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高(gāo)品質綠色建築設計方法與智慧協同平台

文章(zhāng)來(lái)源：發布者：發布時(shí)間：2022-11-20 14:23:23閱讀：次

項目名稱：高(gāo)品質綠色建築設計方法與智慧協同平台

所屬專項：城(chéng)鎮可(kě)持續發展關鍵技術與裝備

指南(nán)方向(榜單任務)：4.高(gāo)品質綠色建築設計方法與智慧協同平台

創新分(fēn)類：技術開發

申報單位：天城(chéng)智（重慶）智能城(chéng)市規劃設計有限公司

項目申報紀實

2022年9月(yuè)21日上午9：10—11：45時(shí)段，由天城(chéng)智（重慶）智能城(chéng)市規劃設計有限公司董事長(cháng)、首席科學家陳樹銘博士領銜、聯合兩所建築類優勢學科的(de)985高(gāo)校、建造央企等單位參加的(de)2022年度國家重點專項揭榜挂帥項目進入了(le)最後一輪項目論證會。

最終與我司團隊對(duì)壘的(de)是由中國工程院院士崔愷領銜的(de)中國建築設計研究院、清華大(dà)學等國家隊組成的(de)揭榜挂帥團隊。我司答(dá)辯團隊面對(duì)由院士任項目負責、五位院士任顧問的(de)強大(dà)國家隊，在辯論中披堅執銳、棋逢對(duì)手；尤爲精彩的(de)是在揭榜團隊互相質詢環節，雙方就什(shén)麽是真正的(de)高(gāo)品質綠色建築、智慧協同平台、雙碳背景下(xià)的(de)綠色建築進行了(le)激烈辯論。科技部項目論證主持人(rén)點評這(zhè)是一場(chǎng)精彩的(de)對(duì)決。值得(de)一提的(de)是，本次揭榜挂帥答(dá)辯環節部分(fēn)采納了(le)我們提交給21世紀議(yì)程管理(lǐ)中心的(de)建議(yì)。

2022年9月(yuè)底，該榜單發榜，我方在決賽中遺憾敗北(běi)；但經曆了(le)該項目申報的(de)整個(gè)過程，公司得(de)到了(le)全方位的(de)鍛煉，整合了(le)對(duì)天城(chéng)智設及母公司天衍智技術體系認可(kě)的(de)頂級科研團隊，雖敗猶榮。

從項目申報籌劃、參加單位遴選，從資格預申報形式審查、預申報書(shū)評審、省市形式審查及推薦，再到最終的(de)答(dá)辯審查，曆時(shí)四個(gè)月(yuè)；這(zhè)期間凝聚了(le)整個(gè)團隊辛勤的(de)汗水(shuǐ)，多(duō)少個(gè)不眠之夜、多(duō)少場(chǎng)技術研討(tǎo)、多(duō)少次叠代完善，曆經數次過關斬将，進入最後一輪對(duì)決；在此過程中得(de)到了(le)建造行業國家一流技術團隊的(de)認可(kě)和(hé)大(dà)力支持，得(de)到了(le)主流行業專家的(de)行業鼎力支撐，對(duì)作爲牽頭單位的(de)天城(chéng)智設來(lái)說，更充分(fēn)理(lǐ)解了(le)建築行業邏輯，客觀上極大(dà)的(de)推動了(le)由天城(chéng)智設及母公司天衍智目前所推動的(de)智能建造4.0産業化(huà)進程，擴大(dà)了(le)同頻(pín)共振的(de)頂及行業朋友圈及行業影(yǐng)響力。這(zhè)是繼天衍智2021年12月(yuè)參與國家颠覆性創新大(dà)賽獲得(de)優勝獎項目之後，面向主流科技的(de)又一關鍵步伐。

通(tōng)過本揭“揭榜挂帥”項目，系統的(de)将國家正在推動的(de)高(gāo)品質綠色建築設計方法與我司正打造的(de)建造行業智慧協同平台進行了(le)細緻的(de)研究和(hé)梳理(lǐ)，雖項目揭榜未中标，但該項目核心内容正在加快(kuài)持續推進，相關研發支撐建造業走智能建造産業化(huà)之路，是我們必須也(yě)必然要實現的(de)，讓我們在産業化(huà)江湖中見！

作爲本“揭榜挂帥”項目申報紀實，将申報項目研究背景供相關人(rén)員(yuán)了(le)解。

随著(zhe)全球氣候變暖、能源短缺、環境污染等問題日益加劇，自上世紀80年代，綠色建築概念逐漸成爲國際建築業重要發展目标；我國從上世紀90年代開始研究并發展綠色建築技術，至今已建成大(dà)規模綠色建築以及形成大(dà)量研究成果。

綠建技術涵蓋材料、設計理(lǐ)論、設計平台、施工設備與工藝、資源+能源+電力供給與轉換、建築熱(rè)+水(shuǐ)+暖通(tōng)+氣系統、建築成套設備、建築裝配式工廠、終端使用(yòng)産品，以及建築物(wù)聯網等各方面，國内外在這(zhè)些領域均在持續取得(de)進展：

綠建設計新理(lǐ)念中低碳、生态、本土、簡約、品質設計元素得(de)到體現；設計系列工具軟件CAD+CAE+BIM+GIS走向集成化(huà)，并與大(dà)數據+AI+數字孿生+元宇宙融合向智能設計進階；增材、本土、環保、低碳、高(gāo)性能等綠建材料不斷創新與應用(yòng)；與建築場(chǎng)景匹配的(de)清潔能源、儲能、氫能、熱(rè)電轉換、系統綠建等創新成套技術，形成獨立化(huà)應用(yòng)；裝配建築工廠、智慧工地、施工智能裝備、施工新工藝等智能建造技術形成定點應用(yòng)；建築功能空間節能産品與聲光(guāng)熱(rè)空氣品質技術、物(wù)聯網，形成聯動應用(yòng)。

建築體系中各綠建技術作用(yòng)類似“整體中醫理(lǐ)論”，單個(gè)綠建技術發展遵循“短闆理(lǐ)論”而不是“長(cháng)項理(lǐ)論”，存在創新發展的(de)價值天花闆。

盡管國内外在綠建領域進步顯著，但是實際運維效果與設計指标相差大(dà)，成爲“圖紙上綠色建築”，運維市場(chǎng)是綠建好壞最終評判者，“綠建技術痛點問題”凸顯：

從材料到成套技術、設備，從設計到施工、運維、物(wù)聯網，各技術點仍是各自爲主，關聯專業間、上下(xià)流程間難以形成協同，形成不了(le)建造過程、建築空間與建築功能上的(de)協同；綠建設計實質爲“設計+綠建技術A”、“設計+綠建技術B”的(de)獨立設計模式，并采用(yòng)各自最佳指标；施工中綠建技術A、B之間是否形成空間沖突、功能沖突，如何實現功能互補與優化(huà)組合等，取決于設計人(rén)水(shuǐ)平；綠建技術運行邏輯由于沒有在前置設計中得(de)到體現，設計與運行二張皮，運行效果與需求者所需性價比差距大(dà)，實際導緻綠建運行停擺；這(zhè)個(gè)問題歸結起來(lái)就是：如何系統解決綠建前置協同設計問題。

CAD+CAE+BIM+GIS系列工具軟件基于數據接口交換所形成的(de)文件，實質是缺乏建築底層邏輯的(de)碎片數據；工具軟件使用(yòng)函數功能，隻體現了(le)專業知識邏輯性強、規則标準化(huà)高(gāo)的(de)内容部分(fēn)；大(dà)量設計經驗知識以可(kě)意會不可(kě)言傳方式固化(huà)爲設計師個(gè)人(rén)常識；主流AI+5G+算(suàn)力等新技術對(duì)建造産業滲透性低于2%；以數據+規則驅動的(de)協同設計，實質脫離不了(le)人(rén)的(de)主導，本質是升級版人(rén)人(rén)協同設計，無法從根本上解決主流協同設計痛點。

當前，疫情已在形成長(cháng)期影(yǐng)響、國際紛争頻(pín)發，整體建築産業從設計到施工、再到房(fáng)地産業，全面内卷化(huà)；設計是龍頭，所有綠建技術最終都是通(tōng)過設計落地的(de)；設計、施工内卷化(huà)，實質是設計師與施工員(yuán)内卷化(huà)；亟待推動整體建造技術革命，打造不依賴于設計師與施工員(yuán)的(de)智能化(huà)設計與施工技術體系，形成快(kuài)速、低價與精準産業效應。

因應對(duì)氣候變化(huà)與避免“人(rén)類對(duì)氣候造成危險的(de)破壞”，于2015年《巴黎協定》達成全球氣候協議(yì)；自此各國相繼提出中和(hé)路線與碳中和(hé)目标，2020年中國提出“3060”雙碳承諾：2030年前碳排放量達峰值、2060年前碳中和(hé)。

能源是人(rén)類除了(le)水(shuǐ)、空氣與糧食外賴以生存的(de)基本需求物(wù)，是人(rén)類社會推動經濟發展、改善生活的(de)關鍵性引擎；因此，保障經濟社會能源需求與供給同時(shí)增長(cháng)，是社會經濟發展基本面；而雙碳則是要求不管能源需求如何發展，最終必須實現碳中和(hé)；顯然二者是一對(duì)矛盾體。

可(kě)以說，除非核聚變技術與生物(wù)工廠化(huà)吸碳技術中有一項取得(de)根本突破，實現大(dà)規模産業化(huà)應用(yòng)；否則全球雙碳戰略都必須走：從主觀意願和(hé)客觀限制二個(gè)層面徹底改變人(rén)類傳統消費生活方式，針對(duì)消費體系實現嚴格雙碳落地，并按照(zhào)剛性要求倒逼人(rén)類統籌一切社會經濟活動遵循雙碳的(de)發展道路。

建築作爲人(rén)類生存的(de)主要載體，綠建自然成爲雙碳主戰場(chǎng)；縱觀中國乃至全球能源供需情況，雙碳注定會成爲國家強制性指标，要求綠建在運維環節落地雙碳、經受住運維雙碳落地的(de)檢驗。

當前，國家正大(dà)力推動各産業數字化(huà)轉型，智能建造與建築工業化(huà)協同發展成爲大(dà)趨勢，旨在通(tōng)過建築業颠覆式技術創新，來(lái)徹底解決整體建築産業内卷化(huà)、“運維雙碳成效成爲評價綠建根本标準”等一系列問題，并推動綠建數字産業創新發展。

當前綠建技術創新與産業化(huà)特點是：雖然綠建技術發展成果顯著但是單項綠建技術發展已到天花闆；建築産業内卷化(huà)環境下(xià)，綠建技術創新發展與産業化(huà)應用(yòng)環境惡劣，亟待創新突破；國家雙碳戰略的(de)落地，給與綠建技術更大(dà)使命與創新發展要求；國家走自主科技創新與内循環新經濟發展道路，給與綠建技術更高(gāo)要求與發展動力。

顯然綠建技術發展不再取決于綠建自身技術圈，而是需要一場(chǎng)颠覆式技術創新：以綠建運維環節落地雙碳爲中心，實現不受設計人(rén)爲影(yǐng)響的(de)技術範式，構建基于計算(suàn)機智能系統理(lǐ)解的(de)綜合BIM模型（含專業知識邏輯）驅動的(de)設計知識工業流水(shuǐ)線技術、工業流水(shuǐ)線施工技術和(hé)建築物(wù)自适應互動運維管理(lǐ)三大(dà)範式，實現建築物(wù)全生命周期與全專業環節的(de)一體化(huà)有機聯動與協同。

申報項目簡介

研究背景

建築業是創建幸福中國、發展智能建造與建築工業化(huà)的(de)主戰場(chǎng)；二十年來(lái)綠建技術取得(de)顯著進展，但老百姓對(duì)綠建性價比與體驗感嚴重不足，亟待創新突破；随著(zhe)國家雙碳戰略進入落地倒計時(shí)，作爲人(rén)居載體的(de)建築，自然成爲雙碳主戰場(chǎng)，這(zhè)賦予了(le)綠建更高(gāo)使命：需要按照(zhào)市場(chǎng)應用(yòng)需求與長(cháng)期運行要求的(de)雙碳落地爲根本，再造綠建體系，深入全面創新研究高(gāo)品質綠色建築設計方法與智慧協同平台技術體系。

研究目标

①基于BIM模型驅動的(de)集成施工工藝與運行需求前置的(de)高(gāo)品質綠色建築設計技術，形成研發範式。

②基于BIM模型驅動的(de)融彙本土文化(huà)、技術與材料的(de)高(gāo)品質綠色建築成套技術，形成研發範式。

③基于BIM模型驅動的(de)木(mù)結構、鋼結構、清水(shuǐ)混凝土三類本土化(huà)、長(cháng)壽化(huà)、低碳化(huà)集成創新建構技術，形成研發範式。

④基于BIM模型驅動與建築知識規則邏輯驅動的(de)高(gāo)品質綠色建築多(duō)專業智慧協同平台與三維BIM設計産品工具，形成開發範式。

⑤基于BIM模型驅動的(de)“設計—建造—運維”協同的(de)集成創新工程示範，形成産業化(huà)範式。

研究内容

基于綠建痛點、雙碳融合、建築業内卷化(huà)破局以及智能建造與建築工業化(huà)協同發展需求，開展綠建設計新理(lǐ)論準則及原理(lǐ)、設計方法、颠覆式創新設計技術與标準研究；再造綠建設計技術體系。

集成創新典型綠建相關的(de)被動式技術、空間功能轉換、氫能熱(rè)電聯供、錯峰電力儲能、電鍋爐儲熱(rè)、品質鮮風系統等，結合創新設計理(lǐ)論與智慧協同平台，打造成套技術，解決設計、施工、運行一體化(huà)協同瓶頸。

集成創新木(mù)結構、清水(shuǐ)混凝土、鋼結構三大(dà)本土綠建技術，結合創新設計理(lǐ)論與智慧協同平台，打造成套技術，解決設計、施工、運維一體化(huà)協同瓶頸。

面向建築空間協同、建築專業協同、建設流程協同和(hé)建築師協同四大(dà)痛點問題，解決高(gāo)品質綠色建築多(duō)專業智慧協同平台與三維BIM工具自主研發瓶頸問題。

應用(yòng)本項目系列研究成果，解決各典型氣候區(qū)域工程示範“設計—建造—運維”一體化(huà)落地瓶頸問題。

技術路線

以一體化(huà)BIM技術全面深度整合建築專業技術與綠建技術，作爲項目研發主線；以典型高(gāo)品質綠色建築專業領域的(de)理(lǐ)論、方法、标準與流程及關鍵技術研究，作爲項目研發基本内容；以核心支撐軟件系統開發和(hé)參數數據庫建設等，作爲項目研發抓手；以相關綠建技術創新理(lǐ)論的(de)分(fēn)析研究，作爲項目研發理(lǐ)論驗證支撐；以項目研發技術應用(yòng)于典型協同工程示範，作爲項目研發實踐檢驗支撐。

研究基礎和(hé)團隊

天城(chéng)智，擁有“建造工程三維BIM智能正向設計及一體化(huà)平台”、地質智能建模、矢量地表智能建模、全矢量數字地球平台等關鍵技術，針對(duì)建造業專業底層邏輯基本形成“智能建造4.0”核心成果，是本項目綠建設計方法創新與智慧協同平台開發的(de)關鍵基礎。

