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暨启动会。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17人，在读博士37人，在读硕士180余人，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：低碳高性能材料

该方向主要聚焦低碳、高强韧、多功能水泥基材料的基础理论、关键技术与工程应用，围绕材料组成优化、水化反应调控、微结构设计、裂缝控制、强韧协同与服役性能提升等开展研究。主要内容包括低温升抗裂硫铝酸盐水泥混凝土、低碳低收缩CSA-UHPC、钢纤维骨架渗流结构化增强超韧混凝土、低成本强自愈合SS-ECC、水下浇筑ECC加固材料及3D打印水泥基摩擦纳米发电材料等。实验室成员已建立低碳水泥基材料设计与性能调控方法，研发了适用于大体积混凝土温控抗裂、海洋工程高耐久修复、地下与水下结构加固、超高韧混凝土防护以及分布式绿色供能等场景的新型材料体系。相关研究在降低水泥基材料碳排放、减少收缩开裂、提升强度韧性、自愈合能力和长期服役稳定性方面取得了一系列成果，为装配式建筑、智能基础设施和重大工程建造提供低碳化、高性能、耐久化与智能化的材料支撑。

图1 方向一部分研究成果

 (二) 研究方向二：智能设计与建造

该方向主要聚焦工程建造全过程的智能化设计、数字化生产与自主化施工，围绕新一代混凝土精细制备、钢筋加工智慧工厂、大模型驱动工程设计智能体、具身智能机器人及新型隧道衬砌智能建造等开展研究，构建面向装配式与智能建造的关键技术体系。实验室成员已提出新一代混凝土跨尺度多相材料均化密实方法与微波高效养护机制，实现材料精细制备与性能高效赋能；在钢筋加工领域，围绕产线精益布局、AGV智能调度、全流程数据底座和实时质量检测等，构建钢筋加工智慧工厂无人化核心技术；在工程设计方面，打造面向基础设施建设全流程的大模型智能体工具群，实现规范理解、经验分析、仿真计算、图纸绘制、图文校审和文本生成等智能辅助。同时，该方向面向复杂土建施工场景，开展具身智能机器人感知、推理、决策与执行等关键技术研究，推动机器人从环境识别到自主作业的闭环应用；面向隧道工程，发展3D打印隧道一体化衬砌建造理论与防水协同优化技术，为智能建造、绿色施工和基础设施升级提供技术支撑。

 

 

图2 方向二部分研究成果

 (三) 研究方向三：工程防灾与韧性

该方向主要聚焦重大工程结构在地震、冲击、爆炸及复杂服役环境下的灾害响应机制、安全防护技术与韧性提升方法，围绕装配式地下结构抗震、钢连接装配式混凝土结构体系、混凝土构件尺寸效应、冲击爆炸损伤评估与加固、抗爆韧性材料及功能防护结构等开展研究，构建面向城市基础设施和装配式建筑的工程防灾减灾技术体系。实验室成员已开展装配整体式地铁车站结构抗震性能试验与场地-结构相互作用分析，揭示装配式与现浇结构在地震作用下的破坏模式差异；研发钢连接装配式混凝土结构体系及抗震韧性关键技术，形成快速装配、可靠连接和推广应用的成套解决方案；建立低速冲击下RC梁动态响应跨缩尺比映射模型，提出考虑尺寸效应的混凝土构件设计计算方法。同时，该方向面向爆炸冲击与特殊防护需求，开发多孔混凝土墙板爆炸损伤本构模型和倒塌评估标准，开展基于EGC的RC板抗爆韧性提升研究，并探索功能梯度与超表面电磁伪装混凝土结构，为重大工程结构安全防护、灾后恢复和韧性城市建设提供理论依据与技术支撑。

 

图3 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。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。