李久林——智慧建造-智慧城市建设之路

无模成形工艺 MetroIn测量系统
（2）工厂化加工技术
预制混凝土看台板
空调水管沟槽式连接
模块式移动草坪
（3）机械化安装技术
钢柱现场预拼装 采用800吨吊机安装钢构件
柱脚滑移安装 鸟卸巢载卸设载备动系画统
（4）精密测控技术
车
K1
站
T1
K8
路
T8
G1
府路站 K7 G2 T7
F1
F8 G3
K9
中心 K12
工程背景
国家体育场（鸟巢）作为2008年北京奥运会的主会场，是目前世界 上特大跨度体育建筑之一。其结构体系与建筑造型浑然一体，外围大跨 度空间钢结构由4.2万吨扭曲钢构件编织而成，内部看台为异形框架结 构，由角度各异的混凝土斜柱组成，屋面采用ETFE和PTFE膜结构，国 内外无先例、无相关技术标准和规范，工程建造需解决一系列重大技术 难题。
大数据
云计算
移动互 联网
4. Mobile Internet
• 移动互联网通过将移动通讯与互联 网、物联网等结合，提供了实时交 换信息的途径，摆脱了空间和时间 的束缚。
3. Cloud Computing
• 云计算是一种利用互 联网实现随时、随地、 按需、便捷地访问共 享资源池的计算模式。 它突破了计算机性能 和地域的限制。云计 算推动工程建造的社 会化。
钢结构主结构安装流程
钢结构安装过程模拟
21
（1）三维建模及仿真分析技术
复杂钢结构安装全过程模拟仿真分析技术
– 钢构件安装：施工前选择典型吊装单元，对构件形心和吊耳设计、 构件翻身和吊装中的应力和变形、构件安装临时稳固措施、构件安 装次序等进行了模拟分析。
桁架翻身吊装过程的应力
桁架翻身吊装过程的变形
智慧建造——智慧城市建设之路
李久林 北京城建集团有限责任公司
个人简介
李久林，1968.08，教授级高工，注册土木工程师（岩土）、 首批北京学者、享受政府特殊津贴、北京高创计划杰出人 才、国家级百千万人才、有突出贡献中青年专家，全国劳 动模范。1992年毕业于中国地质大学（武汉）水文工程地 质专业，获工学硕士学位，先后从事过勘察、设计、施工 和科技管理工作，现任北京城建集团副总工程师。
北京城建集团简介
北京城建集团是以工程承包、地产开发、城轨建设、园林绿化、物业 经营、投资融资为六大支柱产业的大型综合性建筑企业集团，具备房屋建 筑工程、公路工程施工总承包双特级资质。“中国企业500强”、“世界 225家最大国际承包商”之一。
北京城建集团现有总资产701亿元，自有员工2.6万人，2013年营销额916 亿元，施工面积3000万平方米以上，自营房地产开发面积500万平方米以上 ，主要经济技术指标在北京市属建筑企业中均排名第一。集团现有120余家 法人企业、42家分公司，包括上市公司2家，全资、控股子公司29家。
是解决信息共享问题。
智慧建造
物联网
2. Internet of Things
• 物联网是以感知为目 的，实现人与人、人 与物、物与物全面互 联的网络。物联网可 以解决人、机、料等 工程信息自动数据化 的问题。
5. Big Data
• 大数据分析是指对大 量结构化和非结构化 的数据进行分析处理， 从中获得新的价值。 大数据分析使工程建 造从“数字化建造” 向“智慧建造” 迈进。
主要学术成就： 曾任国家体育场（鸟巢）工程总工程师，主持完成了国家 及北京市科技课题18项，获国家科技进步二等奖1项、省 部级科技进步奖7项，发明专利6项，国家级工法3项。中 施企协岩土锚固工程专业委员会专家委员会副主任、中国 城市科学研究会数字城市专委会智慧建造学组组长、中国 建筑业协会专家委员会专家、中国施工企业管理协会专家 委员会专家、国家援外工程咨询专家委员会专家等。在国 内外公开发表论著50多篇，著有《织梦筑鸟巢国家体育 场—工程篇》、《大型施工总承包工程BIM技术研究与应 用》、《智慧建造理论与实践》等多部专著。
关于智慧城市
智慧城市的类型众多，目前至少可分为三种类型（仇保兴）
一是城市管理绩效提高型，通过智慧城市建设政府服务功 能大幅度提高，老百姓能够对政府运行进行监督，帮助各 个部门进行绩效考核；