（其他(tā)協作團隊節略）

預期成果和(hé)效益

（節略）

第一部分(fēn) 國内外現狀及趨勢分(fēn)析

表1-1 國外從事相關研究的(de)主要機構及典型成果

序号	機構名稱	相關研究内容	典型成果
1	牛津布魯克斯大(dà)學低碳建築中心	基于地理(lǐ)信息系統 (GIS) 的(de)城(chéng)市能源建模、智能能源社區(qū)以及在不同氣候條件下(xià)設計低能耗建築。	基于氣候适應的(de)醫療建築脫碳研究；具有集成機械通(tōng)風 (T-COSY) 的(de)經濟高(gāo)效覆層系統。以用(yòng)戶使用(yòng)爲導向的(de)智慧能源輔助工具。書(shū)籍： Evaluating retrofit performance: A process map
2	英國低碳研究中心（Low Carbon Research Institute）	太陽能光(guāng)伏、氫能、大(dà)規模發電和(hé)海洋等可(kě)再生能源在建築中的(de)應用(yòng)	建築改造前期能耗評估工具；基于可(kě)再生能源發電和(hé)存儲的(de)家庭和(hé)運輸碳排放方法。
3	澳大(dà)利亞低碳生活聯合研究中心（Low Carbon Living CRC）	①低碳建築綜合技術 ②低碳社區(qū)營造 ③低碳社區(qū)與企業參與	建築環境脫碳技術；近零碳建築技術。專著：《建成環境脫碳》、《淨零碳建成環境》； 11部低碳建成環境指南(nán)；若幹低碳建築、社區(qū)評價工具。
4	科廷大(dà)學	建築信息建模、建築信息技術、虛拟、增強和(hé)混合現實、計算(suàn)機支持的(de)協同設計/工作、設計和(hé)施工中的(de)移動	BIM技術在施工和(hé)工程維護應用(yòng)。人(rén)機交互研究，IC-遠(yuǎn)程施工的(de)快(kuài)速解決方案。
5	歐特克公司	面向建築師，輔助設計繪圖；人(rén)機交互地進行BIM建模與三維設計。	AutoCAD系列軟件。 REVIT三維BIM建模軟件。

表1-2 國内從事相關研究的(de)主要機構及典型成果

序号	機構名稱	相關研究内容	典型成果
1	清華大(dà)學	在綠色建築與建築節能、城(chéng)市熱(rè)環境緩解、室内熱(rè)環境調節、建築供熱(rè)技術等方面取得(de)了(le)衆多(duō)研究成果。	國家科技進步二等獎：綠色公共建築環境與節能設計關鍵技術研究及應用(yòng)。 2021年中國工程建設标準化(huà)協會“标準科技創新獎”一等獎：《綠色雪(xuě)上運動場(chǎng)館評價标準》。
2	重慶大(dà)學	依托于山地城(chéng)鎮建設與新技術教育部重點實驗室、綠色建築與人(rén)居環境營造教育部國際實驗室。研究建築性能提升與室内環境綠色營造、建造安全與綠色化(huà)營造。	國家科技進步二等獎：建築熱(rè)環境理(lǐ)論及其綠色營造關鍵技術。标準：ASHRAE Standard:《Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy》《重慶市綠色建築評價标準》（DBJ50/T-066-2020）
3	中國建築科學研究院有限公司	在綠色建築理(lǐ)論與技術研究、标準規範研編、工程設計與咨詢等方面進行了(le)開創性實踐，取得(de)了(le)大(dà)量創新成果。	《綠色建築評價标準》GB/T 50378。《既有建築綠色改造評價标準》GB/T 51141。《民用(yòng)建築綠色設計規範》JGJ/T 229。《綠色建築運行維護技術規範》JGJ/T 391。《綠色建築工程驗收規範》DB11/T 1315。
4	天衍智科技産業有限公司	面向建造業全流程，開展相關智能建模技術、智能設計技術以及配套智能大(dà)數據技術、智能雲計算(suàn)技術、智能軟件技術等的(de)自主研發，在“3D+大(dà)數據+智能”領域取得(de)了(le)體系化(huà)關鍵技術突破。	已申報國家發明(míng)專利近四十項，其中已獲授權近二十項，獲得(de)軟件著作産權十餘項。建造工程三維BIM智能正向設計及一體化(huà)平台。全矢量三維數字地球平台。地質智能建模、矢量地表智能建模、全矢量數字地球平台等關鍵技術。《智能建造4.0關鍵性技術及原型系統驗證研究》項目，“2021年全國颠覆性技術創新大(dà)賽項目”決賽優勝獎。
5	中國城(chéng)市科學研究會綠色建築研究中心	在綠色建築、健康建築、超低能耗建築、綠色生态城(chéng)區(qū)領域開展課題研究與标準研發。	《綠色工業建築評價标準》（GB/T 50878-2013）。《綠色鐵路客站評價标準》（TB/T 10429-2014）。《綠色建築運行維護技術規範》（JGJ∕T 391-2016）。《健康建築評價标準》（T/ASC 02-2016）。《綠色小城(chéng)鎮評價标準》（CSUS_GBC 06-2015）。《綠色建築檢測技術标準》（CSUS/GBC 05-2014）。

表1-3 項目研發相關的(de)代表性成果、專利、标準（不超過5項）

序号	類型（文獻、專利、标準）	名稱	機構	作者
1	文獻	A framework for addressing urban heat challenges and associated adaptive behavior by the public and the issue of willingness to pay for heat resilient infrastructure in Chongqing, China. Sustainable Cities and Society, 75, 103361.（ESI高(gāo)被引論文，被引次數58）	重慶大(dà)學	He,Baojie, Zhao,D., Xiong,K., Qi,J., Ulpiani, G., Pignatta, G., & Jones, P.
2	軟件著作權	全矢量三維數字地球平台（軟著登記号：2016SR225373）	天城(chéng)智（重慶）智能城(chéng)市規劃設計有限公司
3	國家發明(míng)專利	不規則三角網曲面幾何拓撲一緻空間分(fēn)析系統及方法（專利号：201711061531.1）	天城(chéng)智（重慶）智能城(chéng)市規劃設計有限公司
4	國家發明(míng)專利	一種餘熱(rè)回收型空氣處理(lǐ)機組（專利号：201820426337.2）	中國科學院廣州能源研究所
5	國家發明(míng)專利	一種多(duō)場(chǎng)景應用(yòng)的(de)高(gāo)效三維純逆流換熱(rè)器及裝置（專利号：202021702505.X）	中國科學院廣州能源研究所

第二部分(fēn) 研究目标及内容

一、項目目标

（一）申報項目與所屬指南(nán)方向的(de)關聯關系

本項目完全對(duì)标發布指南(nán)方向所設計，評價項目是否能精準匹配指南(nán)内容，可(kě)以從項目團隊對(duì)指南(nán)内容理(lǐ)解是否到位來(lái)進行評判；下(xià)面是項目團隊基于綠建體系發展現狀、背景及趨勢出發，形成針對(duì)指南(nán)内容的(de)理(lǐ)解。

綠色建築，是把建築打造爲節約資源、保護環境，滿足人(rén)民日益增長(cháng)美(měi)好生活需要的(de)高(gāo)品質人(rén)居環境。

當前綠建體系的(de)基本面是：綠建技術百花齊放、成果顯著；但由于綠建技術實施中設計指标與運維條件匹配不到位、多(duō)組綠建技術之間無法發揮協同作用(yòng)甚至形成抵消，以及建築業高(gāo)度内卷化(huà)導緻人(rén)爲設計與施工過程對(duì)綠建技術質量帶來(lái)不可(kě)控影(yǐng)響，綠建設計與運維之間形成二張皮，“圖紙綠色建築”現象凸顯。

另一方面，綠色建築内容是随著(zhe)時(shí)代發展而與時(shí)俱進的(de)，在全球進入到百年大(dà)變之際，綠建内涵正在發生深刻變化(huà)：

一是中國雙碳戰略實施不可(kě)逆轉，雙碳是碳總量控制與碳中和(hé)原則，這(zhè)邊耗碳多(duō)，必須在那裏耗碳少，或者在哪裏中和(hé)碳。這(zhè)對(duì)綠建提出更高(gāo)維度的(de)剛性要求，綠建體系需是無條件、整體性的(de)遵循雙碳原則，綠建技術指标與性能隻能依據其在建築物(wù)運維中的(de)整體協同效果來(lái)确定。這(zhè)必然要求高(gāo)品質綠建内涵需提升爲“以健康需求爲主的(de)簡約低碳生活”，重新精準定位高(gāo)品質綠建内涵，進而精準引導再造綠建人(rén)居生活新模式。綠建融合雙碳，必定會引導未來(lái)40年全國乃至全人(rén)類人(rén)生觀、世界觀、價值觀與行爲觀的(de)一場(chǎng)社會變革工程。

二是發展中國内循環經濟、建設數字中國、實現數字化(huà)轉型，推動智能建造與建築工業化(huà)協同發展，推動中國自主科技創新，已成爲當前中國發展之大(dà)勢；綠建技術體系的(de)創新，必将走數字化(huà)、智能建造與建築工業化(huà)協同發展道路。

項目指南(nán)方向，就是圍繞綠建的(de)基本面以及新時(shí)期兩個(gè)新趨勢，緊跟國家發展需求，以自主科技創新和(hé)産業化(huà)應用(yòng)範式兩個(gè)視角來(lái)深度展開：

①以設計理(lǐ)論創新爲龍頭，按照(zhào)雙碳原則與運維需求驅動的(de)綠建新需求、新規律再造設計體系；

②針對(duì)綠建系統類技術，遵循雙碳原則與運維需求驅動，創新高(gāo)品質綠色建築典型關鍵技術，打造成套技術，形成融彙本土文化(huà)、技術與材料的(de)創新發展範式；

③針對(duì)綠建結構類技術，遵循雙碳原則與運維需求驅動，創新木(mù)結構、鋼結構、清水(shuǐ)混凝土類典型成套建構技術，形成本土化(huà)、長(cháng)壽化(huà)、低碳化(huà)的(de)建構技術創新範式；

④以智慧協同平台爲載體，應用(yòng)大(dà)數據+AI技術等，創新基于模型+規則驅動的(de)協同設計平台與建造過程協同平台；

⑤以前四項研發工作爲基礎，遵循雙碳原則與運維需求驅動，打造“設計—建造—運維”協同示範工程，形成典型本土特征綠建産業化(huà)創新發展範式。

以上指南(nán)中五個(gè)問題的(de)根本解決，實質歸結爲本項目所提出的(de)系列科學問題及關鍵技術。正是三十年主流科學界的(de)持續創新對(duì)此問題缺乏根本性解決能力，才有了(le)本次公開競争性揭榜挂帥項目指南(nán)的(de)發布。

本項目團隊認爲：颠覆性技術創新，是以“0→1”研究爲主體、“1→2”研究爲驗證的(de)研發體系；揭榜挂帥類技術創新，是以“0→1”研究爲先導，“1→2”研究爲主體、“2→3→N”研究爲驗證的(de)研發體系；傳統主流科技創新技術，基本是以“1→2”研究爲先導、“2→3→N”研究爲主體的(de)研發體系。

面對(duì)本項目技術挑戰，其核心是必須突破主流綠建技術研究思維的(de)禁锢，以特定颠覆性創新技術爲基礎，找到系統性創新技術路線與方案；隻有具備這(zhè)種素質潛能的(de)研發團隊，才有可(kě)能成爲真正的(de)破局者。

本項目内容完全按照(zhào)以上理(lǐ)解内容所展開，與指南(nán)内容完全匹配，通(tōng)過項目團隊評估，項目實施内容能支撐指南(nán)内容，并在智慧協同平台等關鍵技術指标上高(gāo)于指南(nán)要求：指南(nán)隻要求實現1000人(rén)規模在線協同，沒有提出設計效率與主流設計提升比，而本項目指标拟比主流技術效率至少提升50倍。

（二）項目目标

項目研發針對(duì)問題和(hé)需求

【W-①】建築設計理(lǐ)論技術問題

建築設計流程爲：基于内容精細層級、空間結構層次的(de)個(gè)體傳遞設計模式；設計條件參數與設計成果需求的(de)任意變化(huà)，都将驅動個(gè)體傳遞設計重啓而導緻大(dà)量重複工作；各設計節點受個(gè)體影(yǐng)響質量不可(kě)控，易形成質量短闆效應；内容精細層級與空間結構層次中獨立設計節點易形成不可(kě)控數據沖突等。

【W-②】以人(rén)爲主導軟件爲輔設計平台一體化(huà)問題

主流設計平台是集設計管理(lǐ)+CAD+CAE+BIM+GIS的(de)綜合體，各軟件基于有限數據接口交換彙整“數據”，實質是缺乏建築底層邏輯的(de)碎片數據；各軟件輔助設計功能隻針對(duì)部分(fēn)專業邏輯内容；大(dà)量專業知識經設計經驗固化(huà)爲設計人(rén)常識；主流AI+5G+算(suàn)力等新技術對(duì)建築業滲透性低于2%，對(duì)設計平台影(yǐng)響無足輕重。

【W-③】半人(rén)工半機械化(huà)施工協同難問題

主流施工中項目管理(lǐ)與施工設備調度是兩套獨立技術，各工種施工員(yuán)理(lǐ)解施工内容前提下(xià)調度設備來(lái)實現人(rén)工、半人(rén)工、自動化(huà)操作等；建築物(wù)施工流程與工廠完全不同，後者是流水(shuǐ)線固定而産品流動，前者是施工流水(shuǐ)線設備分(fēn)組動态切換而産品——建築物(wù)固定；如何實現施工不同專業、上下(xià)遊專業之間協同化(huà)施工，甚至類似工廠流水(shuǐ)線施工面臨巨大(dà)挑戰。

【W-④】主流綠建線性設計技術問題

主流綠建線性設計理(lǐ)論方法，爲基于主體建築設計基礎上的(de)單向綠建技術線性設計；線性設計工作流程造成綠建設計多(duō)方面障礙：各專業獨立操作缺乏溝通(tōng)、綠色技術實施與設計脫節、不同綠建技術之間相互脫節甚至抵消與沖突、缺乏結合建築設計過程能耗模拟計算(suàn)、缺乏使用(yòng)被動式設計策略能力、缺乏互相討(tǎo)論工作平台、缺乏建築項目運行數據指導設計、缺乏綠色建築技術和(hé)參數數據庫等。

【W-⑤】同一建築物(wù)中使用(yòng)不同綠建技術優化(huà)組合問題

現有各綠建技術都是研發主體自主創新完成，同類綠建技術相似與差異性以及彼此替代性不精準，上下(xià)遊綠建技術之間的(de)匹配、沖突以及組合性不精準；同一建築使用(yòng)多(duō)項同類與不同類綠建技術難以實現優化(huà)集成應用(yòng)。

【W-⑥】建築業内卷化(huà)帶給綠建設計效率、成本與質量問題

設計取費低、設計費支付慢(màn)、人(rén)員(yuán)成本高(gāo)，與設計要求高(gāo)、成果要求快(kuài)、内容變化(huà)頻(pín)繁之間形成劇烈矛盾；高(gāo)度内卷化(huà)導緻設計人(rén)才流失嚴重，帶來(lái)設計質量隐患；綠建技術類型廣泛、個(gè)性化(huà)較強，設計師掌握難度大(dà)，惡劣市場(chǎng)環境倒逼綠建設計外包給技術方，與建築主體設計易形成脫節等。

建築業内卷化(huà)帶給綠建設計問題，靠産業市場(chǎng)自我調節已是無能爲力，隻有在生産力層面實現技術革新才是破局之道。

【W-⑦】融合雙碳帶來(lái)綠建前所未有新問題

在沒有融合雙碳之前，綠建技術成功與否，對(duì)建築物(wù)整體運維沒有實質影(yǐng)響：要麽停用(yòng)綠建技術，要麽使用(yòng)綠建技術不達标時(shí)增加用(yòng)戶運營成本或降低用(yòng)戶體驗。

