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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(jiǎn)述了我國(guó)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(diǎn)介紹了焊接機(jī)器人、噴涂機(jī)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(guó)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(guó)的156個(gè)項(xiàng)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(shí)代的發(fā)展進(jìn)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(dòng)逐漸減少,但仍未徹底擺脫體力勞動(dòng)。隨著機(jī)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(dòng)將逐步退出建筑鋼結(jié)構(gòu)施工的歷史舞臺(tái)。
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(shí)引用的規(guī)范為《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)規(guī)范;1966年出臺(tái)國(guó)家驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)GBJ18-66《鋼結(jié)構(gòu)施工及驗(yàn)收規(guī)范》,隨著時(shí)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(shí)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(yàn)收規(guī)范》,與時(shí)代相匹配的智能化建造技術(shù)(焊接設(shè)備操作-機(jī)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(guó)初期,建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)入中國(guó)時(shí)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(duì)于焊接區(qū)域焊前打磨以手持式打磨機(jī)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(guó)時(shí),焊接方法多為較傳統(tǒng)的手工電弧焊進(jìn)行焊接,由于設(shè)備自身的條件,焊接時(shí)需要頻繁更換焊條,焊接效率慢,質(zhì)量難以保證。隨著時(shí)代的演變,熔化極氣體保護(hù)焊以及埋弧自動(dòng)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(jī)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(jī)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(dòng)組裝及焊接機(jī)器人生產(chǎn)線
目前,鋼結(jié)構(gòu)加工廠對(duì)于構(gòu)件的裝配與焊接仍較多采用人工方式,勞動(dòng)強(qiáng)度大,施工成本高,且存在著招工難的現(xiàn)象,自動(dòng)組裝及焊接機(jī)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(jī)及手持噴涂槍,對(duì)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(chǎng)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),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(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)的不斷推進(jìn)實(shí)施,節(jié)能降耗、提質(zhì)增效將是未來發(fā)展的趨勢(shì)。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(jī)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(tái)。
[參考文獻(xiàn)]
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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(shí)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(qiáng) 劉樂前 單位:中建八局鋼結(jié)構(gòu)工程公司