二是节能减排（绿色生态）型，城市必须是绿色的，这不 仅仅关系这一代人的生活，更关系到下一代人的生活；
三是市民生活便捷型，关注对百姓生活丰富化和优化的关 注。
F7
K11
K10
G4
F6
F5
T2
K2
F2
Z5
K3
F3
T3
F4
凯迪克大酒店 北 G6
辰
东
路
T6 K6
K5
钢结构7# 施工控制网T5
4#
6#
16A 16B
17#
5#
北辰花园 别墅
3#
1#
T4 北 辰 花 园 路 K4
北辰高尔夫俱乐部
23B
GPS网点
钢结构安装三维激光扫描
（5）结构安全监测与健康监测技术
• 混凝土预制构件 • 钢结构加工 • 幕墙龙骨、玻璃加工 • 机电设备、管线
智慧建造
自动化
精密测控
• 施工现场精准定位 • 复杂形体放样 • 测量机器人 • 实景逆向工程
安装
• 模架系统的爬升 • 钢结构的滑移、卸载 • 自动安装机器人
关于“智慧建造”的思考
智慧建造的6大特征 1 建筑业现代化的重要组成部分，是从智慧化的角度诠释建筑产业现代化。
北京城建集团优质高效完成了国家体育场、国家大剧院、国家博物馆 、国家体育馆、五棵松篮球馆、奥运村、首都机场2、3号航站楼、银泰中 心等国家和北京市重点工程，以及国内外多个城市的地铁和高速公路等重 大工程，71次荣获中国建筑业“鲁班奖”、国家优质工程奖和詹天佑奖。
报告提纲
一、智慧城市与智慧建造 二、智慧建造探索与实践 （一）缘起：国家体育场（鸟巢）的数字化建造及绿色建造 （二）发展：昆明新机场和英特宜家的 BIM 综合应用 （三）现状与存在的问题 三、正开展的工作：基于BIM和物联网等的智慧建造
次结构安装
重型吊耳设计
22
（1）三维建模及仿真分析技术
复杂钢结构安装全过程模拟仿真分析技术
– 钢结构整体合龙：从主体钢结构开始安装到钢结构整体合龙历时近8 个月，需要依据确定的合龙断面位置，考虑各种温度变化情况，计 算合龙断面处的杆件温度变形值，以确定具体合龙方式、合龙口预 留间隙大小及合龙口做法。
5 益的缺点，实现小批量、单件高精度建造、实现精益建造，而且能够实现 “互联网+”在建筑业的叠加效应和网络效应。 智慧建造有助于创造一个和谐共生的产业生态环境。智慧建造使复杂的建
6 造过程透明化，有助于创造全生命期、多参与方的协同和共享，形成合作 共赢的关系。
关于“智慧建造”的思考
从智慧建造到智慧城市
关于智慧城市
在对智慧城市的理解方面（仇保兴）： 从手段上说，通过全面感知、信息共享、智能解题。在城
市规划、建设、管理、运行过程中采用信息化、智慧化、 人性化等手段推进管理创新； 从内容上说，智慧城市涵盖城市产业、民生、环境、防灾 减灾、行政治理、资本配置等； 从理念上看，以智慧系统为“粘合剂”将集约、低碳、绿 色、人文等新理念融入城镇化全过程； 从难度上看，智慧城市建设最大的难点是将信息孤岛连接 起来，通过信息共享、系统共生来消除部门“信息孤岛” 和利益壁垒。
信息化管理 动态监测
工程设计与仿真
移动 互联
网
大数 据
物联 网
BIM (+GIS)
云计 算
自动化安装
工厂化加工 精密测控
关于“智慧建造”的思考
5大支撑技术
1. BIM（+GIS）
• BIM（+GIS）是工程 建造全过程信息的最 佳传递载体，它是实
BIM （+GIS）
现智慧建造的数据支
撑 。 BIM 的 核 心 任 务
关于“智慧建造”的思考
智慧建造的内涵
我们认为：智慧 建造是建立在 BIM（+GIS）、 物联网、云计算、 移动互联网、大 数据等信息技术 之上的工程信息 化建造平台，它 是信息技术与先 进工程建造技术 的融合，可以支 撑工程设计及仿 真、工厂化加工、 精密测控、自动 化安装、动态监 测、信息化管理 等典型应用。
智慧建造从根本上解决了建筑和城市基础设施的数字化问题，是智慧城市
建设的基础和建设路径。
智慧 建造
智慧 设计
智慧 运维
关于“智慧建造”的思考
大力推进建筑业工业化、信息化、绿色化等是实现我国建筑 产业现代化的重要途径！
智慧建造
绿色建造
装配化施工
二、智慧建造探索与实践
