材料，而轻量化和高强度的材料能够有效减轻结构的自重，提高结构的承载能力，同时也能够加快施工速度，降低施工成本。4.4 一体化和模块化BEPS-ICE将趋向一体化和模块化，采用标准化设计和制造。采用标准化设计和制造，可以在工厂预制好模块化的部件，现场安装时只需拼装即可，减少了现场施工时间和成本；同时，可以减少施工现场的人力和材料成本，也可以降低运输和储存成本并且可以保证每个部件的质量和精度，减少施工现场的误差，方便施工现场安装和拆卸，降低施工成本6-7。5 结论BEPS-ICE是建筑业发展的重要组成部分，国内目前已经取得了一定的成果。虽然BEPS-ICE目前发展中仍存在一些问题，例如政策支持较少、研发和生产成本较高、市场需求缺乏细分化等，但其未来发展前景广阔，有望应用更多高新技术，实现更高效、更精准、更安全、更环保的施工。因此，企业需要注重技术创新和研发投入，实现产品的智能化与多样化，积极推动行业整体的发展，同时不断探索新的市场需求和应用场景，以实现更好的发展。参考文献1 张 珂,龙 彦 泽,陈 建 平,王 占 海,黄 小 征.导架爬升式升降工作平台标准节吊具的设计及其结构静 力 分 析.J.沈 阳 建 筑 大 学 学 报:自 然 科 学 版，2011(11):11831186.2 贾志成,吴联定.导架爬升式高空作业平台设计方案分析J.建筑机械化,2015,(12):42-43.3 吴联定.导架爬升式双层工作平台的设计及应用J.建筑机械化,2019(12):35-39.4 刘鑫.装配式建筑施工中的导架式升降平台附着技术研究J.建筑施工,2018,(5):120-122.5 潘曦.一种新型导架升降式施工平台的设计与分析J.建筑机械化,2017,(7):37-40.6 吴联定,潘曦,刘鑫.用于装配式建筑施工的导架升降式双层作业平台J.建筑施工,2018,40(3):382-384.7 马功斌,王乔.导架爬升式工作平台在建筑主体施工中的应用J.建筑机械,2014,(12):114-116.C