綠建落地雙碳屬于國家強制執行項，未來(lái)各建築功能空間在運維中日耗碳量都有指标，運行不達标的(de)綠建技術會導緻嚴重後果：要麽建築物(wù)被迫停用(yòng)；要麽導緻高(gāo)價購(gòu)買碳指标來(lái)進行碳對(duì)沖；要麽升級綠建導緻綠建設施重複建設與碳浪費。

而且建築是全生命周期運維落地雙碳，但綠建技術使用(yòng)周期相對(duì)較短與建築物(wù)不同步；建築中期更新與更換綠建技術面臨巨大(dà)技術與經濟上的(de)挑戰。

融合雙碳帶來(lái)綠建前所未有新問題，實質是針對(duì)綠建設計的(de)基礎、條件、方法、流程、内容等提出了(le)全新要求。

【W-⑧】雙碳落地城(chéng)市建築綜合體系面臨前所未有的(de)新問題

雙碳落地不隻針對(duì)單個(gè)建築，而是群體建築、城(chéng)市級建築，與城(chéng)市基礎設施、生産體系、社會運維體系、自然體系等的(de)多(duō)層級多(duō)維度耦合問題。

城(chéng)市層級雙碳問題，涉及城(chéng)市雙碳關聯資源禀賦量化(huà)，以雙碳爲中心的(de)國土空間規劃、區(qū)域規劃、基礎設施規劃、社區(qū)規劃與實施等。

城(chéng)市層級落地雙碳，除了(le)基礎綠建參數數據庫之外，必須有地質、水(shuǐ)文、氣象、地形、地貌等專業化(huà)應用(yòng)級基礎大(dà)數據，以及基于此并與綠建體系相耦合的(de)計算(suàn)、仿真、分(fēn)析、決策、規劃、實施與調度等應用(yòng)技術準備。

【W-⑨】國家推動智能建造與建築工業化(huà)協同亟待發展颠覆式技術創新問題

國家大(dà)力推動各産業數字化(huà)轉型、發展内循環經濟、發展新基建，振興建設新農村(cūn)，推動智能建造與建築工業化(huà)協同發展等，對(duì)建築業生态技術創新，提出了(le)前所未有的(de)要求。

建築業作爲中國參與全球競争的(de)主要領域之一，需要科技創新形成核心競争力，建築業全面走向綠建+雙碳的(de)技術體系創新，是唯一發展之路。

項目拟解決科學問題

【S-①】基于BIM模型驅動的(de)集建築設計、施工與運維于一體的(de)協同技術科學問題。

【S-②】以建築結構和(hé)功能需求爲導向驅動的(de)高(gāo)品質綠色節能集成技術科學問題。

【S-③】面向建築全生命周期及關聯演變的(de)環境、人(rén)、設備智慧融合互動的(de)集成技術科學問題。

拟突破核心/共性/關鍵技術

【T-①】BIM驅動技術。

【T-②】前置設計技術。

【T-③】協同設計技術。

【T-④】增量設計技術。

【T-⑤】知識工業流水(shuǐ)線技術。

【T-⑥】标準組即插即用(yòng)技術。

項目目标、預期成果與考核指标表

（節略）

二、項目研究内容、研究方法及技術路線

（一）項目的(de)主要研究内容

關鍵科學問題之一：基于BIM模型驅動的(de)集建築設計、施工與運維于一體的(de)協同技術科學問題

本項關鍵科學問題：實現計算(suàn)機理(lǐ)解BIM模型與專業知識邏輯，構建以智能設計系統爲主導、機人(rén)交互參與爲支撐、實現建築結構+系統+綠建+施工+運維一體化(huà)前置設計，基于模型驅動建築工廠智能生産與施工，基于模型驅動綠建運維體系，實現建造全生命周期落地雙碳。

拟實現關鍵技術：融合雙碳綠建基礎設計理(lǐ)論方法；融合雙碳綠建邏輯設計方法；建築知識設計工業流水(shuǐ)線設計技術；分(fēn)布式增量綠建參數數據庫；建築系統技術與結構建構技術标準組即插即用(yòng)設計集成技術；裝配式生産、施工、運維、運行客戶功能需求等集成前置設計技術；集成建築專業知識邏輯的(de)BIM模型驅動建築全生命周期應用(yòng)技術；集成建築專業、結構與系統、功能空間各系統、施工流程、運行功能等協同技術；适應建築專業、結構、系統與功能等變化(huà)的(de)增量化(huà)技術。

研究内容之一：融合雙碳綠建基礎設計理(lǐ)論方法研究

①綠建設計新理(lǐ)論準則及原理(lǐ)研究：建築雙碳落地帶給綠建技術全新内涵與要求，比如綠建技術須在運維市場(chǎng)需求環節發揮碳中和(hé)作用(yòng)，建築所需能源技術成爲建築系統新成員(yuán)等，都帶來(lái)了(le)綠建設計理(lǐ)論準則及原理(lǐ)的(de)創新需求。

②綠建典型創新設計邏輯方法研究：綠建前置設計、綠建設計-施工-運維一體化(huà)等，帶給了(le)綠建設計技術邏輯體系的(de)創新研究内容。

③建築知識設計工業流水(shuǐ)線增量設計技術研究：研究計算(suàn)機可(kě)理(lǐ)解模型的(de)機機交互爲主導+機人(rén)交互爲支撐的(de)分(fēn)布式流水(shuǐ)線增量設計技術體系，實現主流設計技術——以設計師協同主導+人(rén)機輔助設計，無法解決建築設計涵蓋建築系統、綠建、裝配式建築、施工與運維等的(de)全面前置化(huà)設計，以及工廠生産-施工-運維全過程動态修複設計等的(de)痛點問題。

研究内容之二：典型綠建前置設計标準體系研究

①典型建築子類标準組前置設計方法研究：針對(duì)建築設計場(chǎng)景條件标準體系、建築功能标準體系、建築系統标準體系等對(duì)分(fēn)類建築前置設計的(de)标準化(huà)影(yǐng)響等，開展範式與方法研究。

②典型建築綠建标準組前置設計方法研究：針對(duì)不同綠建所在場(chǎng)景條件标準體系、綠建聯動标準體系、綠建與結構關聯标準體系等對(duì)分(fēn)類綠建技術前置設計的(de)标準化(huà)影(yǐng)響等，開展範式與方法研究。

研究内容之三：高(gāo)品質綠色建築參數标準體系研究

系統開展建築融合雙碳戰略的(de)綠建設計參數體系标準化(huà)研究。

研究内容之四：高(gāo)品質綠色建築參數實驗性與驗證性數據庫建設研究

圖2.1-1

選取嚴寒、寒冷(lěng)、夏熱(rè)冬冷(lěng)、夏熱(rè)冬暖、溫和(hé)五個(gè)典型氣候區(qū)域，開展圖示中5個(gè)高(gāo)品質綠色建築參數實驗性與驗證性數據庫建設工作。

研究内容之五：基于BIM模型驅動的(de)高(gāo)品質綠色建築多(duō)專業智慧協同平台研究

研發集成項目管理(lǐ)、設計、施工、運維一體化(huà)的(de)多(duō)專業智慧協同平台：采用(yòng)自主核心技術框架——I3D雙螺旋進化(huà)智能體技術，構建以BIM智能系統機機交互爲主體，專業邊端系統機人(rén)交互爲支撐的(de)智能協同設計平台；協同平台實現建築結構+建築系統+綠色建築+施工邏輯+運行邏輯等的(de)前置設計與協同設計；協同平台支撐BIM模型驅動工程項目管理(lǐ)智能化(huà)、施工設備運行智能化(huà)；協同平台支持BIM模型與三維地質矢量模型、三維地表矢量模型、三維水(shuǐ)文模型、三維微氣象模型等實現拓撲一緻集成。

研究内容之六：增量綠建參數數據庫系統開發

建設可(kě)分(fēn)布式增量化(huà)擴展的(de)、支撐綠建系統化(huà)前置設計的(de)綠建參數數據庫。

研究内容之七：三維BIM支撐設計平台開發

研發一款三維BIM輕量化(huà)平台：針對(duì)三維BIM正向設計過程中BIM模型，實現設計、施工與運維中參數機人(rén)交互輸入、輕量化(huà)應用(yòng)與管理(lǐ)；支持導入大(dà)數據量的(de)REVIT格式BIM模型，實現輕量化(huà)應用(yòng)與管理(lǐ)；所實現典型輕量化(huà)應用(yòng)：二維圖紙、概預算(suàn)成果及關聯模型、數字成果報告以及工業視頻(pín)等。

關鍵科學問題之二：以建築結構和(hé)功能需求爲導向驅動的(de)高(gāo)品質綠色節能集成技術科學問題

本項關鍵科學問題：結合不同區(qū)域特點，以運維雙碳落地爲根本，實現本土長(cháng)壽低碳的(de)建築結構+系統+綠建+施工與高(gāo)品質需求之間優化(huà)組合，形成系列成套技術及範式，實現因地制宜的(de)産業化(huà)應用(yòng)。

拟實現關鍵技術：裝配式生産、施工、運維、運行客戶功能需求等集成前置設計技術；集成建築專業、結構與系統、功能空間各系統、施工流程、運行功能等協同技術；建築系統技術與結構建構技術标準組即插即用(yòng)設計集成技術；典型可(kě)集成應用(yòng)高(gāo)品質綠建關鍵技術；綠建成套技術标準創建範式技術；典型綠建成套應用(yòng)設計技術标準研究；建築建構成套技術标準創建範式技術；典型本土長(cháng)壽低碳建築建構成套關鍵技術；設計-建造-運維示範工程标準化(huà)建設範式技術；以及典型可(kě)集成應用(yòng)高(gāo)品質綠建關鍵技術。

研究内容之八：典型可(kě)集成應用(yòng)高(gāo)品質綠建關鍵技術研究（節略）

研究内容之九：綠建成套技術标準創建範式研究

綠建技術應用(yòng)的(de)實質是組合優化(huà)成套技術的(de)應用(yòng)，面向綠建雙碳融合發展需求，開展綠建技術組合優化(huà)成套構成範式技術體系的(de)研究。

研究内容之十：典型綠建成套應用(yòng)設計技術标準研究（節略）

研究内容之十一：建築建構成套技術标準創建範式研究

施工工業化(huà)的(de)實質是建構組合優化(huà)成套技術的(de)應用(yòng)，面向綠建雙碳融合發展需求，開展建構技術組合優化(huà)成套構成範式技術體系的(de)研究。

研究内容之十二：典型本土長(cháng)壽低碳建築建構成套關鍵技術研究（節略）

研究内容之十三：設計-建造-運維示範工程标準化(huà)建設範式研究

設計-建造-運維一體化(huà)實質是基于前置設計+成套建構技術+成套綠建技術+成套裝配式建築+成套施工工藝+成套功能需求運維框架等的(de)體系标準化(huà)應用(yòng)，面向綠建雙碳融合發展需求，開展設計-建造-運維示範工程标準化(huà)建設構成範式技術體系研究。

關鍵科學問題之三：面向建築全生命周期及關聯演變的(de)環境、人(rén)、設備智慧融合互動的(de)集成技術科學問題

本項關鍵科學問題解決：實現區(qū)域背景模型智能化(huà)動态建模并與BIM模型有機融合，實現建築面向整體城(chéng)市協同落地雙碳與高(gāo)品質綠色，面向建築運維需求、環境變化(huà)協同落地雙碳；建立基于局部城(chéng)市空間環境與建築耦合影(yǐng)響綠建及雙碳落地設計參數的(de)響應規律、調控機制、影(yǐng)響機制；這(zhè)也(yě)是基于整體城(chéng)市層面針對(duì)第一、二科學問題的(de)深化(huà)。

拟實現關鍵技術：基于環境、建築物(wù)及需求協同的(de)城(chéng)市級綠建政策制度及規劃設計技術；城(chéng)市級環境+人(rén)+建築空間互動影(yǐng)響綠建設計參數建立技術；建立局地氣候特征—建築運行碳評估模型；基于建築界面建築能耗模拟分(fēn)析模型的(de)建築界面材料與構造節能潛能預測評估技術；被動式綠建場(chǎng)地設計中基于道樹場(chǎng)景風熱(rè)濕耦合非穩态微氣候模型的(de)道樹形态參數化(huà)評估與優化(huà)技術。

研究内容之十四：城(chéng)市環境+人(rén)+建築空間互動影(yǐng)響綠建設計參數模型研究

針對(duì)建築與所處區(qū)域的(de)氣候、通(tōng)風、道路、植物(wù)等風熱(rè)效應等對(duì)綠建的(de)互動影(yǐng)響，開展圖示中3個(gè)典型“綠建設計參數模型”研究工作。

圖2.1-5

研究内容之十五：

（二）項目拟采取的(de)研究方法

1、針對(duì)項目研究拟解決的(de)問題，拟采用(yòng)的(de)方法、原理(lǐ)、機理(lǐ)、算(suàn)法、模型等

智慧協同平台核心研究方法

知識活動過程邏輯模型

圖2.1-1 知識活動過程邏輯模型

人(rén)類知識活動過程：圍繞特定行業主題内容，基于軟硬件平台和(hé)預設知識規則、活動流程，群體人(rén)員(yuán)共同協作完成特定工作，形成預設要求的(de)知識成果。

人(rén)類知識活動過程實質是基于一套基礎性知識活動過程邏輯模型來(lái)實現流轉的(de)，包括四類子模型：知識規則模型——行業不斷發展的(de)規範參數模型，是知識活動過程遵循标準；個(gè)人(rén)常識經驗模型——個(gè)人(rén)參與行業知識活動過程，圍繞知識規則模型所形成的(de)經驗性知識，其質量因人(rén)而異；知識成果模型——行業知識活動過程參與者借助于軟硬件所形成的(de)可(kě)輸出模型，成果精度受限于平台系統；實例知識活動輸入模型——實例行業知識活動過程中所涉及到各種輸入參數模型，輸入條件随需求變化(huà)頻(pín)繁。

機機交互方法

機機交互原理(lǐ)：基于自主研發智能系統形成二種範式：一是自主智能系統驅動特定工具軟件，在驅動與被驅動系統（可(kě)以爲主流工具軟件）中互讀取、互操作彼此内存數據，并通(tōng)過外部配置參數，仿真人(rén)類操作工具由驅動軟件操控被驅動軟件完成系列工作；二是自主智能系統同時(shí)啓動多(duō)個(gè)獨立運行自主智能系統，這(zhè)些獨立運行系統完成各自功能操作，并通(tōng)過外部配置參數仿真人(rén)類群體協作實現各種批量任務。

機機交互，實質就是仿真人(rén)類操作工具軟件原理(lǐ)，通(tōng)過智能系統來(lái)自動完成人(rén)類知識活動過程中标準化(huà)人(rén)爲任務。

圖2.1-2 從人(rén)人(rén)互動+人(rén)機交互到機機交互+機人(rén)交互的(de)分(fēn)裂重構框架

機人(rén)交互方法

機人(rén)交互原理(lǐ)：人(rén)類知識活動過程總可(kě)分(fēn)離标準化(huà)任務與須人(rén)類參與非标準任務；智能系統，基于特定軟件界面框架與計算(suàn)機互動操作方式，引導人(rén)員(yuán)按照(zhào)流程與範式完成對(duì)應操作，并保證每步參與人(rén)形成的(de)知識工作結果，與知識活動過程的(de)知識規則模型+知識成果模型+實例知識活動輸入模型等相匹配。

