行业杂谈：土建行业创新与智能建造的未来

土建行业还有没有希望？总是被学生甚至学生家长问及这样的问题。用一句简单回答来概括的话：人类的建造史其实就是文明史的缩影，土木工程是最为历史悠久的行业之一，早就成功地耗死了很多行业。只要人类还在地球上生活，这个行业就不会消亡。那么，这样的焦虑来源于什么？对土建行业有什么样的误解呢？

行业创新的要素

首先，我们先来看看土建行业的创新有哪些要素。以结构设计为例，历史上经典设计的创新多数都来源于新材料的涌现、新体系的畅想和新工艺的产生。以下图为例，位于纽约的布鲁克林大桥当时采用了新型的索吊体系，使之成为桥梁设计史的里程碑。巴黎的地标埃菲尔铁塔大胆地提出了高度几何组成的结构设计，并结合当时最主流的铸铁材料，在建造史上留下了辉煌的一笔。顺便看一下，同期的大清正在遭受着帝国主义的入侵，很多优雅的结构被破坏，是民族的至黑时刻。

除了材料和体系的创新，土建行业与建造手段密不可分。在历史上的三次工业革命中，第一次工业革命通过水力和蒸汽机实现了建造的机械化，大大改进了人类建造的效率；第二次工业革命通过电力和流水线作业实现了大规模生产，对建造速度和规模又有了大幅提升；第三次工业革命通过电子信息技术实现了自动化，丰富了建筑行业数字化。但是，纵观历史不难发现，土建行业本身的创新是非常缓慢的，原因在于我们的失败往往伴随着房屋倒塌、人员伤亡，容错率是很低的。因此，当一种新材料、新结构和新工艺出现的时候，需要很长的时间去改变人们适应已久的范式。在新一轮科技革命浪潮和工业4.0背景下，以物联网、大数据、人工智能为典型的新一代信息技术促进建筑业从过去碎片化、粗放式的工程建造模式向工业化与信息化相融合的智能建造模式转变，这是建筑行业产业变革与升级的历史性机遇。如何将传统的土建行业与工业4.0时代结合，实现行业的跨越发展也成为了各国土建行业发展的重中之重。

智能建造的新需求

中国工程院于2018年发布了全球工程研究和开发前沿TOP10，其中智能建造及其3D打印技术高居工程开发前沿榜首。前段时间，除了“绿色发展”、“双碳目标”，“智能建造”也成为2021建筑业十大关键词之一。作为传统的高能耗行业，“低碳经济”的发展目标给土木学科的创新和发展提出了新的需求。

相较于传统建造方式，新型建筑工业化科技含量水平高、高效节能和绿色环保。如预制装配式结构，通过构件的工厂预制，大幅减少现场作业，规模化的生产便于自动化，实现少人化工地。相较于传统的施工方式不仅更加清洁环保，而且效率更高、质量更能得到保证。智能建造是通过与各领域学科交叉协同发展，结合BIM技术、物联网技术、3D打印技术、人工智能技术等，与信息化和工业化深度融合后，逐渐形成的一种新型建造模式。尤其是在以机械臂辅助建造为依托的数字建造领域，已经涌现了大批高效的建造手段和方法。

虽然建筑工业化和智能建造是建筑行业高质量发展和转型升级的必然趋势，与国外智能建造技术的发展相比，国内智能建造的发展还处于初级阶段，面临着诸多不足。比如，在基础理论的发展方面，存在基础研究能力不足，缺乏创新能力等问题；在智能建造设备的发展方面，仍过于依赖进口；此外，国家虽然发布了智能建造的相关技术规划，但是技术路线尚不够清晰，国家层面的协调和管理尚待完善等。

土建行业正处在一个关键的节点上，只要有需求就一定会存在，只要存在就会持续创新。随着社会发展及城市化建设的完善，土建行业的发展迎来了更大的挑战。智能建造技术为土建行业创新注入了新的活力。高校的智能建造专业也正在地毯式地在各大院校兴办。随着国家对智能建造扶持力度的不断加大，智能建造将成为引领未来的建造方式，为土建行业带来新的变化。希望大家还是要对行业充满信心。

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来源于多样化结构实验室VSL

撰写：姚显花

排版：马文千

审核：胡   楠