智能建造技术在建筑工程施工中的应用探究

引言

随着科技进步与建筑行业转型升级需求日益迫切，智能建造技术是新型建筑工程施工模式逐渐兴起，这一技术体系整合信息化、数字化等多元技术，期望能够提升建筑工程施工质量、效率与安全性。当前建筑施工面临工期紧张、质量要求提高等诸多挑战，智能建造技术凭借其精准性、协同性等特点为解决这些难题提供全新思路与方法。将深入探究智能建造技术在建筑工程施工中应用现状、实施策略与发展趋势，为推动建筑业高质量发展贡献智慧。

一、智能建造技术特点分析与关键技术解析

（一）BIM 技术集成应用与数字化建模优化

BIM 技术是智能建造核心支撑，通过构建虚拟建筑信息模型实现工程全生命周期信息集成管理，此技术将建筑工程各构件参数化、信息化，创建包含几何信息、物理信息与功能信息三维数字模型，使建筑从设计到施工再到运维阶段信息得以无缝衔接。BIM 技术集成应用主要体现在工程协同设计、碰撞检测等方面，通过各专业模型整合实现施工前虚拟建造，提前发现设计缺陷与施工隐患，实际应用中 BIM技术已成功解决传统施工图纸表达局限问题，通过三维可视化展示复杂节点构造有效减少施工过程设计变更与返工。

数字化建模优化方面 BIM 技术正从单一模型应用向多维度扩展，融合时间维度形成 4D-BIM，增加成本维度形成 5D-BIM，甚至整合环境评估、设施管理等形成nD-BIM，这种多维度建模技术使施工管理获得前所未有精准度，实现资源配置最优化、施工流程合理化。基于参数化设计理念，IM 模型能根据工程进展实时更新，保持数字孪生状态为施工决策提供精准依据。随着 LOD（Level of Detail）标准完善 BIM模型精细程度不断提高，从概念设计 LOD100 到施工详图 LOD400，最终达到竣工模型 LOD500 确保信息传递精确无误，大幅提升施工效率与质量控制水平。

（二）人工智能算法数据处理与决策支持系统

人工智能算法在建筑工程施工中应用主要通过机器学习、深度学习等技术实现施工数据自动处理与分析，这些算法能从历史工程数据中学习规律，进行施工方案优化、资源调配等复杂决策。在施工准备阶段人工智能算法通过分析历史项目数据，自动生成最优施工方案与进度计划，大幅提升前期策划效率。施工过程中通过实时数据采集与分析，智能算法能迅速识别施工偏差提前预警潜在风险，甚至针对突发情况提供应急处置建议，此类算法优势在于持续学习能力，随着工程数据积累不断优化自身模型适应性与准确性显著提升。

决策支持系统是人工智能应用重要载体，为工程管理者提供科学决策工具，该系统整合工程进度、质量等多维数据，通过预设算法进行综合分析与预测形成可视化决策建议。在大型复杂工程中决策支持系统能分析难以人工识别关联因素，发现潜在问题，例如通过气象数据、工序安排等信息交叉分析系统能预测可能导致工期延误关键因素，并主动提出调整建议。随着边缘计算技术发展决策支持系统处理能力不断增强，从传统滞后分析转向实时监测与预测，实现从事后补救向事前防控转变，为工程管理带来质变。基于知识图谱技术构建施工知识库，使决策支持系统具备专家级推理能力，为复杂技术问题提供专业解决方案。

二、智能建造技术在施工过程中具体应用与实施策略

（一）智能监测系统现场部署与质量控制提升

智能监测系统通过各类传感器、摄像设备构建施工现场全覆盖监测网络，实现工程质量、安全状况实时监控，现代智能监测系统已从单一参数检测发展为多参数综合监测，涵盖结构变形、温湿度变化等关键指标。在超高层建筑施工中通过布设加速度传感器、倾角传感器等设备形成结构健康监测体系，实时掌握结构动态响应确保施工安全，对地下工程智能监测系统通过土压力传感器、地下水位计等设备监测围护结构受力状态与变形情况，有效防范地下施工风险。与传统人工巡检相比，智能监测具备全天候、高精度、多点位优势，消除人为误差形成完整监测数据链。

质量控制方面智能监测系统通过建立预警阈值机制，当监测参数接近或超出安全范围时自动触发预警，提醒相关人员及时处置，系统采集历史监测数据形成质量控制基线，任何偏离基线趋势均被识别为潜在质量隐患。在混凝土施工环节通过嵌入式传感器监测混凝土水化热、强度发展过程，精确指导养护措施避免早期开裂，钢结构施工中通过激光扫描技术实时检测构件安装精度，确保结构几何尺寸符合设计要求。智能监测系统不仅关注质量控制结果更注重过程监控，通过实时视频分析技术自动识别施工人员操作是否规范，形成全过程质量管控闭环。随着监测技术标准化程度提高，各类监测数据逐步纳入质量验收标准，使质量评定由主观判断转向客观评价，大幅提升工程质量可靠性。