機人(rén)交互原理(lǐ)與機機交互原理(lǐ)是融合使用(yòng)的(de)，與主流技術中人(rén)人(rén)交互+人(rén)機交互原理(lǐ)形成本質差異。

90••9•1範式原理(lǐ)

圖2.1-3 90·9·1範式原理(lǐ)框圖

人(rén)類知識活動過程基本邏輯：基于特定知識活動流程，各節點人(rén)員(yuán)接收到上遊傳遞的(de)知識成果模型和(hé)本節點實例知識活動輸入模型；基于個(gè)人(rén)常識經驗模型與掌握的(de)知識規則模型，充分(fēn)理(lǐ)解輸入的(de)知識成果模型+實例知識活動輸入模型；借助于軟硬件實施個(gè)人(rén)知識活動，生成新知識成果模型；所生成知識成果模型須盡可(kě)能體現知識規則模型，以便供下(xià)遊參與者理(lǐ)解并使用(yòng)。

在知識活動過程節點之間，會形成中間流轉知識成果模型，其中90%工作對(duì)應模型内容與知識規則模型本身無關，隻與知識活動參與者理(lǐ)解知識規則模型+實例知識活動輸入模型相關，即知識活動互動理(lǐ)解工作；9%工作對(duì)應模型内容是表達實例對(duì)應的(de)知識規則模型内容，即知識活動體現專業所需工作；1%工作對(duì)應模型内容是表達實例知識活動輸入模型，即知識活動體現實例内容所需工作。

90••9•1範式原理(lǐ)：針對(duì)知識活動過程，抽象出每個(gè)流程節點上實質流轉的(de)知識規則模型内容+關聯實例知識活動輸入模型；将各節點人(rén)員(yuán)的(de)知識活動分(fēn)爲标準化(huà)任務與非标準任務；标準化(huà)任務用(yòng)智能系統的(de)機機交互代替，非标準任務用(yòng)智能系統引導的(de)機人(rén)交互實現，确保機人(rén)内容與知識成果模型相匹配；在整個(gè)知識活動過程，确保相同參數隻需一次機人(rén)交互實現。

90••9•1範式最終形成：90%知識活動互動理(lǐ)解所需工作，由于無需人(rén)人(rén)協同中間過程而不存在了(le)；9%知識活動體現專業内容所需工作，隻需做(zuò)1次且邊際成本爲零，針對(duì)具體實例項目工作量可(kě)忽略；1%知識活動體現實例所需工作，是實例項目主要工作内容所在；顯然，該知識活動實現比主流技術具備提升50倍效率潛能。

基于90••9•1範式及專業技術體系與軟件平台技術體系，就可(kě)以打造滿足90••9•1範式的(de)知識活動生産技術體系，形成比主流技術提升50倍效率功能。

模型驅動原理(lǐ)

模型驅動原理(lǐ)：人(rén)類任何知識活動過程都對(duì)應一個(gè)知識活動過程邏輯模型，該邏輯模型一旦形成完整拓撲描述模型，即完整的(de)知識規則模型+知識成果模型+實例知識活動輸入模型，則構成計算(suàn)機理(lǐ)解模型；智能系統基于計算(suàn)機理(lǐ)解模型實現三類自主工作：驅動特定軟件系統實現機機交互操作、機人(rén)交互引導參與人(rén)完成精準創造性工作、驅動特定設備自動化(huà)完成相關任務。

模型驅動原理(lǐ)與主流技術數據驅動、規則驅動有著(zhe)本質差異，後者仍然脫離不了(le)人(rén)主導的(de)知識活動體系。

BIM模型驅動：建築全生命周期與全專業體系對(duì)應全面知識活動過程的(de)模型整體——BIM模型，遵循模型驅動原理(lǐ)。

圖2.1-4 供人(rén)與計算(suàn)機共享理(lǐ)解的(de)建築體系底層邏輯

輕量化(huà)應用(yòng)方法

任何知識活動過程模型，包含各節點流轉的(de)知識規則模型+知識成果模型+實例知識活動輸入模型，以及各種需求知識成果模型；該模型整體結構超級複雜(zá)、數據量巨大(dà)且高(gāo)度非結構化(huà)；每次應用(yòng)使用(yòng)該模型，會調用(yòng)大(dà)量不相關數據，導緻應用(yòng)效率與性能極大(dà)降低。

任何知識活動過程模型應用(yòng)，實質隻是針對(duì)局部場(chǎng)景的(de)小數據應用(yòng)；每次應用(yòng)所需小數據如被精準調用(yòng)，則可(kě)實現快(kuài)速高(gāo)性能應用(yòng)；人(rén)類日常思維就是遵循類似機理(lǐ)。

輕量化(huà)應用(yòng)方法：就是針對(duì)知識活動過程模型中的(de)知識規則模型+知識成果模型+實例知識活動輸入模型，針對(duì)任意需求，通(tōng)過智能系統，預先生成對(duì)應類小數據模型，或動态按需生成對(duì)應小數據模型，快(kuài)速高(gāo)效滿足各種應用(yòng)需求。

圖2.2-5

圖2.2-6 輕量化(huà)應用(yòng)方法邏輯框架

2、項目研究方法（技術路線）的(de)可(kě)行性、先進性分(fēn)析

項目技術實施主線

①以既有“0→1”颠覆性技術創新爲核心基礎。

②整合主流綠建、建構及雙碳等技術創新體系并開展集成創新。

③高(gāo)品質綠建産業化(huà)技術的(de)增量化(huà)标準範式建設與示範工程建設并舉。

④以“基于BIM模型驅動的(de)高(gāo)品質綠色建築多(duō)專業智慧協同平台”爲項目中心研發工作，推動本項目各項研發工作開展。

項目技術路線

圖2.2-7 項目技術路線框圖

①以自主颠覆性技術創新成果——《智能建造4.0控制性技術及原型系統驗證研究》，爲本項目核心内容——雙碳綠建基礎設計理(lǐ)論方法、典型綠建前置設計标準體系、建築知識設計工業流水(shuǐ)線設計技術、基于BIM模型驅動的(de)高(gāo)品質綠色建築多(duō)專業智慧協同平台研究等，奠定關鍵技術基礎。

②開展雙碳戰略下(xià)的(de)典型高(gāo)品質綠色建築專業領域的(de)理(lǐ)論、方法、标準、流程、範式研究，形成本項目實施理(lǐ)論與技術基礎。

③從高(gāo)品質綠色建築示範應用(yòng)出發，研發系列典型且具有成套匹配性的(de)關鍵綠建技術和(hé)建構技術，形成本項目所針對(duì)綠建技術的(de)基本内容。

④以一體化(huà)BIM技術全面深度整合相關典型建築專業、綠建與建構技術等，進行集成創新，形成相應技術範式與成套技術，形成本項目示範建設的(de)支撐性内容。

⑤以核心支撐軟件系統開發和(hé)參數數據庫建設等，作爲項目研發抓手，形成産業化(huà)應用(yòng)支撐技術産品。

⑥部分(fēn)綠建技術創新理(lǐ)論開展分(fēn)析研究，作爲項目研發理(lǐ)論驗證支撐。

⑦以項目研發技術應用(yòng)于典型協同工程示範建設，作爲項目研發實踐檢驗支撐。

項目關鍵技術

在項目實施過程中形成六大(dà)關鍵基礎技術： BIM驅動技術；前置設計技術；協同設計技術；增量設計技術；知識工業流水(shuǐ)線技術；标準組即插即用(yòng)技術。

在項目實施過程中形成系列關鍵應用(yòng)技術，基本體現了(le)本項目——高(gāo)品質綠色建築設計方法與智慧協同平台，作爲國家級揭榜挂帥項目，承擔技術創新使命所應有實現的(de)關鍵性功能，部分(fēn)典型關鍵應用(yòng)技術包括圖示中類型（在此不包含相關綠建類關鍵技術）：

圖2.2-8

項目技術先進性

本項目目标及技術框架，緊緊圍繞四個(gè)層面深入展開：建築業雙碳戰略落地，綠建産業化(huà)技術價值化(huà)應用(yòng)、建築産業内卷化(huà)困境破局，以及國家推動數字化(huà)轉型、智能建造與建築工業化(huà)協同發展；這(zhè)充分(fēn)說明(míng)本項目研發目标與内容，緊跟國家戰略發展需求，定位精準全面。

本項目核心基礎性技術——《智能建造4.0控制性技術及原型系統驗證研究》，曆經二十多(duō)年自主研發并厚積薄發，在2021年中國首屆颠覆性技術創新大(dà)賽中獲獎；基于該核心技術的(de)本項目關鍵技術指标——高(gāo)品質綠色建築多(duō)專業智慧協同平台設計效率，将比主流設計技術提升50倍，遠(yuǎn)超世界主流AI技術應用(yòng)設計領域<20%的(de)提升水(shuǐ)平；這(zhè)都充分(fēn)說明(míng)本項目自主研發成果，将處于世界領先水(shuǐ)平。

圖2.2-9 項目技術先進性邏輯框架

架

項目技術可(kě)行性

圖2.2-10 項目技術可(kě)行性邏輯框

①項目技術原理(lǐ)可(kě)行：

關鍵科學問題之一——基于BIM模型驅動的(de)集建築設計、施工與運維于一體的(de)協同技術科學問題，基于BIM模型驅動的(de)高(gāo)品質綠色建築多(duō)專業智慧協同平台核心研究，以及項目關鍵技術中六大(dà)關鍵基礎技術與系列典型關鍵應用(yòng)技術，所拟采用(yòng)的(de)方法、原理(lǐ)、機理(lǐ)、算(suàn)法、模型，涵蓋知識活動過程邏輯模型、機機交互方法、機人(rén)交互方法、90••9•1範式原理(lǐ)、模型驅動原理(lǐ)、輕量化(huà)應用(yòng)方法六大(dà)體系。

這(zhè)六大(dà)原理(lǐ)體系本身是一套一體化(huà)技術邏輯體系，是針對(duì)人(rén)類知識活動過程的(de)基本抽象，并按計算(suàn)機能理(lǐ)解邏輯，構建實現技術體系；形成一套與主流AI不一緻的(de)技術範式——I3D雙螺旋進化(huà)智能體引擎技術；當前該技術已經完成底層技術驗證，正處在相關樣闆領域的(de)産業化(huà)應用(yòng)調試中。

②項目技術邏輯可(kě)行：

1）完成的(de)“0→1”颠覆性技術創新成果，已實現本項目以下(xià)工作基礎：

實現了(le)本項目原理(lǐ)級與底層算(suàn)法的(de)創新；研究了(le)項目基礎技術框架；研究了(le)本項目涉及建築行業底層邏輯；研究了(le)建築技術體系複雜(zá)變化(huà)條件下(xià)的(de)模型與平台的(de)增量實現框架；項目核心研發内容——“基于BIM模型驅動的(de)高(gāo)品質綠色建築多(duō)專業智慧協同平台”的(de)主體系統框架已開發到位。

2）“1→2”的(de)揭榜挂帥創新所需實現的(de)研究原理(lǐ)、邏輯、流程、支撐技術等内容完整、清晰：

研究單項綠建技術即插即用(yòng)的(de)标準技術範式；研究綠建及建構技術等的(de)成套标準技術範式；研究建築典型分(fēn)區(qū)綠建設計參數庫；研究項目三大(dà)關鍵軟件平台；研究典型綠建成套技術；研究典型建構成套技術；實施集設計、施工、運維一體化(huà)示範工程建設。

3）爲“2→3→N”的(de)産業化(huà)應用(yòng)推廣進行了(le)技術準備：

綠色建築技術自身層面已經開展了(le)持續二十多(duō)年的(de)研究，取得(de)了(le)大(dà)量基礎性、關鍵性成果，當前相關核心工作，則正是如何開展綠建成套優化(huà)技術體系的(de)研究，這(zhè)也(yě)是本項目相關研究任務項的(de)核心内容。

在示範工程實施中，按照(zhào)對(duì)應标準範式，應用(yòng)BIM驅動的(de)機人(rén)交互參與模式，動态形成增量化(huà)整體系統的(de)完善。

基于示範工程基礎上的(de)産業化(huà)應用(yòng)，按照(zhào)對(duì)應标準範式，應用(yòng)BIM驅動的(de)機人(rén)交互參與模式，動态形成增量化(huà)整體系統的(de)完善。

③項目技術落地可(kě)行：

項目各技術實施點，都是由有充分(fēn)研究基礎的(de)行業中先進技術研發者來(lái)參與落地的(de)，項目技術實施可(kě)落地。

三、課題分(fēn)解方案

（一）課題分(fēn)解情況

首先，基于項目研發針對(duì)問題和(hé)需求所提出科學問題的(de)解決出發，對(duì)研究内容進行分(fēn)解，形成項目研究目标與任務。

目标一：基于BIM模型驅動的(de)集建築設計、施工與運維于一體的(de)協同技術科學問題解決；主要涉及到總體理(lǐ)論研究、參數體系、軟件技術體系研究，包含7項研究任務。

①融合雙碳綠建基礎設計理(lǐ)論方法研究——從設計原理(lǐ)、設計技術邏輯、增量設計技術三個(gè)子項層面開展颠覆性基礎理(lǐ)論創新研究。

②典型綠建前置設計标準體系研究——是各類設計項或成套設計項建立設計技術标準的(de)基礎。

③高(gāo)品質綠色建築參數标準體系研究——是高(gāo)品質綠色建築參數實驗性與驗證性數據庫建設的(de)基礎。

④高(gāo)品質綠色建築參數實驗性與驗證性數據庫建設研究——是高(gāo)品質綠色建築設計的(de)參數支撐體系，分(fēn)五個(gè)典型氣候區(qū)進行參數建設。

⑤基于BIM模型驅動的(de)高(gāo)品質綠色建築多(duō)專業智慧協同平台研究——是高(gāo)品質綠色建築設計、施工、運維的(de)核心控制性成果。

⑥增量綠建參數數據庫系統開發——是滿足綠建參數數據庫内容動态變化(huà)所需的(de)分(fēn)布式增量擴展的(de)支撐性技術。

⑦三維BIM支撐設計平台開發——是高(gāo)品質綠色建築協同設計中設計師使用(yòng)的(de)邊端軟件系統和(hé)設計成果使用(yòng)輕量化(huà)邊端軟件系統。

目标二：以建築結構和(hé)功能需求爲導向驅動的(de)高(gāo)品質綠色節能集成技術科學問題解決；主要涉及綠建成套、建構成套技術、示範實施技術标準研究，包含6項研究任務。

⑧典型可(kě)集成應用(yòng)高(gāo)品質綠建關鍵技術研究——針對(duì)典型關鍵性綠建技術開展創新研究，并确保所研究綠建技術，能按照(zhào)本項目整體技術範式，實現可(kě)集成創新，爲成套技術打造奠定基礎；共設十一個(gè)典型關鍵性綠建技術研究項。

⑨綠建成套技術标準創建範式研究——研究各類綠建技術在設計、施工、運維過程中的(de)典型特征、規律、節點、流程、接口與模型等，爲成套綠建技術标準，建立技術範式，是任務研究項⑩的(de)技術基礎。

⑩典型綠建成套應用(yòng)設計技術标準研究——選取典型建築門類，研究對(duì)應的(de)成套綠建技術，是後續成套技術前置設計的(de)技術基礎；共設七個(gè)典型技術研究項。

⑾建築建構成套技術标準創建範式研究——研究各類建構技術在設計、施工、運維過程中的(de)典型特征、規律、節點、流程、接口與模型等，爲成套建構技術标準，建立技術範式，是任務研究項⑿的(de)技術基礎。