国家体育场（鸟巢）的数字化建造及 绿色建造（2003~2008）
顶面结构温度曲线图
35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
temp
19:00 19:30 20:00 20:30 21:00 21:30 22:00 22:30 23:00 23:30
0:00 0:30 1:00 1:30 2:00 2:15 2:30 2:45 3:00 3:30 4:00 4:30 5:00 5:30 6:00 6:30 7:00 7:30
一、智慧城市与智慧建造
智慧城市的定义和内容（仇保兴）
关于智慧城市内涵，住房和城乡建设部的文件说的非常 清楚：从管理者角度讲，就是促使城市“不得病”、“少得 病”或者得了病之后“快治病”，保障城市健康和谐发展； 从企业角度讲，利用智慧城市技术手段，提升企业自身运营 效力，降低运营成本，提升竞争力；从百姓角度讲，让民众 感受到智慧城市带来的“便民”、“利民”、“惠民”，同 时也对政府进行有效监督。
“鸟巢” 的六大数字化建造技术
（1）三维建模及仿真分析技术 （2）工厂化加工技术 （3）机械化安装技术 （4）精密测控技术 （5）结构安全监测与健康监测技术
（6）信息化管理技术
（1）三维建模及仿真分析技术
基于CATIA的三维模型设计
– 在国家体育场的设计中，国内建筑行业首次引入CATIA 软件，解决 了复杂建筑的空间建模问题。
关于“智慧建造”的思考
6大典型应用场景
• 项目OA系统 • 企业ERP系统 • 云协同管理系统 • 物联网管理系统
信息化 管理
• 施工期变形监测 • 施工期温度监测 • 施工期应力监测 • 建筑健康监测
动态监测
• 机电管综 • 钢结构深化 • 幕墙深化 • 精装排布
深化设计 及优化
工厂化 加工
Байду номын сангаас19
（1）三维建模及仿真分析技术
扭曲构件的几何构型与放样
– 首次提出任意曲面扭曲薄壁箱形构件的几何投影生成法，开发了具 有自主知识产权的异型构件制作软件。
扭曲箱形构件
扭曲构件综合控制设计方法
展平放样图
20
（1）三维建模及仿真分析技术
复杂钢结构安装全过程模拟仿真分析技术
– 钢结构总体安装方案比选：对整体提升、滑移、分段吊装高空组拼 方案（简称散装法）和局部整体提升等方案进行了比选，最终采用78 个支撑点的高空散装方案。
关于智慧城市
智慧城市建设的若干途径（仇保兴）： 万变不离其宗，智慧城市应该朝着城市绿色化作为主要的途 径。其中， 生态城市建设与改造； 城市绿色交通规划与“绿道”建设； 海绵城市、排水、污水处理、安全供水与防灾； 可再生能源与建筑一体化及建筑节能改造； 绿色小城镇和宜居村庄建设； 城市空气污染系统治理； 绿色建筑、绿色社区等，更重要的是城市是建筑和社区组
2 智慧建造是创新的建造形式，不仅创新建筑技术本身，而且创新建造组织 形式，甚至整个建筑产业价值链。
3
智慧建造是一个开放、不断学习的系统，它从实践过程中不断汲取信息、 自主学习，形成新的知识。
4 智慧建造是以人为本的，它不仅把人从繁重的体力劳动中解放出来，而且 更多地汲取人类智慧，把人从繁重的脑力劳动中解放出来。 智慧建造是社会化的，它克服传统建筑业无法发挥工业化大生产的规模效
成的，通过智慧城市建设，使得建筑和社区更加绿色。 这些都可以智慧化来促进绿色发展，这些是我国进入“城市 时代”永恒的社会
关于“智慧建造”的思考
智慧建造行业平台的搭建
– 2014年5月，由北京城建集团联合业内十几家单位发起成了中国城 市科学研究会数字城市专业委员会“智慧建造学组”。目前，学组 已发展会员单位125个，覆盖全国19个省市区，已成为国内开展智 慧建造研究与应用的重要社会平台。
安装初始温度
温度变形计算结果
23
（1）三维建模及仿真分析技术
复杂钢结构安装全过程模拟仿真分析技术
– 钢结构支撑卸载：基于卸载仿真分析结果，国家体育场钢结构工程 整个卸载过程共分7大步、35小步，从外向内进行。
工况1支撑点反力和以及总反力变化图
24
（2）工厂化加工技术
计算机控制系统 弯扭构件制作