（二）机器人技术施工操作与效率提高措施

机器人技术在建筑施工领域应用日益广泛，从单一功能施工机器人发展为集成多功能智能施工系统，当前建筑施工机器人主要包括砌筑机器人、喷涂机器人、地面抹（整）平机器人、测量机器人等专业化设备，能替代人工完成危险、繁重、重复性工作，这些智能设备通过精确控制系统实现高精度施工操作远超传统人工作业水平。砌筑机器人通过三维坐标定位系统精确铺砌墙体，施工精度达毫米级墙体垂直度与平整度显著提高，喷涂机器人能保持稳定喷涂厚度与速度确保表面处理均匀美观，钢筋绑扎机器人则通过识别图纸信息自动完成复杂钢筋网绑扎，避免人为失误。施工机器人最大优势在于不受环境、时间限制，能在高温、高空等恶劣条件下持续作业，极大缓解建筑行业劳动力短缺问题。随着人工智能技术进步现代施工机器人已具备一定环境感知能力，能根据施工现场变化自动调整作业参数适应性显著增强，通过机器视觉系统施工机器人能精确识别构件位置与状态，实现精准操作，通过力反馈系统机器人能感知接触压力，避免材料损伤。

效率提高措施方面施工机器人系统通过与 BIM 模型直接对接，实现数字模型向实体构造转化，消除传统施工信息传递环节可能产生误差。智能化施工平台将机器人系统、物联网技术、云计算技术有机融合，形成一体化智能建造体系，在此框架下多机器人协同作业技术使不同专业机器人按照预设程序自动配合完成复杂工序，避免工种间交叉干扰。机器人集群技术通过分布式控制系统协调多台机器人同步作业，形成智能施工生产线施工效率成倍提升。值得注意是机器人施工系统并非简单替代人工而是形成人机协作新模式，复杂决策仍由工程师完成，重复性操作则交由机器人执行，人机各展所长。为充分发挥机器人技术效能建筑工程设计阶段需考虑适宜机器人施工理念，优化构件尺寸与连接方式，便于机器人操作，标准化、模块化设计思路为机器人施工创造理想条件，构件规格统一有利于机器人批量化作业。

三、智能建造技术发展趋势分析与应用前景展望

（一）云计算平台数据整合与资源共享机制

云计算平台是智能建造技术重要支撑，通过虚拟化、分布式计算等技术实现建筑工程海量数据集中存储、高效处理与灵活调用，在传统建筑施工中各参建方数据往往存在信息孤岛现象，导致资源浪费与协同困难，云计算平台打破这一局面，构建项目级、企业级乃至行业级数据中心，实现跨组织、跨地域信息共享。对单个工程项目云平台整合设计数据、施工数据等形成统一信息库，所有项目参与方基于统一数据源开展工作消除信息不对称问题，云计算强大计算能力使复杂模型分析时间大幅缩短，为施工过程中遇到技术难题提供快速解决方案，加速工程进度。

资源共享机制方面云平台通过建立规范化数据接口与权限管理体系，确保信息高效流通同时保障数据安全，施工企业可以依据自身需求灵活调用云端计算资源，按使用量付费极大降低信息化建设成本。特别值得关注是云平台使中小建筑企业得以共享行业领先技术与经验，缩小企业间信息化差距，随着建筑产业互联网发展云平台逐步拓展至材料供应、设备租赁等全产业链资源整合，形成建筑业云生态，通过数据分析发现供需规律，优化资源配置减少浪费。云平台推动施工技术标准化与模块化发展，将成功经验提炼为标准工法在云端形成工法库、构件库等知识资源，使工程建设逐步向标准化生产 + 个性化定制模式转变，大幅提升建筑业整体效率与品质。

（二）物联网技术全面覆盖与智能化管理方向

物联网技术通过各类传感设备、通信网络与数据处理平台构建起物理世界与信息世界连接通道，实现建筑工程全要素感知、全过程监控、全方位管理，在施工现场物联网技术已形成覆盖人员、机械等全面感知网络。通过智能安全帽实现工人定位与生理状态监测，通过机械设备传感器实现设备运行状态监控与预测性维护，通过 RFID 技术实现材料全流程追溯，通过环境监测设备实现现场温度、湿度等指标实时监测。这些感知终端采集信息通过 5G、Wi-Fi 等通信技术传输至云平台，形成云 - 边 - 端三层架构物联网体系，使工程管理从被动应对转向主动预测。

智能化管理方向上物联网技术推动施工管理模式深刻变革，基于全景数据采集施工现场实现数字孪生，管理人员无需亲临现场即可掌握工程动态。现场管理从经验判断转向数据驱动，各项决策依据精确测量而非主观估计。通过深度融合 BIM 技术物联网系统将实时监测数据与虚拟模型关联，形成信息增强现实使管理人员直观了解监测数据与实体构件对应关系。在工程质量管控方面通过传感技术实现全过程、全自动监测，形成质量问题自动预警机制，在安全管理方面通过行为识别算法实现危险行为自动识别与报警，有效防范安全事故。随着物联网技术普及建筑工程将从单项智能向全面智能演进，最终实现施工现场全要素互联互通、自我感知、自我决策与自我执行，形成真正智慧工地。

结论

智能建造技术在建筑工程施工领域应用已从概念探索阶段逐步迈向实践深化阶段，BIM 技术与人工智能算法为智能建造提供核心技术支撑，智能监测系统与机器人技术成为智能施工现场重要实施手段，云计算平台与物联网技术则代表未来发展方向。通过系统梳理智能建造技术应用现状与发展趋势，可以预见随着相关技术成熟度提高与应用范围扩大，建筑工程施工将实现质量、效率、安全三方面全面提升，传统建筑业生产方式将发生根本性变革。

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此论文是 2025 年校级科研团队课题，项目名称：智能建造技术科研团队（项目编号：20240105126）的阶段性研究成果。