⑿典型本土長(cháng)壽低碳建築建構成套關鍵技術研究——選取本土化(huà)、長(cháng)壽化(huà)、低碳化(huà)的(de)典型建構技術，研究對(duì)應的(de)成套建構技術，是後續成套技術前置設計的(de)技術基礎；共設三個(gè)典型技術研究項。

⒀設計-建造-運維示範工程标準化(huà)建設範式研究——以施工實施爲立足點，融合設計與運維需求，研究設計-建造-運維示範工程實施的(de)标準化(huà)範式，是示範工程實施的(de)基礎。

目标三：面向建築全生命周期及關聯演變的(de)環境、人(rén)、設備智慧融合互動的(de)集成技術科學問題。主要涉及參數模型、整體建構邏輯的(de)研究，包含2項研究内容。

⒁城(chéng)市環境+人(rén)+建築空間互動影(yǐng)響綠建設計參數模型研究——精準研究微環境、建築與人(rén)需求之間的(de)耦合作用(yòng)及對(duì)綠建設計影(yǐng)響，并爲對(duì)應綠建設計參數提供技術支撐。

⒂基于環境、建築物(wù)及需求協同的(de)城(chéng)市級綠建政策制度及規劃設計方法研究——針對(duì)城(chéng)市級自然環境、社會經濟、政治、人(rén)文等各方面大(dà)尺度視角的(de)宏觀研究，爲綠建與雙碳落地的(de)政策導向提供理(lǐ)論及技術支持。

其次，在任務分(fēn)解之後，按照(zhào)技術特點和(hé)可(kě)實施性，根據項目指南(nán)的(de)整體要求，從設計理(lǐ)論、建築系統、建築建構、軟件平台、示範工程五個(gè)維度，層層遞進構建項目任務的(de)實施體系。

①設計理(lǐ)論體系研究課題設計——基于BIM模型驅動的(de)高(gāo)品質綠色建築本土化(huà)設計理(lǐ)論體系、産品及參數數據庫研究：以問題一的(de)研究内容之一+之二+之三+之四，以及問題三的(de)研究内容之十四+之十五爲目标，開展基礎理(lǐ)論層面的(de)課題研究。

②建築系統技術體系研究課題設計——基于BIM模型驅動的(de)融彙本土文化(huà)、技術與材料的(de)高(gāo)品質綠色建築關鍵技術研究：以問題二的(de)研究内容之八+之九+之十爲目标，開展綠建技術相關内容的(de)課題研究，爲快(kuài)速打造增量化(huà)的(de)成套綠建技術體系，并協同應用(yòng)于建築整體以及設計、施工、運維全過程奠定技術基礎。

③建築建構技術體系研究課題設計——基于BIM模型驅動的(de)本土化(huà)、長(cháng)壽化(huà)、低碳化(huà)的(de)建構技術研究：以問題三的(de)研究内容之十一+之十二爲目标，開展建構技術相關内容的(de)課題研究，爲快(kuài)速打造增量化(huà)的(de)成套建構技術體系，并協同應用(yòng)于建築整體以及設計、施工、運維全過程奠定技術基礎。

④軟件平台技術體系開發課題設計——基于BIM模型驅動的(de)高(gāo)品質綠色建築多(duō)專業智慧協同平台研究：以問題一的(de)研究内容之五+之六+之七爲目标，研發相應軟件平台，是本項目的(de)核心控制性技術，是設計、施工、運維全過程協同的(de)關鍵性支撐技術。

⑤示範工程實施體系研究課題設計——基于BIM模型驅動的(de)集設計、建造與運維一體化(huà)協同應用(yòng)工程示範研究：以問題二的(de)研究内容之十三爲目标，選定五個(gè)典型示範工程，開展“設計—建造—運維”協同示範建設。

圖3.1-1

（二）各課題内容

課題1：基于BIM模型驅動的(de)高(gāo)品質綠色建築本土化(huà)設計理(lǐ)論體系、産品及參數數據庫研究

主要研究内容

①融合雙碳綠建基礎設計理(lǐ)論方法研究

①-1綠建設計新理(lǐ)論準則及原理(lǐ)研究

以綠建融合雙碳以及綠建設計、施工與運維一體化(huà)等爲背景，針對(duì)綠建技術、施工邏輯、裝配式工廠、運維功能需求等的(de)前置設計，雙碳戰略與高(gāo)品質綠建整體、建築結構、建築系統、建築能源供給系統、綠建運維人(rén)居環境功能需求體系相結合等，基于BIM模型驅動邏輯研究綠建設計新理(lǐ)論準則與原理(lǐ)。

①-2綠建典型創新設計邏輯方法研究

以“①-1綠建設計新理(lǐ)論準則及原理(lǐ)研究”成果爲基礎，從智設系統的(de)機機交互設計與機人(rén)交互設計、BIM模型驅動設計、建築标準組增量前置設計、運維需求融合雙碳驅動設計、關聯群體建築融合雙碳協同設計等環節，基于BIM模型驅動邏輯開展相應設計方法體系的(de)研究。

①-3建築知識設計工業流水(shuǐ)線增量設計技術研究

研發雲端系統與邊端系統協同技術；雲端系統與邊端系統功能實現标準化(huà)機機交互功能+機人(rén)交互功能框架分(fēn)布式組合技術；設計過程人(rén)參與體系實現雲端系統與邊端系統的(de)機人(rén)交互操作模式化(huà)技術。

實現建築設計、結構設計、系統設計、綠建設計、施工深化(huà)設計、運維需求設計、雙碳融合設計内容的(de)任務單元化(huà)與崗位節點化(huà)，并與分(fēn)布式流程化(huà)的(de)雲端系統與邊端系統體系有機關聯，形成一整套分(fēn)布式的(de)崗位節點+雲端系統+邊端系統互響應的(de)工業化(huà)流水(shuǐ)線設計網；擴展建築設計新内容時(shí)，按照(zhào)特定範式增量接入既有工業化(huà)流水(shuǐ)線設計網（類似電器動态接入電網），無需改變工業化(huà)流水(shuǐ)線設計網底層框架。

②城(chéng)市環境+人(rén)+建築空間互動影(yǐng)響綠建設計參數模型研究

②-1高(gāo)密度局地空間熱(rè)島效應綠建設計參數模型及碳指标評價方法研究

結合局地氣候區(qū)和(hé)局地通(tōng)風區(qū)模型，量化(huà)高(gāo)密度局地城(chéng)市空間熱(rè)島效應，探究局地空間形态對(duì)局地風熱(rè)環境的(de)影(yǐng)響規律；耦合局地空間形态與熱(rè)島效應，探究建築運行碳的(de)響應規律，建立局地空間形态—建築運行碳評估模型，預測局地空間形态對(duì)建築運行碳變化(huà)；根據綠建設計方案要求，以熱(rè)島效應強度和(hé)建築運行碳爲評價指标，實現綠建場(chǎng)地空間形态特征優化(huà)。

②-2建築界面熱(rè)效應綠建設計參數模型及評價方法研究

考慮外圍護綠化(huà)、冷(lěng)卻材料、圍護構造等手段，探究建築界面對(duì)表皮輻射、反射、蒸散、隔熱(rè)對(duì)熱(rè)質傳遞過程的(de)調控機制，建立建築界面材料熱(rè)效應模型；耦合建築能耗模拟分(fēn)析軟件，量化(huà)分(fēn)析建築界面材料對(duì)室外微氣候—室内溫度—建築能耗的(de)動态影(yǐng)響，實現綠建案例氣候背景與局地氣候條件下(xià)，優化(huà)選擇建築界面材料與構造，完善綠建設計方法。

②-3城(chéng)市行道樹熱(rè)環境效應綠建設計參數模型及評價方法研究

探究行道樹對(duì)綠建道路界面風、熱(rè)、濕環境的(de)作用(yòng)機制，建立行道樹對(duì)綠建道路界面風、熱(rè)、濕環境調控模型，精确評估行道樹對(duì)綠建道路界面的(de)微氣候特征，支撐被動式綠建場(chǎng)地優化(huà)設計方法。

③基于環境、建築物(wù)及需求協同的(de)城(chéng)市級綠建政策制度及規劃設計方法研究

針對(duì)城(chéng)市整體雙碳落地，研究城(chéng)市雙碳關聯資源禀賦的(de)量化(huà)，研究雙碳戰略對(duì)國土空間規劃、區(qū)域規劃、基礎設施規劃、社區(qū)規劃等影(yǐng)響模式及綠建政策；研究城(chéng)市功能區(qū)間的(de)綜合碳平衡範式及綠建政策；研究不同區(qū)域的(de)配電系統+城(chéng)市基礎設施間落地雙碳的(de)相互轉換模式及綠建政策；形成雙碳戰略下(xià)的(de)規劃設計方法等。

④典型綠建前置設計标準體系研究

④-1典型建築子類标準組前置設計方法研究

針對(duì)建築領域典型門類——醫院建築、辦公建築、展覽建築、住宅建築、教育建築、酒店(diàn)建築、工業建築所對(duì)應的(de)建築設計、結構設計、系統設計、綠建設計、施工深化(huà)設計、運維需求設計、雙碳融合設計特點，基于BIM模型驅動邏輯開展前置設計标準體系研究，爲增量化(huà)接入工業化(huà)流水(shuǐ)線設計網體系奠定基礎。

前置設計标準體系建設包括三類：建築設計場(chǎng)景條件标準體系，包括地質、地形、地貌、水(shuǐ)文、氣象以及周邊建築物(wù)等的(de)相關内容；建築功能标準體系，包括從單體建築物(wù)，到建築物(wù)功能房(fáng)間、功能套間、功能通(tōng)道、功能單元、功能樓層、功能外牆、功能屋頂、功能地下(xià)室等功能空間等的(de)相關内容；建築系統标準體系，包括從建築給水(shuǐ)系統、排水(shuǐ)系統、采暖系統、燃氣系統、通(tōng)風系統、空調系統、強電系統、弱電系統、消防系統，到綠建新技術等的(de)相關内容。

④-2典型建築綠建标準組前置設計方法研究

基于BIM模型驅動邏輯，以“①融合雙碳綠建基礎設計理(lǐ)論方法研究”、“④-1典型建築子類标準組前置設計方法研究”的(de)相關成果爲基礎，針對(duì)綠建各子項技術的(de)自身技術原理(lǐ)、特點，以及與上下(xià)遊關聯綠建技術的(de)連接需求及相互影(yǐng)響、與所處建築結構空間的(de)定位、連接及相互影(yǐng)響等，基于BIM模型驅動邏輯開展标準化(huà)體系實現方法研究。

并以可(kě)回收裝配式建築标準組、氫能熱(rè)電聯供标準組、錯峰電力儲能标準組、建築能量轉換系統标準組、建築發電系統标準組、地熱(rè)能量交換标準組、低碳品質鮮風系統标準組、電鍋爐儲熱(rè)标準組、被動技術标準組、空間功能轉換标準組、建築全周期綠建參檢監大(dà)數據标準組等典型綠建技術爲例，研制對(duì)應建築标準組的(de)前置設計技術标準成果。

⑤高(gāo)品質綠色建築參數标準體系研究

研究綠建參數建設範式：綠建設計參數既包括主體建築設計參數和(hé)綠建設計參數，還(hái)包括綠建雙碳融合之後與地質、地理(lǐ)、氣象、自然資源、人(rén)文、經濟、社會等相關類參數；同時(shí)随著(zhe)雙碳落地加快(kuài)，綠建參數體系會快(kuài)速變化(huà)與增長(cháng)；基于BIM模型驅動邏輯針對(duì)此開展系統化(huà)的(de)範式研究。

⑥高(gāo)品質綠色建築參數實驗性與驗證性數據庫建設研究

針對(duì)嚴寒、寒冷(lěng)、夏熱(rè)冬冷(lěng)、夏熱(rè)冬暖、溫和(hé)五個(gè)典型氣候區(qū)，研建高(gāo)品質綠色建築實驗性與驗證性數據庫，内容對(duì)應圖示中五個(gè)典型數據庫。

圖3.2-1

綠建設計參數庫建設包括三個(gè)階段：

第一階段建庫工作：以“⑤高(gāo)品質綠色建築參數标準體系研究”中相關綠建參數建設範式研究内容爲參考，針對(duì)以上五個(gè)區(qū)域，分(fēn)别系統開展融合雙碳的(de)綜合綠建參數庫全部細化(huà)内容項研究。

第二階段建庫工作：基于第一階段建庫工作基礎，按照(zhào)“⒀增量綠建參數數據庫系統開發”中約定的(de)建庫要求，進行各種參數的(de)采集、收集，以及分(fēn)類預處理(lǐ)和(hé)建模工作。

第三階段建庫工作：基于第二階段建庫工作基礎，按照(zhào)“⒀增量綠建參數數據庫系統開發”中研發的(de)綠建參數智能入庫機人(rén)交互邊端軟件系統，實現動态化(huà)、社會化(huà)的(de)分(fēn)布式增量化(huà)參數入庫，最終打造可(kě)以支持産業化(huà)應用(yòng)的(de)高(gāo)品質綠色建築實驗性與驗證性數據庫。

拟參與解決的(de)重大(dà)科學問題

本課題涉及預定兩大(dà)科學問題的(de)解決：基于BIM模型驅動的(de)集建築設計、施工與運維于一體的(de)協同技術科學問題；面向建築全生命周期及關聯演變的(de)環境、人(rén)、設備智慧融合互動的(de)集成技術科學問題。

拟解決的(de)關鍵技術

本課題涉及預定八項關鍵技術的(de)實現：融合雙碳綠建基礎設計理(lǐ)論方法；融合雙碳綠建邏輯設計方法；建築知識設計工業流水(shuǐ)線設計技術；适應建築專業、結構、系統與功能等變化(huà)與增加的(de)增量化(huà)技術；建築系統技術與結構建構技術标準組即插即用(yòng)設計集成技術；裝配式生産、施工、運維、運行客戶功能需求等集成前置設計技術；基于環境、建築物(wù)及需求協同的(de)城(chéng)市級綠建政策制度及規劃設計理(lǐ)論方法；城(chéng)市級環境+人(rén)+建築空間互動影(yǐng)響綠建設計參數建立技術。

課題2：基于BIM模型驅動的(de)融彙本土文化(huà)、技術與材料的(de)高(gāo)品質綠色建築關鍵技術研究

（節略）

課題3：基于BIM模型驅動的(de)本土化(huà)、長(cháng)壽化(huà)、低碳化(huà)的(de)建構技術研究

主要研究内容：

⑩建築建構成套技術标準創建範式研究

以BIM平台爲牽引，構建施工工藝+施工設備+施工構件+施工主材的(de)增量标準化(huà)實施技術範式，形成增量應用(yòng)技術；在此基礎上集成建築系統成套标準技術、綠建成套标準技術，進而協同裝配式工廠生産成套标準技術、物(wù)流倉儲成套标準技術；整體實現多(duō)專業、多(duō)環節、多(duō)過程、多(duō)要求的(de)協同管理(lǐ)技術，促成各成套技術體系的(de)統一化(huà)、标準化(huà)，加強各結構體系、系統體系的(de)兼容性，滿足各種構件性能要求、加強多(duō)專業協同作業能力、提升多(duō)過程控制水(shuǐ)平、實現多(duō)環節無差錯流轉，實現設計—生産—施工—運維多(duō)階段性能檢驗與快(kuài)速檢修。

