建筑鋼結(jié)構(gòu)制造技術(shù)演變淺談

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[摘要]隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛，本文簡述了我國建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)演變，介紹了鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，重點介紹了焊接機器人、噴涂機器人等智能設(shè)備及信息化管理系統(tǒng)在鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]建筑；鋼結(jié)構(gòu)；制造技術(shù)；演變

1前言

中國建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展始于20世紀(jì)50年代初期，借助于蘇聯(lián)援助中國的156個項目逐步崛起，期間經(jīng)歷了低潮期（20世紀(jì)60年代中期～70年代），發(fā)展期（20世紀(jì)80年代～90年代），逐步邁向成熟期（20世紀(jì)90年代～21世紀(jì)10年代），智能化轉(zhuǎn)變期（21世紀(jì)10年代～至今）。隨著時代的發(fā)展進步，建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)備及技術(shù)的不斷更新，技術(shù)工人體力勞動逐漸減少，但仍未徹底擺脫體力勞動。隨著機器人技術(shù)的不斷發(fā)展，智能建造技術(shù)日漸成熟，體力勞動將逐步退出建筑鋼結(jié)構(gòu)施工的歷史舞臺。

2技術(shù)支撐，規(guī)范先行

2.1規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的演變

建筑鋼結(jié)構(gòu)起步階段（20世紀(jì)50年代），當(dāng)時引用的規(guī)范為《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范試行草案》（結(jié)規(guī)4-54）即蘇聯(lián)1946年鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范；1966年出臺國家驗收標(biāo)準(zhǔn)GBJ18-66《鋼結(jié)構(gòu)施工及驗收規(guī)范》,隨著時代的變遷標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范逐步更新，建筑鋼結(jié)構(gòu)施工逐步走向正規(guī)化，與時代發(fā)展相匹配。目前執(zhí)行的最新標(biāo)準(zhǔn)為GB50205-2020《鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗收規(guī)范》,與時代相匹配的智能化建造技術(shù)（焊接設(shè)備操作-機器人焊接教材以及增材制造技術(shù)）也引入大學(xué)教材，為智能建造提供先天條件。具體標(biāo)準(zhǔn)演變流程如圖1所示。

2.2軟件及設(shè)備的更新與演變

1）制圖軟件的更新建國初期，建筑鋼結(jié)構(gòu)進入中國時由于技術(shù)限制，建筑圖紙多以手繪圖紙為主，后期逐步引入CAD繪圖以及tekla建模軟件等，提高了技術(shù)出圖速度和質(zhì)量。2)劃線及焊接區(qū)域打磨目前多數(shù)小的鋼結(jié)構(gòu)加工廠劃線仍然以人工為主，對于焊接區(qū)域焊前打磨以手持式打磨機為主，隨著智能建造技術(shù)的日益更新，目前大型工廠已采用智能劃線生產(chǎn)線+打磨+下料一體化設(shè)備。3)焊接方法的演變建筑鋼結(jié)構(gòu)初入中國時，焊接方法多為較傳統(tǒng)的手工電弧焊進行焊接，由于設(shè)備自身的條件，焊接時需要頻繁更換焊條，焊接效率慢，質(zhì)量難以保證。隨著時代的演變，熔化極氣體保護焊以及埋弧自動焊（單絲-雙絲-多絲）逐步走入建筑鋼結(jié)構(gòu)施工企業(yè)，提高了焊接施工效率及施工質(zhì)量，如圖2。

3智能化技術(shù)在建筑鋼結(jié)構(gòu)工廠中的應(yīng)用

3.1劃線機器人及打磨生產(chǎn)線

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化機器人逐步步入建筑工程中，并得到有效的應(yīng)用。建筑模型建好后，根據(jù)需要輸入相應(yīng)的編程程序，智能化設(shè)備可以實現(xiàn)自動劃線及打磨，提高劃線精度及打磨效率，降低生產(chǎn)成本，如圖3、圖4。

3.2自動組裝及焊接機器人生產(chǎn)線

目前，鋼結(jié)構(gòu)加工廠對于構(gòu)件的裝配與焊接仍較多采用人工方式，勞動強度大，施工成本高，且存在著招工難的現(xiàn)象，自動組裝及焊接機器人生產(chǎn)線的應(yīng)用能有效規(guī)避上述問題，如圖5。

3.3智能拋丸噴涂一體化生產(chǎn)線

目前，多數(shù)建筑鋼結(jié)構(gòu)加工廠采用的拋丸及噴涂均為常規(guī)的拋丸機及手持噴涂槍，對于存有小夾角及加勁板部位，經(jīng)常出現(xiàn)拋丸不徹底，漏噴涂的現(xiàn)象，導(dǎo)致施工現(xiàn)場常有油漆脫落、起皮現(xiàn)象，引起返銹及重復(fù)作業(yè)。通過設(shè)置程序采用拋丸涂裝一體化生產(chǎn)線進行拋丸及噴涂可以有效規(guī)避上述問題，如圖6。

3.4智能化工廠的管理

常規(guī)的加工廠均采用人工監(jiān)督，人工管控模式，管理模式均在工廠/車間內(nèi)部完成，外部參觀、觀摩及管控均需進入車間，隱蔽區(qū)域出現(xiàn)事故不易發(fā)現(xiàn)。智能化工廠采用360°全方位監(jiān)控，車間加工任務(wù)工期通過顯示屏公布，車間用電用水等進行實時監(jiān)測，可以有效節(jié)約成本，降低事故的發(fā)生等，如圖7。

4結(jié)語

隨著“碳達峰”和“碳中和”目標(biāo)的不斷推進實施，節(jié)能降耗、提質(zhì)增效將是未來發(fā)展的趨勢。裝配式建筑的推廣以及人工智能技術(shù)的發(fā)展，將促使建筑鋼結(jié)構(gòu)的智能化生產(chǎn)越來越普及，機器人技術(shù)、智能化建造技術(shù)將更多地走入工程施工的舞臺。

[參考文獻]

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[4]戴為志，高良．建筑鋼結(jié)構(gòu)工程焊接技術(shù)及實例[M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010．

作者:程淑萍 田瑞斌 姜殿忠 崔永強 劉樂前 單位:中建八局鋼結(jié)構(gòu)工程公司