1.实验室简介

根据《国务院关于持续发展健康业的发展意见》、《国务院办公大厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》以及天津市人民政府办公厅印发的《关于大力发展装配式建筑实施方案》等文件的指导性建设意见，天津市装配式建筑与智能建造重点实验室（以下简称实验室）经天津市科委批准于2018年11月7日开始建设，2019年7月23日召开第一次学术委员会即启动会。实验室以土木工程、自动化、材料工程等学科为基础，围绕装配式建筑模块化智能建造技术、超低能耗装配式建筑材料的应用、装配式建筑数字化与自动化建造方法等方向展开了深入研究。

依托于实验室完善的制度体系，本实验室已有多项国家级科研项目成功获批，科研经费充足，引育多位高水平人才，现有固定人员25人，其中具有博士学位的23人，获评高级职称的19人，在读博士16人，在读硕士52人，并产出多篇高水平论文。此外，主持了河北省住建厅高质量发展标准的编撰；与中建路桥集团开展“近零能耗钢节点装配式公共建筑关键技术研究”关键科学问题攻关，进一步完善平台建设。构建了具有自主知识产权的水泥基材料3D打印技术体系，完成了装配式3D打印赵州桥的工程示范，取得了显著的社会经济效益。科研基础条件不断完善，开放共享水平不断提高。

2.研究方向

     (一) 研究方向一：模块化装配式建筑智能建造理论与方法

该方向主要聚焦于模块化装配式建筑智能建造的基本理论和方法，包括基于模数、模块、集成的模块化建筑设计理论与方法，研发视觉感知空间系统、得出低能耗实体参数、能够健康室内外环境的房屋建筑结构体系构建，以及包含房间模块数据库、参数化构建数据库、构件智能拆分与优化的模块化装配式建筑建造设计。实验室成员已开发适用于我国特色城镇中低层住宅使用功能的联肢模块化、建筑模数化与标准化设计体系；提出新型的农村住宅模块式全屋定制方法；搭建“监测-跟随-反控”全智能的4E数字孪生能耗管理系统。为模块化装配式建筑提供理论依据，助力模块化建筑的发展。

图2 研究方向一主要内容

                     

                                                                                           (a) 钢管混凝土装配式梁柱连接 节点性能            (b)模块标准化设计体系                (c) 农宅模块式全屋定制

图3 方向一部分研究成果

       (二) 研究方向二：超低能耗装配式建筑材料

该方向主要聚焦于高性能、低排放、自修复的绿色建材研究，智能式的高节能装配式建筑研究以及具有环保性、节能性、实用性的可再生能源综合利用。目前实验室已研发出具有快硬早强特性的高贝利特硫铝酸盐水泥（HB-CSA）和具有高后期强度的矿渣硫铝酸盐（S-CSA）水泥。其中，HB-CSA较普通水泥碳排放降低超过50%，而S-CSA的碳排放较普通水泥相比降低甚至超过了80%。

图4 研究方向二主要内容

            

（a）新型混凝土水泥路面   （b）3D打印地聚物混凝土  （c）保温储能绿色建材

图5 方向二部分研究成果

      (三) 研究方向三：装配式建筑数字化与自动化建造方法

该方向主要聚焦于装配式建筑BIM数字模型信息化、装配式建筑联肢模块建筑体系以及3D打印装配式建筑自动化建造。目前设计的墩柱与盖梁承插式半刚性连接、墩柱与承台齿键浅承插连接已应用于京-雄高速装配式桥梁工程项目；研发了钢节点连接装配式建筑的新型施工工艺；实现了3D打印混凝土控制系统基于速度可调的自适应路径规划并成功应用于河南漯河小商桥的3D打印建造；在高寒地区建筑群智能快速建造关键技术的研究中，运用了3D激光扫描技术、无人机航拍技术、BIM技术，取得了良好的管控效果。

图6 研究方向三主要内容

               

                      (a)连续纤维筋多筋植入装置                                        ( b)3D打印小商桥

图7 方向三部分研究成果

3.实验室学术委员会

实验室学术委员会是实验室的科学技术指导和政策咨询机构。学术委员会由知名大学和著名企业的建筑领域相关专家组成。

学术委员会的主要职责是：①对实验室的工作计划、研发项目方案的确定提出咨询意见；②对研发项目的管理、经费的使用、研发人员的配备等提出咨询意见；③受委托对研发项目实施监督、评估，提出咨询意见；④宏观指导实验室的发展和技术研发活动，组织协调相关资源支持研究中心的工作，协助解决影响制约研究中心发展的有关问题。

表1 学术委员会名单

4.实验室近期发展规划

天津市装配式建筑与智能建造重点实验室以国家“十四五”规划、《国家中长期科学与技术发展规划》为指导，围绕“一带一路”、京津冀协同发展等国家重大战略，以助力实现“碳达峰”、“碳中和”为己任，形成了三个特色鲜明的研究方向，且在三个方向均展开了深入研究并取得了丰硕的成果。为了今后加快技术研发与产业化的一体化协同发展，推动建筑业的低碳化、资源化发展，促进建筑行业技术进步和产业结构调整，本实验室的近期发展计划如下：

（一）进一步加强和国内外顶尖科研机构的合作和交流，同时加强各研究方向之间的相互交流、交叉和补充。受疫情影响，交流方式可以多方面多形式进行，如简报、网络和会议等。并可联合申请国家级项目及国际合作交流项目，联合培养硕士和博士研究生；

（二）立足国家需求，避免脱离实践的科研工作。充分发挥三个研究方向的特长和优势，凝练和生产实践相结合的关键科学问题，走开拓创新和有特色的科学研究道路，形成一批在国内外有影响力的科研成果；

（三）争取在近两年内举办国际及国内学术会议各一次；

（四）根据各个研究方向的特色和需求，购置一批设备，进一步完善实验设备条件。

最终，希望根据前两年的基础研究成果和加工技术优化积累，开发规模化制造的装配式建筑设计体系和智能建造技术的研发，掌握实现安全可靠、经济合理和技术可行的关键技术难点，发现课题并深化研究设定的内容，取得比较系统的装配式建筑设计理论和智能建造的基础理论和应用技术研究成果，形成有影响力的装配式建筑创新研究团队。