本土長(cháng)壽低碳建構技術适應條件标準

針對(duì)本土長(cháng)壽低碳建構技術體系，研發對(duì)應适應條件标準的(de)建立範式：研究本土長(cháng)壽低碳建構技術所對(duì)應的(de)區(qū)域氣候适應條件标準、區(qū)域産業市場(chǎng)資源可(kě)持續供給适應條件标準、建築類型适應條件标準、建築功能空間适應條件标準和(hé)建築部件應用(yòng)形态适應條件标準，并形成類似技術實現标準建立的(de)範式；形成增量應用(yòng)技術；标準内容構成高(gāo)品質綠色建築實驗性與驗證性數據庫的(de)一部分(fēn)。

适應條件标準的(de)分(fēn)析要素，綜合基于受力特性、抗震性、防腐性、防火性、防潮性、可(kě)加工性、可(kě)安裝性、可(kě)運輸性、可(kě)存儲性、經濟性等内容展開。

可(kě)回收裝配式構件标準技術

針對(duì)本土長(cháng)壽低碳建構技術體系，基于BIM模型驅動，研發對(duì)應可(kě)回收裝配式構件技術标準的(de)建立範式：研究建築主體結構、建築系統、建築外牆、建築房(fáng)間、建築地下(xià)室、建築基礎、建築屋頂、建築特殊功能層、建築框架結構整體空間等的(de)拆分(fēn)标準、規則、參數與模型，并形成類似可(kě)回收裝配式構件技術标準建立的(de)範式；研究可(kě)回收裝配式構件降級使用(yòng)技術标準、再次使用(yòng)流程标準及節能指标評估技術标準，并形成類似技術标準建立的(de)範式；形成增量應用(yòng)技術。

在此基礎上，開展裝配式構件基于功能、性能、型号、尺寸、圖紙、形态、材質、安裝工藝等要素的(de)統一标識、标準發布、導航圖使用(yòng)等技術标準體系的(de)建設。

⑾典型本土長(cháng)壽低碳建築建構成套關鍵技術研究

基于鋼結構、木(mù)結構和(hé)清水(shuǐ)混凝土等結構構件的(de)安全性、使用(yòng)性和(hé)可(kě)回收性等性能研究出發，以BIM平台爲驅動，探究裝配式新農村(cūn)住宅成套技術、酒店(diàn)建築内裝修成套技術和(hé)建築物(wù)外裝修成套技術的(de)通(tōng)用(yòng)性，促進可(kě)回收預制構件的(de)互換性；開展3項建構成套關鍵技術研究。

⑾-1木(mù)結構+鋼結構+清水(shuǐ)混凝土組合的(de)可(kě)回收裝配式新農村(cūn)住宅樓成套技術研究

（節略）

⑾-2木(mù)結構+鋼結構組合的(de)可(kě)回收裝配式酒店(diàn)建築内裝修成套技術研究

建構成套關鍵技術産業化(huà)背景

酒店(diàn)是日耗能高(gāo)的(de)公共建築物(wù)，是綠建技術、建築節能與雙碳落地的(de)重點場(chǎng)所；大(dà)量酒店(diàn)是基于非标準酒店(diàn)建築物(wù)改造而成，缺乏綠建技術基礎；而新建酒店(diàn)在綠建技術與雙碳落地層面面臨挑戰；因此酒店(diàn)功能轉換裝修中，打造可(kě)回收裝配式酒店(diàn)建築内裝修成套技術迫在眉睫。

結構層級化(huà)集成标準研究：基于BIM模型驅動的(de)前置設計、結構材料選型、驅動裝配式工廠生産選型、施工現場(chǎng)中間拼裝、施工現場(chǎng)運輸與現場(chǎng)機器人(rén)施工等的(de)層級化(huà)集成技術标準研究。

成套技術重點研究内容

針對(duì)酒店(diàn)建築特點與需求，探究鋼木(mù)構件以及結構連接處的(de)結構安全、隔聲隔熱(rè)、防火防潮性能，建立統一的(de)構件造型與尺寸設計方法。

以木(mù)質裝飾闆爲研究對(duì)象，基于不同複合構造與制作工藝方法，集成内部塗層、裝飾挂闆與複合構造，探究結構性能、熱(rè)工聲學以及防火性能，獲取輕型木(mù)制構件構造與材料的(de)基本模數需求。

基于消防目标，探究鋼木(mù)結構節點設計與潛在火源、設備管件布置，進一步優化(huà)節點設計方法與施工工藝。

考慮直接連接、間接連接和(hé)填充連接等方式，探究鋼-鋼、鋼-木(mù)、木(mù)-木(mù)構件節點咬合能力，支撐鋼木(mù)材料選型；進一步分(fēn)析各連接方式的(de)可(kě)拆卸性和(hé)可(kě)重組性，形成标準化(huà)的(de)節點設計方法。

⑾-3清水(shuǐ)混凝土裝飾闆的(de)裝配式建築物(wù)外裝修成套技術研究

（節略）

課題4：基于BIM模型驅動的(de)高(gāo)品質綠色建築多(duō)專業智慧協同平台研究

主要研究内容

⑿高(gāo)品質綠建多(duō)專業全周期智慧協同平台開發

平台功能研究内容：圍繞雙碳融合的(de)高(gāo)品質綠色建築的(de)設計、施工、運維三個(gè)環節，研發基于BIM模型驅動的(de)三大(dà)協同技術功能體系。

綜合前置設計協同功能：遵循前置設計技術原理(lǐ)，應用(yòng)BIM模型驅動技術框架，以建築設計+結構設計爲協同主體，實現集系統設計、綠建設計、裝配式建築設計、施工細化(huà)設計、運維需求設計、雙碳落地運維設計，以及運維過程回收設計等的(de)綜合協同設計技術體系；該内容并以課題1中的(de)①-1、①-2、④等任務項研究内容爲基礎。

綜合驅動施工協同功能：實現施工過程集建築場(chǎng)地BIM模型+施工邏輯BIM模型+施工内容BIM模型+施工過程BIM模型的(de)一體化(huà)綜合施工BIM模型精準動态化(huà)重建：應用(yòng)BIM模型驅動技術框架，與塔吊、泵車、挖土機等典型施工設備實現連接，協同驅動施工設備無人(rén)化(huà)精準施工操作。

綜合運維物(wù)管協同功能：以建築物(wù)的(de)功能房(fáng)間、功能套間、功能通(tōng)道、功能單元、功能樓層、功能外牆、功能屋頂、功能地下(xià)室等空間爲目标，基于雙碳落地需求、高(gāo)品質綠色建築客戶典型需求，分(fēn)類配置、協同、調控對(duì)應建築系統與綠建系統的(de)運行控制參數，形成最佳雙碳指标+綠建指标組合的(de)運行體系。

底層邏輯研究内容：圍繞雙碳融合的(de)高(gāo)品質綠色建築專業智慧協同，研發BIM模型驅動底層邏輯。

協同平台底層邏輯集成綠建設計原理(lǐ)及範式成果：包括融合雙碳綠建基礎設計理(lǐ)論方法、典型綠建前置設計标準體系、高(gāo)品質綠色建築參數标準體系、綠建成套技術标準創建範式、建築建構成套技術标準創建範式、設計-建造-運維示範工程标準化(huà)建設範式相關研究成果。

綠建設計原理(lǐ)及範式成果形成五大(dà)底層基礎模型框架：建築子類标準組增量中間标準模型框架；建築綠建标準組增量中間标準模型框架；綠建成套技術标準創建範式增量中間标準模型框架；建築建構成套技術标準創建範式增量中間标準模型框架；設計-建造-運維示範工程标準化(huà)建設範式增量中間标準模型框架。

數據+系統框架研究内容：圍繞雙碳融合的(de)高(gāo)品質綠色建築專業智慧協同，研發BIM模型驅動的(de)綠建雙螺旋進化(huà)智能體技術，這(zhè)是本項目所研發協同平台的(de)核心基礎。

圖3.2-3

綠建雙螺旋進化(huà)智能體技術包括二部分(fēn)：面向數據框架的(de)綠建分(fēn)布式進化(huà)大(dà)數據智能體技術和(hé)面向系統框架的(de)綠建分(fēn)布式進化(huà)平行端智能體技術；二者完全各自獨立實現增量化(huà)進化(huà)生長(cháng)，又基于特定框架的(de)耦合作用(yòng)，構成互爲條件、互爲支撐、互助增長(cháng)和(hé)互爲結果，參見“綠建雙螺旋進化(huà)智能體邏輯框圖”。

綠建分(fēn)布式進化(huà)大(dà)數據智能體技術，包括常規分(fēn)布式叉樹模型和(hé)内存平行端叉樹模型二類叉樹模型。

1）常規分(fēn)布式叉樹模型，是以目錄+文件形式獨立分(fēn)布式存在于雲端與邊端各計算(suàn)機系統的(de)各種參數文件或模型文件；這(zhè)些目錄+文件，通(tōng)過目錄之間，以及目錄與文件、文件與文件、文件與文件内容、目錄與文件内容、文件内容與文件内容之間形成六大(dà)關聯K-M•N叉樹模型框架。

常規分(fēn)布式叉樹模型支撐二類模型文件：外部模型文件，對(duì)應主流軟件包括中間件軟件、工具軟件、管理(lǐ)信息系統等所生成的(de)标準文件格式；I3D模型文件——項目團隊公司自主研發模型文件格式。

2）内存平行端叉樹模型，是以數據結構+指針等變量組織形式、獨立分(fēn)布式存在計算(suàn)機軟件系統中的(de)内存模型；這(zhè)些内存模型，是由分(fēn)布式進化(huà)平行端智能體對(duì)應系統，針對(duì)常規分(fēn)布式叉樹模型，無需預定義數據變量結構，所自組織智能化(huà)所形成的(de)内存模型體系。

綠建分(fēn)布式進化(huà)平行端智能體技術，是面向高(gāo)品質綠色建築多(duō)專業智慧協同平台各節點，基于自主研發的(de)AutoKWS産品技術框架，研發一系列分(fēn)布式不同功能成套組合的(de)雲端系統與邊端系統。

AutoKWS知識工作智能軟件家族，包括六類典型功能框架：

KNOPRO知識項目工程增量管控軟件框架；KNOCON崗位角色分(fēn)布網絡增量管控軟件框架；KNOSOU知識項目工程統一資源标識管控軟件框架；KNOROL知識項目工程資源統一崗位角色管控軟件框架；KNOEND知識項目工程工業流水(shuǐ)線機人(rén)交互軟件框架；KNOTOO綠建分(fēn)布式進化(huà)大(dà)數據智能體參數編輯機人(rén)交互軟件框架。

應用(yòng)框架研究内容：圍繞雙碳融合的(de)高(gāo)品質綠色建築設計、施工、運維環節的(de)三大(dà)協同技術功能體系，形成系列集成分(fēn)布式雲端系統+邊端系統的(de)應用(yòng)框架。

知識設計工業流水(shuǐ)線技術：由不同分(fēn)布式角色崗位對(duì)應BIMPRO框架+BIMEND框架+ BIMCON框架+ BIMSOU框架+ BIMROL框架+BIMTOO框架，打造工業流水(shuǐ)線設計的(de)雲端系統+邊端系統，并與綠建分(fēn)布式進化(huà)大(dà)數據智能體相耦合，形成知識設計工業流水(shuǐ)線技術框架。

綠建機人(rén)交互設計及應用(yòng)邊端系統：對(duì)應⒀與⒁二類邊端系統。

綠建機機交互綜合機雲端系統，基于分(fēn)布式邊端系統用(yòng)戶崗位角色框架的(de)對(duì)應軟件技術實現框架：專業機機協同機雲台系統：面向專業技術雲端協同需求；綜合分(fēn)布網管機雲台系統：面向雲端上傳下(xià)載、備份、流轉、通(tōng)訊等需求。

綠建機人(rén)交互綜合機人(rén)端系統，基于分(fēn)布式邊端系統用(yòng)戶崗位角色框架的(de)對(duì)應軟件技術實現框架，涵蓋六類典型系統：

綜合分(fēn)布網管機人(rén)端系統：面向邊端上傳下(xià)載、備份、流轉、通(tōng)訊等需求；

資源機人(rén)管控機人(rén)端系統：面向邊端項目相關綜合資源标識管控與關聯等需求；

企管機人(rén)管控機人(rén)端系統：面向邊端項目相關企業崗位角色及人(rén)員(yuán)關聯、流轉管控等需求；

項目機人(rén)管控機人(rén)端系統：面向邊端項目任務分(fēn)解、流程組織、參與崗位角色人(rén)員(yuán)管控與關聯需求；

資管機人(rén)調度機人(rén)端系統：面向實施（施工）過程參與設備、設施、材料、産品、構件等的(de)使用(yòng)、啓用(yòng)、關停、協作需求；

BIM模型驅動機人(rén)管控系統：面向邊端系統連接到特定設備，并基于施工過程BIM或物(wù)管運行BIM，按照(zhào)增量化(huà)動态參數要求實現驅動特定設備批量化(huà)操作的(de)需求。

外圍支撐系統：雲端在線即時(shí)通(tōng)系統、移動端在線即時(shí)通(tōng)系統，分(fēn)别與專業機機協同機雲台系統、綜合分(fēn)布網管機人(rén)端系統雙向互動鏈接。

圖3.2-4

⒀增量綠建參數數據庫系統開發

研究綠建參數庫建設範式：按照(zhào)綠建分(fēn)布式進化(huà)大(dà)數據智能體技術要求，基于BIM模型驅動邏輯構建高(gāo)品質綠色建築參數庫。

開發綠建參數增量彙集系統：主流基于集成系統預設數據庫框架的(de)開發模式，無法滿足這(zhè)種快(kuài)速變化(huà)參數庫需求；基于本課題⑾所研發協同平台框架下(xià)，研發本系統，實現高(gāo)品質綠色建築設計過程中，不受動态增量化(huà)完善參數數據庫内容的(de)影(yǐng)響。

⒁三維BIM支撐設計平台開發

基于本課題⑾研發協同平台框架，研發設計師與設計成果用(yòng)戶所需的(de)三維BIM支撐設計平台；開發二大(dà)應用(yòng)範式：分(fēn)布式的(de)機人(rén)交互協同邊端設計應用(yòng)和(hé)輕量化(huà)邊端應用(yòng)；拟研發核心本功能：實現三維BIM正向設計過程中設計、施工與運維所需參數機人(rén)交互輸入、輕量化(huà)應用(yòng)與管理(lǐ)；支持導入大(dà)數據量REVIT格式BIM文件的(de)輕量化(huà)應用(yòng)與管理(lǐ)；輕量化(huà)應用(yòng)成果包括二維圖紙、概預算(suàn)成果及關聯模型、數字成果報告以及工業視頻(pín)等。

拟參與解決的(de)重大(dà)科學問題：基于BIM模型驅動的(de)集建築設計、施工與運維于一體的(de)協同技術科學問題

拟參與解決的(de)關鍵技術：建築知識設計工業流水(shuǐ)線設計技術；建築系統技術與結構建構技術标準組即插即用(yòng)設計集成技術；裝配式生産、施工、運維、運行客戶功能需求等集成前置設計技術；集成建築專業、結構與系統、功能空間各系統、施工流程、運行功能等協同技術；适應建築專業、結構、系統與功能等的(de)變化(huà)與增加的(de)增量化(huà)技術；設計-建造-運維示範工程标準化(huà)建設範式技術。

課題5：基于BIM模型驅動的(de)集設計、建造與運維一體化(huà)協同應用(yòng)工程示範研究

主要研究内容

⒂設計-建造-運維示範工程标準化(huà)建設範式研究

示範工程建設标準範式内容：圍繞設計-建造-運維示範工程一體化(huà)建設所要求的(de)全部設計前置，基于BIM模型驅動邏輯開展相關系列标準化(huà)建設工作：

