张宏教授及其合作团队长期以来针对新型建筑工业化设计建造技术系统进行教学和科研，参加了多次国际太阳能十项全能竞赛，20天落地建造运行了3栋太阳能产能装配式建筑。在建造技术方面采用了框式装配式轻钢结构系统组合BIM设计建造技术，以及预制装配UHPC（超高性能混凝土）曲面结构BIM标准化建筑设计建造技术。

Solarark2.0-立方之家

Solarark3.0-方舟之家

Solarark4.0-草原之家

Solarark3.0-方舟之家作为中法青年建筑师论坛的作品，由和江苏苏博特新材料股份有限公司联合参展了今年3月39号在浙江美术馆举办的“中法当代建筑展”。用直纹双曲面结构的BIM设计建造创新技术，探索了当代可持续建筑的产品化设计原型。作品发挥了预制混凝土壳体结构传力的高效率，从而实现了减材节碳的目标。上部东西向的太阳能产能系统使这个建筑获得更高的产能量，实现全生命周期9年碳中和。作为展品，该建筑通过1:20+1:10的大比例模型、展板和影像，获得了观众的好评。

团队参观浙江美术馆“中法当代建筑展”

Solarark3.0-方舟之家模型展台

虽然在BIM设计建造技术方面取得了系列成果，但是，在进一步提质增效建造技术方面遇到了瓶颈，其中的关键的技术难点之一在于如何充分利用现有的建筑BIM模型，实现建筑建造信息对智能建造设备的有效控制和管理。为了解决上述建筑建造信息无法直接用于现场机器人控制的难题，团队博士后朱爱宇创新性地提出了“机器人施工动作节点（RCAN）”的概念。RCAN作为基于BIM的智能组件与机器人操作系统（ROS）之间的中间层系统，能够将传统建造规划数据转化为有序智能建造活动，实现基于openBIM的IFC格式建筑设计与建造信息的关联。该方法通过语义网技术构建了建筑信息与建造规划信息间面向构件的数据关联，实现了BIM模型信息和施工流程信息等多源异构数据在机器人建造任务分配和行为规划中的有效使用，弥补了建筑建造设计阶段数据在机器人实际建造中无法传递并难以有效识别的关键技术问题。该研究成果在工程技术领域的顶级期刊《AUTOMATION IN CONSTRUCTION》上发表了题为“Data linking and interaction between BIM and robotic operating system (ROS) for flexible construction planning”的论文。这也是建筑学院首次在该期刊上发表基于BIM的机器人工地现场建造相关研究成果。

该科研成果将在今年8月份的可持续未来挑战赛（Sustainable Future Challenge）曲面结构产能建筑智能设计建造中得到综合应用。团队及合作伙伴将建造6栋UHPC曲面结构建筑群，建设地点在河北省康宝县世界濒危候鸟遗鸥繁殖保护区。为此，已经开展了研究生设计课程教学—“基于生物多样性保护的曲面高性能建筑BIM设计与建造”，取得了阶段性成果；目前正在开展本科毕业设计课程教学—“面向可持续未来的UHPC曲面建筑数据化设计与智能建造”，教学成果将在6栋UHPC曲面结构建筑群得到落地应用，以上系列成果探索了“产学研”深度融合的新型建筑学(Next Generation Architecture)人才培养方法。

可持续未来挑战赛（SFC）曲面建筑群鸟瞰图

信息来源：教师综合二党支部I建筑技术与科学研究所