武汉新气象塔项目打破我国建筑业千百年传统 从设计到施工没用一张纸质图

建设中的武汉新气象塔项目。（通讯员 杜宇 摄）

7月15日，位于武汉市江夏区的武汉新一代天气雷达项目（气象塔）“喜封金顶”，成为一座跨时代的建筑——其设计、施工打破了建筑业千百年来传统，没有用一张纸质图纸。

带来这一历史性变化的是国内首个建筑工程PLM（产品全生命周期管理）平台的成功应用。7月16日，清华大学互联网产业研究院在江苏苏州举行的中国建筑产业数字化转型发展研究论坛上发布报告，称武汉新一代天气雷达项目是我国首个“全过程无缝衔接的数字化建筑项目”（即：不用一张纸质图纸完成建筑设计、施工）。

武汉新一代天气雷达项目2021年3月启动建设，由中南建筑设计院设计、中核二二公司施工。气象塔塔高90.057米，塔身以“气旋”为设计灵感，采用双螺旋型，形成旋转婀娜的“华尔兹”。投用后，该项目将成为全国气象灾害监测网中的“千里眼”和“顺风耳”。

由于设计、施工、监理等环节数据不互通，我国建筑业信息化程度低，施工单位仍以纸质图纸作为开工的凭证和指导。据测算，该气象塔项目如按传统方法设计、施工，需要制作图纸约1000张，总重量超过200公斤。

伴随数字时代来临，近年来我国建筑业开始探索数字化建造，包括利用BIM（建筑信息模型）技术打造建筑结构“数字孪生体”。然而，由于长期形成的习惯与传统，结构、暖通、给排水、电气等不同专业施工单位使用的BIM建模软件、数据标准各异，三维模型不能互通互认，设计方只能提供纸质图纸，由相关施工单位自行进行三维“翻模”。

“建筑完全可以像先进制造业一样，实现不用图纸的三维产品交付。”全国工程勘察设计大师、中南建筑设计院董事长李霆介绍，该院携手法国达索系统，将航天、汽车等先进制造业理念引入建筑业，2021年开始打造国内首个建筑工程PLM平台，并以武汉新一代天气雷达项目为试点，项目设计、施工方共享同一个三维模型，实现“一模到底、无图纸建造”。

“无图纸建造”的源头是设计“无纸化”。气象塔数字模型，是多专业设计师模拟施工流程，合力在电脑中一步一步“造”出来的。此间，系统还能选择出最优施工方案。放大该模型，只见建筑内部每一处钢结构、每一条电缆、每一盏灯泡都清晰可见。

施工过程更是颠覆性变化。气象塔各施工作业点上，张贴了许多二维码。施工班组长用手机或平板电脑扫码后，就得到一个标注着构件参数、施工工艺、施工顺序等信息的“数字孪生”三维模型，并以此指导工人施工。

中核二二公司气象塔项目技术经理刘定坤坦言，数字模型解决了很多二维图纸上难以解决的细节问题，如施工中相关环节“撞车”，管线互相“冲突”等。据测算，使用PLM平台后可缩短工期10%、效益提升15%。

PLM系统还能精准测算建筑成本，让传统设计、施工过程中不透明的、可“议价”的部分大幅减少。

据悉，除该气象塔外，应用PLM技术的湖北省疾控中心项目目前正在建设中，预计2023年底竣工。

法国达索系统公司基础设施行业高级经理郑毅介绍，法国巴黎郊区的一所音乐学院也在尝试数字建造，这是全球首批从设计到施工“全程无图纸建造”的3个项目。

没有一张纸图，气象塔如何建成

湖北日报全媒记者 刘天纵 通讯员 宁叶子

图纸，工程施工的“说明书”，在工程立项、招投标、编制预算、建设施工、竣工验收中起到关键作用。

武汉新一代天气雷达项目（气象塔）用数字模型代替图纸指导施工，相当于纸质地图升级为手机导航，让传统建筑业能像先进制造业一样，全面拥抱信息化。

设计“图纸”变“模型”

要实现“无图纸建造”，设计源头首先要实现“无纸化”。7月18日，在中南建筑设计院工程数字技术中心，每位工作人员桌上都架着2台电脑显示屏，一串串数字、字符代码在电脑屏幕上跳动，现场一张气象塔的设计图纸都找不到。

“数字模型相当于立体的图纸，它藏在我们的电脑里。”该院工程数字技术中心主任张慎打开气象塔数字模型，就像电影或游戏里的仿真建筑。他说，用数字模型代替图纸指导施工，相当于在“数字孪生”的元宇宙里，设计师先用电脑把气象塔“造出来”，并像“阿尔法狗”下围棋一样，利用大数据算法模拟施工流程，在亿万种施工方案中，选择“最优解”。

气象塔“气旋”结构就是用电脑“算”出来的，最终确定18度为建筑曲面最佳旋转角；精准算出1059块GRC混凝土外墙板，让气象塔幕墙种类减少30%左右，极大降低了施工难度和造价。

“这就是像造轮船、造飞机一样建房子。”全国工程勘察设计大师、中南建筑设计院党委书记、董事长李霆介绍，波音公司在30年前设计制造波音777的时候，全程无图纸，靠三维数字模型（数字样机）驱动全产业链。在中国，上海江南造船厂实现了全程无图纸建造海巡160轮；西飞集团在设计制造运-20大型运输机时，也实现了全程无图纸。

无图纸建造的“底气”，源于高端制造业PLM（产品全生命周期管理）平台。这种平台能将三维数字建模、数字仿真验证、数字制造、数字管理集中到一起，实现全专业、全流程、全要素的数字化统一协调管理。

李霆认为，中南建筑设计院探索出建筑版的“PLM平台”，将大幅提高我国建筑业水平，“这是典型的数字经济跃升工程”。

每个作业点配“视频教程”

中国核工业第二二建设有限公司作为气象塔项目的施工单位，对中南建筑设计院的“无图纸建造”很支持。

“有了手机导航，谁还带地图出门？建筑业早就该向制造业靠拢了。”该公司气象塔项目技术经理刘定坤在项目开工伊始，就要求所有施工班组长学会在手机和平板电脑上看数字模型施工。

建造塔楼主体时，由于双曲螺旋曲面复杂结构，无论是模板切割还是钢筋下料绑扎，工人施工都十分困难。

为此，刘定坤针对不同的班组，在数字模型中进行构件参数、施工工艺、施工顺序、施工措施、施工注意事项等信息标注，并将标注的内容生成二维码贴在各班组施工现场。班组长通过移动设备（手机或平板电脑）的微信APP扫码，即可查看对应的三维模型及施工标注信息，浏览典型工序施工模拟视频，比对照二维平面图纸“靠想象力”施工直观多了。

“我们做木工的，虽然书读得不多，但能感觉到数字建造是未来的趋势。”中核二二公司木工班组长张旗华说，混凝土浇筑需要木制模板加固，现在电脑都帮我们提前算好了，切割模板只用按照喷绘布上的线条裁剪就行了。