項目的(de)快(kuài)速選址、測繪與勘測标準化(huà)建設以及所涉及到關鍵支撐技術（比如地質、點雲智能建模技術等）；業主需求提資機人(rén)交互标準化(huà)範式建設；項目場(chǎng)址地形、地質、地貌、氣象條件模型集成标準化(huà)建設（這(zhè)是前置設計的(de)關鍵基礎）；項目結構選型标準化(huà)建設（需要業主與設計方等多(duō)方面的(de)動态協同）；建築系統及綠建選型标準化(huà)建設（需要業主與設計方、技術方等多(duō)方面的(de)動态協同）；建築材料（尤其綠建材料）選型标準化(huà)建設（需要業主與設計方、材料方等多(duō)方面的(de)動态協同）；建構選型标準化(huà)建設（需要業主與設計方等多(duō)方面的(de)動态協同）；裝配式建築選型标準化(huà)建設（需要業主與設計方、工廠方等多(duō)方面的(de)動态協同）；現場(chǎng)施工安裝工藝設備選型标準化(huà)建設（需要業主與設計方、施工方等多(duō)方面的(de)動态協同）。

圖3.2-5

一體化(huà)綜合施工BIM模型标準框架：施工過程就是現場(chǎng)中四大(dà)要素BIM模型：建築場(chǎng)地BIM模型+施工邏輯BIM模型+施工内容BIM模型+施工過程BIM模型動态精準被演繹使用(yòng)的(de)過程：

建築場(chǎng)地BIM模型，包括場(chǎng)地質+地表+建築物(wù)+材料+設備+設施等的(de)精準BIM模型體系；施工邏輯BIM模型，包括施工細分(fēn)階段及關聯的(de)設備設施材料數字ID以及位置，先後進場(chǎng)流程、角色、路徑等信息模型體系；施工内容BIM模型，包括結構及系統的(de)布局、定位、路由、連通(tōng)、連接等信息，以及施工構件的(de)條件與尺度等信息模型體系；施工過程BIM模型，包括各施工過程構件與部位的(de)動态精準模型，匹配施工設備類型及姿态的(de)動态精準模型，二者協同過程形成的(de)定位精準模型、連接模型，以及設備、構件、材料等移動過程形成的(de)精準模型等。

圖3.2-6

場(chǎng)地施工動态流水(shuǐ)線标準框架：建造體施工過程與制造業制造過程機制有著(zhe)本質不同，前者施工過程流水(shuǐ)線設備是流動的(de)，但所建造産品——建築物(wù)的(de)位置卻是固定的(de)；後者生産過程流水(shuǐ)線設備是固定的(de)，但所制造産品卻是動态流動的(de)；面向工業化(huà)智能化(huà)施工要求的(de)場(chǎng)地施工動态流水(shuǐ)線标準框架，拟圍繞“自生長(cháng)支撐施工”、“垂直架裝施工”、“柔性變軌運輸”、“鑽挖沖填施工”、“末端獨立機器人(rén)”五類典型标準柔性施工流水(shuǐ)線技術範式：

圖3.2-7

自生長(cháng)支撐施工範式，伴随建築物(wù)施工進程而以該建築物(wù)結構作爲支撐體系的(de)标準作業技術範式，包括自生長(cháng)支撐注築型施工技術——整體自升式鋼平台、自生長(cháng)支撐開挖型施工技術——地下(xià)連續牆整體自降式内支撐二類典型；

垂直架裝施工範式，包括定位施工（支架、架模、拆模等）、牽引施工、定向施工、定移施工，連接施工，注搗施工，平整施工等系列标準作業技術體系；

柔性變軌運輸範式，包括空中架構運輸（塔吊）、空管泵送運輸（泵車）、地面滑軌運輸（有軌自動控制）、地面無軌運輸（無人(rén)駕駛）、空中投送（無人(rén)飛(fēi)機）、重力設備空轉技術（二挖土機空中接力轉移運輸），以及垂直滑槽運輸等系列标準作業技術體系；

鑽挖沖填施工範式，包括挖方施工、成孔施工、注材施工、護壁施工、鋪面施工、夯實施工、填料施工等系列标準作業技術體系；

末端獨立機器人(rén)，特定空間與場(chǎng)地的(de)獨立機器人(rén)施工技術，分(fēn)獨立固定産品和(hé)現場(chǎng)動态組裝二類産品标準作業技術體系。

施工流水(shuǐ)線節點智能設備技術範式：施工過程流水(shuǐ)線設備受施工現場(chǎng)及建造物(wù)的(de)個(gè)性化(huà)影(yǐng)響極爲嚴重，單一功能智能化(huà)裝備技術很難直接應用(yòng)于施工過程；拟圍繞标準作業分(fēn)類、設備及動作組合、關聯綜合BIM模型等内容研究标準範式。

圖3.2-8

典型建築施工工藝技術範式：圍繞現澆施工工藝、裝配式建築施工工藝、現澆+裝配式施工工藝，研究相應技術範式；重點推進本次示範工程建設相關的(de)辦公樓、酒店(diàn)二類大(dà)能耗建築的(de)裝配式工藝範式的(de)研究：包括低碳品質鮮風系統布設+安裝工藝範式、鋁制裝配式裝修工藝幹式工法裝配+管線與結構分(fēn)離+部品集成定制範式。

圖3.2-9

施工設備标準操作與組合操作範式：選取六類典型工種設備構建标準操作與組合操作範式：面向土石方施工的(de)挖+填+裝+…機械精準動作範式；面向基礎處理(lǐ)的(de)鑽+打+夯+壓+…機械精準動作範式；面向邊坡處理(lǐ)的(de)打+拉+擠+鋪…機械精準動作範式；面向混凝土澆築的(de)擡+注+噴+壓…機械精準動範式；面向結構施工的(de)接+焊+綁+搭…機械精準動作範式；面向裝配式安裝的(de)吊+架+接+焊…機械精準動作範式。

圖3.2-10

示範工程建設國家産業化(huà)對(duì)策研究：高(gāo)品質綠色建築示範工程，必須是緊緊圍繞國家發展戰略所需的(de)建築産業方向；拟圍繞基于綠建與雙碳落地要求的(de)存量建築物(wù)再造工程、新農村(cūn)振興建設碳中和(hé)家居工程作爲重點，開展政策及出台趨勢、地域政策特點，區(qū)域對(duì)應的(de)地形、地貌、水(shuǐ)文、氣象、植被、農業、林(lín)業等的(de)資源禀賦水(shuǐ)平與雙碳關系及影(yǐng)響，不同區(qū)域示範工程成套設計-建造-運維實施技術範式等開展研究工作。

典型施工設備BIM驅動接口技術研究：選取示範工程特定施工節點設備，按照(zhào)BIM驅動施工技術的(de)要求，推進對(duì)應驅動施工設備部接口技術研究。

圖3.2-11

⒃設計建造運維協同工程示範實施專項（節略）

承建方綜合實施能力建設：設計-建造-運維示範工程标準化(huà)，對(duì)各承建方提出了(le)挑戰，需要依據設計-建造-運維示範工程标準化(huà)建設範式要求，推進三個(gè)方面實施能力體系範式建設：扁平化(huà)端到端施工組織體系，扁平化(huà)崗位驅動流程機人(rén)交互人(rén)才體系，标準工藝流水(shuǐ)線模型驅動施工技術體系。

示範工程目标選定範式研究：基于國家戰略需求、産業化(huà)市場(chǎng)潛能、典型區(qū)域代表性、承建單位資源條件、相關綜合綠建技術成熟度等，研究示範工程目标選定範式，選定本次示範建設的(de)具體工程。

拟參與解決的(de)重大(dà)科學問題：以建築結構和(hé)功能需求爲導向驅動的(de)高(gāo)品質綠色節能集成技術科學問題

拟解決的(de)關鍵技術：集成建築專業知識邏輯的(de)BIM模型驅動建築全生命周期應用(yòng)技術；集成建築專業、結構與系統、功能空間各系統、施工流程、運行功能等協同技術；建築物(wù)不同綠建技術标準組匹配成套集成範式技術。

四、主要創新點

創新點1——設計理(lǐ)論創新①：綠建設計新理(lǐ)論準則、新原理(lǐ)以及新設計邏輯

解決主流設計理(lǐ)論無法支撐綠建技術、裝配式技術與雙碳融合的(de)客觀需求帶來(lái)的(de)一體化(huà)前置協同設計技術挑戰；面向高(gāo)品質綠建一體化(huà)前置協同設計技術所需理(lǐ)論支撐需求，研究體現綠建技術必須經受運維需求雙碳檢驗、能源技術建築系統化(huà)等的(de)全新設計理(lǐ)論準則及原理(lǐ)，研究融合智設系統機機交互與機人(rén)交互設計方法、BIM模型驅動設計方法、建築标準組增量前置設計方法等全新設計框架。

創新點2——設計理(lǐ)論創新②：建築知識設計工業流水(shuǐ)線增量設計技術

解決主流設計流程中多(duō)設計階段、多(duō)設計專業及多(duō)設計成果應用(yòng)中以人(rén)爲主導設計模式無法實質解決協同的(de)挑戰；面向高(gāo)品質綠建一體化(huà)前置協同設計技術框架需求，研究以計算(suàn)機理(lǐ)解BIM模型技術框架爲基礎的(de)機機交互+機人(rén)交互設計技術協同框架、實現新增量設計項即插即用(yòng)的(de)設計技術協同框架。

創新點3——設計參數技術創新：基于建築城(chéng)市背景、建築全要素以及雙碳融合的(de)高(gāo)品質綠色建築參數标準體系

解決主流設計所選用(yòng)參數無法涵蓋建築城(chéng)市背景、建築全要素以及雙碳融合等内容的(de)痛點，面向高(gāo)品質綠建一體化(huà)前置協同設計技術參數需求，建立一套可(kě)以涵蓋城(chéng)市背景、建築全要素以及雙碳融合相關内容的(de)綠建參數分(fēn)類、提取、标識以及流程、叉樹化(huà)數據組織的(de)技術框架，并實現新内容的(de)增量化(huà)擴展。

創新點4——設計軟件技術創新①：邊端增量綠建參數數據庫系統技術

解決主流綠建參數數據庫的(de)集成預設數據庫框架，針對(duì)新類型綠建參數分(fēn)布式存儲至數據庫中，需要重新擴展或再造參數數據庫底層框架的(de)痛點；面向高(gāo)品質綠色建築一體化(huà)前置協同設計參數數據庫智能增量化(huà)運行，開發邊端應用(yòng)的(de)增量綠建參數數據庫系統，實現分(fēn)布式邊端用(yòng)戶的(de)增量化(huà)存儲與使用(yòng)參數數據庫。

創新點5——設計軟件技術創新②：三維BIM支撐設計及輕量化(huà)平台技術

解決主流建築設計及施工、運維管理(lǐ)雲平台中，采用(yòng)以設計師主導的(de)人(rén)人(rén)交互協同+軟件工具支撐人(rén)機交互的(de)技術範式，無法從根本上解決“需求變化(huà)難适應、碰撞檢測難徹底、數據共享難到位、設計質量不可(kě)控”等的(de)痛點，以及BIM在使用(yòng)中因數據量大(dà)、應用(yòng)數據不聚焦的(de)痛點；面向高(gāo)品質綠建一體化(huà)前置協同設計需求，研發計算(suàn)機理(lǐ)解BIM模型驅動的(de)智能設計系統機機交互+軟件工具機人(rén)交互的(de)新技術範式，開發三維BIM智能正向設計技術平台，實現設計技術流程的(de)徹底再造、BIM模型輕量化(huà)應用(yòng)技術體系。

創新點6——建築軟件技術創新③：基于BIM模型驅動的(de)高(gāo)品質綠色建築多(duō)專業智慧協同平台

解決主流建築多(duō)專業協同技術體系中多(duō)建設階段、多(duō)工作任務中碎片化(huà)實施無法有機協同痛點；面向高(gāo)品質綠色建築多(duō)專業智慧協同技術需求，研發集成項目管理(lǐ)、設計、施工、運維一體化(huà)的(de)多(duō)專業智慧協同平台，全面支持基于BIM驅動與功能需求驅動的(de)綠建一體化(huà)前置協同設計、工業化(huà)施工以及協同運維。

創新點7～創新點15（節略）

創新點16——專業+設計技術創新①：綠建成套技術标準創建範式技術

解決綠建技術在設計時(shí)隻能基于技術自身特點出發，而無法考慮不同綠建技術組合匹配性、運維中與功能需求相适應等因素，導緻綠建技術發揮不出實質性成效，難以實現綠建與雙碳落地的(de)痛點；面向高(gāo)品質綠建技術成套高(gāo)效應用(yòng)，研發各類綠建技術按照(zhào)一體化(huà)前置協同設計需求，構建優化(huà)組合成套綠建技術體系的(de)标準範式，是綠建成套技術增量、柔性标準化(huà)應用(yòng)的(de)關鍵技術基礎。

創新點17——專業+設計技術創新②：建築建構成套技術标準創建範式技術

解決多(duō)種建構技術在設計時(shí)隻能基于技術自身特點出發，而無法考慮不同建構技術組合匹配性、運維中與功能需求相适應等因素，導緻施工工業化(huà)技術體系無法取得(de)實質性突破，以及建構技術難以實現綠建與雙碳落地的(de)痛點；面向高(gāo)品質建構技術成套高(gāo)效應用(yòng)，研發各類建構技術按照(zhào)一體化(huà)前置協同設計要求，構建優化(huà)組合成套建構技術體系的(de)标準範式，是建構成套技術增量、柔性标準化(huà)應用(yòng)的(de)關鍵技術基礎。

創新點18——專業+設計技術創新③：典型綠建成套應用(yòng)設計标準技術

解決典型建築領域在應用(yòng)中多(duō)種綠建技術選用(yòng)難以達到優化(huà)組合的(de)痛點；面向建築項目精準、快(kuài)速選用(yòng)高(gāo)品質成套綠建技術需求，研發各類綠建技術按照(zhào)一體化(huà)前置協同設計要求，針對(duì)典型建築需求，基于綠建成套技術标準創建範式技術，研發系列綠建成套标準技術。

創新點19——專業+設計技術創新④：典型本土長(cháng)壽低碳建築建構成套關鍵技術

解決典型建築領域在應用(yòng)中多(duō)種建構技術選用(yòng)難以達到優化(huà)組合的(de)痛點；面向建築項目精準、快(kuài)速選用(yòng)高(gāo)品質成套本土長(cháng)壽低碳建構技術需求，研發各類建構技術按照(zhào)一體化(huà)前置協同設計需求，針對(duì)典型建築需求，基于建築建構成套技術标準創建範式技術，研發系列本土長(cháng)壽低碳建築建構成套标準技術。

創新點20——設計綜合技術創新：以效果需求爲導向的(de)綠色建築技術前置設計技術

解決主流建築綠色與節能技術，其研發與應用(yòng)過度強調自身技術優勢，而不是深刻、全面适配運維市場(chǎng)産業化(huà)應用(yòng)需求等痛點；解決綠色建築技術過度設計，使用(yòng)中僅考慮綠色技術的(de)堆疊而非相互影(yǐng)響作用(yòng)，真正使用(yòng)效果偏離設計效果的(de)痛點；基于BIM模型驅動，研發建築需求導向、技術效果牽引、綠色與節能技術前置設計的(de)高(gāo)品質綠色建築本土化(huà)設計技術體系。

創新點21（節略）

解決新農村(cūn)住宅建設标準化(huà)程度低、雙碳落地不可(kě)控、适用(yòng)性差等的(de)痛點；面向高(gāo)品質農村(cūn)住宅适用(yòng)、經濟、低碳建造目标；研究輕鋼結構爲主結構框架、木(mù)材用(yòng)于屋面與牆闆、清水(shuǐ)混凝土爲圍護結構相組合等的(de)裝配式新農村(cūn)住宅建構體系，打造典型本土長(cháng)壽低碳建築建構成套關鍵技術，集成發揮各結構體系結構安全、節能環保、保溫隔熱(rè)、隔聲防潮的(de)優勢，進而從材料用(yòng)量、結構壽命和(hé)循環經濟多(duō)方面，降低建築主體結構的(de)隐含碳水(shuǐ)平。

創新點22——建構綜合技術創新②：研究高(gāo)品質綠色建築裝配式安全性、可(kě)回收技術

解決裝配式建築存在不可(kě)控安全隐患以及難以回收再有效利用(yòng)的(de)痛點；面向高(gāo)品質裝配式建築技術應用(yòng)，按照(zhào)綠建技術與雙碳落地要求，著(zhe)眼于裝配式建築結構安全和(hé)可(kě)回收性，系統地探究鋼結構、木(mù)結構和(hé)清水(shuǐ)混凝土結構的(de)主體結構、内部構造和(hé)外部構造的(de)連接和(hé)節點構造，分(fēn)析其對(duì)施工性、安全性、可(kě)拆解性、可(kě)重組性和(hé)可(kě)回收性等性能影(yǐng)響，進而優化(huà)材料選型、連接方式選擇、節點設計等；研發新型連接和(hé)節點工藝與産品，形成裝配式建築連接和(hé)節點構造設計成套技術

創新點23——建築綜合技術創新①：研發裝配式綠色建築标準化(huà)部品件設計-生産-施工一體化(huà)技術

解決裝配式建築技術在設計、工廠生産、運輸、施工各環節存在碎片化(huà)脫節應用(yòng)的(de)痛點；面向高(gāo)品質裝配式建築技術應用(yòng)，按照(zhào)綠建技術與雙碳落地要求，建立統一标準化(huà)的(de)鋼結構、木(mù)結構、清水(shuǐ)混凝土構件與節點模數與造型，形成構件與節點模數标準化(huà)體系，克服不同結構加工預制工廠因生産模數差異造成的(de)構件與節點不兼容、不通(tōng)用(yòng)、不可(kě)互換的(de)問題，實現生産、儲存、運輸和(hé)施工簡易的(de)目的(de)，同時(shí)保證結構構件和(hé)節點回收、拆解後的(de)可(kě)重組性。

創新點24——建築綜合技術創新②：研發基于BIM平台的(de)綠色裝配式全産業鏈智慧協同技術

解決裝配式建築技術的(de)整體産業鏈市場(chǎng)價值生态，缺乏一體化(huà)支撐技術的(de)痛點；面向高(gāo)品質一體化(huà)裝配式綠建實施要求，基于BIM模型驅動，研究面向重複回收利用(yòng)裝配式建築技術，以及研發集設計、生産、物(wù)流與安裝于一體的(de)智慧裝配式建築工業化(huà)技術标準、工藝、産品與系統等。

創新點25——建築綜合技術創新③：研發基于綠色建築經驗模型的(de)全專業集成設計平台

解決綠建設計中大(dà)量設計常識無法标準化(huà)建立痛點；通(tōng)過收集不同氣候區(qū)、不同類型綠色建築的(de)運行數據，包括污染物(wù)控制、碳排放控制、建築能耗、水(shuǐ)耗、空氣質量、用(yòng)水(shuǐ)質量、室内舒适度、建設運營成本、用(yòng)戶滿意度、材料回收利用(yòng)率等數據，以及建築設計階段的(de)模拟實驗數據，結合建築設計相關參數，采用(yòng)數學統計及機器學習(xí)的(de)方法，建立綠色建築設計經驗模型；基于BIM等設計平台，研發融合規劃、設計、生産、施工、運行等建築全生命周期的(de)全專業全過程綠色建築集成設計平台。

創新點26——建築+環境技術創新①：城(chéng)市環境+人(rén)+建築空間互動影(yǐng)響綠建設計參數模型建模分(fēn)析技術

解決綠建在設計參數中難以結合建築區(qū)域地形、氣象、風場(chǎng)、行道樹、小區(qū)樹等綜合環境因素的(de)痛點；面向高(gāo)品質綠建環境變化(huà)協同需求，研究局地氣候特征—建築運行碳評估模型，研究基于建築界面建築能耗模拟分(fēn)析模型的(de)建築界面材料與構造節能潛能預測評估技術；被動式綠建場(chǎng)地設計中基于行道樹場(chǎng)景風熱(rè)濕耦合非穩态微氣候模型的(de)形态參數化(huà)評估與優化(huà)技術。

創新點27——建築+環境技術創新②：環境、建築物(wù)及需求協同的(de)城(chéng)市級綠建政策制度及規劃設計方法體系

解決綠建設計，尚無法基于整體城(chéng)市的(de)資源禀賦、規劃以及社會經濟層面等，實現綜合協同設計的(de)痛點；面向高(gāo)品質綠建城(chéng)市+環境融合協同需求，研究城(chéng)市雙碳關聯資源禀賦的(de)量化(huà)，研究雙碳戰略對(duì)國土空間規劃、區(qū)域規劃、基礎設施規劃、社區(qū)規劃等影(yǐng)響模式及綠建政策；研究城(chéng)市功能區(qū)間的(de)綜合碳平衡範式及綠建政策；研究不同區(qū)域的(de)配電系統+城(chéng)市基礎設施間落地雙碳的(de)相互轉換模式及綠建政策；形成雙碳戰略下(xià)的(de)規劃設計方法等。

五、預期經濟社會效益

項目的(de)科學、技術、産業預期指标及科學價值

本項目以颠覆式創新技術徹底解決制約綠建數字産業創新發展，以及綠建承擔雙碳背景下(xià)更高(gāo)使命的(de)三個(gè)關鍵科學問題：關鍵科學問題之一是基于BIM模型驅動的(de)集建築設計、施工與運維于一體的(de)協同技術科學問題；關鍵科學問題之二是以建築結構和(hé)功能需求爲導向驅動的(de)高(gāo)品質綠色節能集成技術科學問題；關鍵科學問題之三是面向建築全生命周期及關聯演變的(de)環境、人(rén)、設備智慧融合互動的(de)集成技術科學問題。

本項目以綠建運維環節落地雙碳爲中心，實現不受設計人(rén)爲影(yǐng)響的(de)技術範式，構建基于計算(suàn)機智能系統理(lǐ)解的(de)綜合BIM模型（含專業知識邏輯）驅動的(de)設計知識工業流水(shuǐ)線技術、工業流水(shuǐ)線施工技術和(hé)建築物(wù)自适應互動運維管理(lǐ)三大(dà)範式，實現建築物(wù)全生命周期與全專業環節的(de)一體化(huà)有機聯動與協同體系。

本項目成果産業化(huà)應用(yòng)落地，将推動建造産業數字化(huà)轉型，智能建造與建築工業化(huà)協同發展，徹底解決整體建築産業内卷化(huà)、運維雙碳成效成爲評價綠建根本标準等一系列問題，并推動綠建數字産業創新發展。

國家針對(duì)雙碳背景下(xià)的(de)綠建領域出台了(le)一系列發展戰略：

①我國于2020年向世界作出莊嚴承諾：2030年前碳排放量達峰值、2060年前碳中和(hé)。

②2020年7月(yuè)，國家十三部委聯合頒布了(le)《關于推動智能建造與建築工業化(huà)協同發展的(de)指導意見》，2022年01月(yuè)，住房(fáng)和(hé)城(chéng)鄉建設部頒發《“十四五”建築業發展規劃》，進一步闡明(míng)“十四五”時(shí)期建築業發展的(de)戰略方向，明(míng)确發展目标和(hé)主要任務，進一步推動建設過程實現智能建造與建築工業化(huà)，爲建築業高(gāo)質量發展提供了(le)堅實政策保障。

③發展中國内循環經濟、建設數字中國、實現數字化(huà)轉型，推動智能建造與建築工業化(huà)協同發展，推動中國自主科技創新，已成爲當前中國發展之大(dà)勢；綠建技術體系的(de)創新，必将走數字化(huà)、智能建造與建築工業化(huà)協同發展道路。

④本次發布“揭榜挂帥”就是爲深入貫徹落實黨的(de)十九大(dà)相關精神和(hé)“十四五”規劃，切實加強創新鏈和(hé)産業鏈對(duì)接，“城(chéng)鎮可(kě)持續發展關鍵技術與裝備”重點專項聚焦國家戰略亟需、應用(yòng)導向鮮明(míng)。

項目的(de)社會、經濟、生态效益

本項目成果後續可(kě)拓展應用(yòng)于整體建造行業，包含建築、市政、水(shuǐ)利等十四個(gè)行業，将帶來(lái)工程設計、施工、運維技術等颠覆式創新，成爲建造産業數字化(huà)轉型、推動智能建造與建築工業化(huà)的(de)核心支撐技術。通(tōng)過項目團隊評估，項目實施内容能支撐指南(nán)内容，并在智慧協同平台等關鍵技術指标上高(gāo)于指南(nán)要求：指南(nán)隻要求實現1000人(rén)規模在線協同，沒有提出設計效率與主流設計提升比，而本項目指标拟比主流技術效率至少提升50倍。

另外，本項目颠覆式創新技術，将在國家打造“數字經濟”、“數據生産要素”、“新基建”、“數字中國”等國家發展戰略層面，以及推進海綿城(chéng)市、智慧城(chéng)市、韌性城(chéng)市、國土空間規劃、“數字孿生”、“精準農業”、“數字礦山”等諸多(duō)領域産業化(huà)領域，形成衍生應用(yòng)價值。本項目颠覆式創新項目技術，将徹底解決整體建築産業内卷化(huà)、“運維雙碳成效成爲評價綠建根本标準”等一系列問題，是對(duì)整個(gè)建造工程産業體系的(de)一次颠覆式的(de)創新，将實質性推動國家雙碳戰略的(de)産業落地，推動工程建設的(de)工業化(huà)與智能化(huà)，将從建造生産技術體系變革，到建造企業、建造人(rén)才、建造産品質量轉型升級，以及到建造行業的(de)服務模式與商業模式創新等領域，形成颠覆式多(duō)米諾骨牌效應。

第三部分(fēn) 申報單位及參與單位研究基礎

一、申報單位的(de)已有工作基礎、研究成果、研究隊伍等

（一）項目、課題牽頭單位在該研究方向的(de)前期任務承擔及綜合績效評價（驗收）情況、相關研究成果

項目牽頭單位：

本項目牽頭及其母公司，二十三年來(lái)堅持“從0到1”基礎研究，持續專注于建造業全流程，開展相關智能體系涉及建模、設計以及配套大(dà)數據、雲計算(suàn)、軟件等技術的(de)自主研發，取得(de)多(duō)項關鍵技術突破，已申獲發明(míng)專利近四十項、軟件著作産權十餘項。

1.“智能建造4.0”核心成果

自主完成的(de)《智能建造4.0控制性技術及原型系統驗證研究》項目，進入“2021年全國颠覆性技術創新大(dà)賽項目”決賽并獲優勝獎；該技術整體框架已驗證，正在進行産業化(huà)示範應用(yòng)調試；驗證了(le)從“0到1”原始創新，具備向“1到2”揭榜挂帥産業化(huà)創新進階條件。

2.建造工程三維BIM智能正向設計及一體化(huà)平台

在爲本項目奠定關鍵技術基礎的(de)“建造工程三維BIM智能正向設計及一體化(huà)平台”領域，已取得(de)全面突破與實質研究成果。

3.全矢量三維數字地球平台技術

自主研發了(le)全球首款全矢量三維數字地球平台技術，針對(duì)主流以DEM+DOM爲核心框架的(de)數字地球平台，無法滿足行業矢量化(huà)應用(yòng)緻命缺陷爲立足點，實現了(le)矢量三維不規則三角網曲面、矢量線、點雲等大(dà)數據模型的(de)動态加載、顯示、漫遊、縮放、拓撲切割、空間優化(huà)選線選址、土方計算(suàn)等設計與分(fēn)析矢量化(huà)功能。

4.建築工程三維地質智能建模平台

自主研發了(le)領先世界主流科技的(de)建築工程三維地質智能建模平台技術，從根本上解決地質建模需要專家幹預以及無法快(kuài)速、低成本、高(gāo)精度動态建模的(de)難題，從原理(lǐ)、結構、算(suàn)法等基礎技術層面打通(tōng)傳統技術與行業邊界，滿足産業化(huà)深度應用(yòng)，是智能建造與建築工業化(huà)中岩土工程智能化(huà)與工業化(huà)實現的(de)控制性瓶頸技術。

課題牽頭單位（節略）

（二）項目及課題負責人(rén)的(de)科研水(shuǐ)平及主要成果（節略）

（三）項目、課題牽頭單位相關科研條件支撐狀況

項目牽頭單位：

項目課題牽頭單位爲民營創新科技類企業，主要科研條件爲：

本項目牽頭單位天城(chéng)智及其母公司，是少有專注于技術研發并推動技術驅動産業市場(chǎng)的(de)科技公司，二十三年來(lái)堅持“從0到1”的(de)基礎研究模式，持續專注于建造業全流程，開展相關智能建模技術、智能設計技術以及配套智能大(dà)數據技術、智能雲計算(suàn)技術、智能軟件技術等的(de)自主研發，在“3D+大(dà)數據+智能”（I3D使能技術）領域取得(de)了(le)多(duō)項關鍵技術突破，擁有“建造工程三維BIM智能正向設計及一體化(huà)平台”、地質智能建模、矢量地表智能建模、全矢量數字地球平台等關鍵技術。針對(duì)建造業專業底層邏輯基本形成“智能建造4.0”核心成果，是本項目綠建設計方法創新與智慧協同平台開發的(de)關鍵基礎。

鑒于本項目技術是以算(suàn)法、軟件技術類研究爲主，屬于輕資産研究體系。天城(chéng)智及其母公司自2015年以來(lái)，累計投入各類研發資金近7000萬元；再考慮到整個(gè)研發團隊的(de)薪酬以基本薪酬爲主，不足主流研發薪酬水(shuǐ)平的(de)五分(fēn)之一，相當于社會實際投入資金達3.5億。

天城(chéng)智核心技術團隊曆經二十三年自主持續研究積累的(de)技術一直領先于主流技術，當前已建立起了(le)一整套自主研究新範式，該範式是一套自主完整的(de)技術研究方法論、原始創新的(de)基本理(lǐ)論；天城(chéng)智核心技術團隊是集新一代軟件開發框架與新一代人(rén)工智能技術框架創新的(de)，橫跨計算(suàn)機、管理(lǐ)、理(lǐ)論等的(de)完整本土研發團隊。

綜上，天城(chéng)智核心技術團隊以及其所取得(de)的(de)系列颠覆式創新成果，是本項目強有力的(de)科研條件支撐。

課題牽頭單位（節略）

第四部分(fēn) 進度安排（節略）

第五部分(fēn) 項目組織實施、保障措施及風險分(fēn)析（節略）

第六部分(fēn) 項目申報單位和(hé)課題承擔單位均需簽署承諾書(shū)（節略）

第七部分(fēn) 指南(nán)所要求的(de)附件（節略）

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