信息化预拼装在钢结构成品检验中的应用

1、摆信息化预拼装阿在钢结构成品疤检验中的应用丁一峰 张亚奥（宝钢钢构有版限公司 上海阿）隘摘要：罢我国的钢结构叭随着建筑业的奥高速发展应用奥领域也得到不矮断地扩大，复伴杂钢构件的成般品检验成为了爸工程技术中的爸瓶颈。本文结敖合上海中心大癌厦项目的第三芭道环带桁架钢瓣构件的信息化鞍预拼装的操作疤过程，论述了俺综合利用三维佰建模软件对复鞍杂空间杆件放隘样定位优势，跋以及全站仪精斑密测量空间坐艾标的特点，有佰效地解决复杂胺钢构件的检测岸难题，提高复傲杂钢构件制作啊精度，保障现版场安装顺利进靶行。胺关键词：版钢结构、成品敖检验、信息化佰预拼装概述1.1 背景扒自上世纪80按年代末开始，颁钢结构在建设颁领

2、域得到广泛岸应用。随着经皑济的发展钢铁埃工业技术和产瓣能的提升，高佰层建筑、体育笆场馆、机场航伴站楼等建筑物胺逐渐增多，钢哀结构进入了快熬速发展期。然哀而国内大多数哀钢结构加工企案业中，普遍采稗用钢尺、拉线百、放样吊线和傲检验模板等传摆统方法来检验绊钢构件是否符安合设计的要求安。对于复杂的斑钢构件还要通安过实物预拼装胺，检验构件的瓣空间位置，减摆小累积误差。八如今的钢结构敖造型已经变得懊十分复杂，如捌高层建筑的避皑难层桁架构件肮、雨棚网壳结奥构和顶冠造型盎；又如各种场矮馆的空间大跨熬度立体桁架构氨件和巨型的高澳架桥梁，给钢半构件的检验增百添了许多难度矮。采用现有的扮检测手段不但罢需要大片的预百

3、拼装场地，检拌测过程繁琐，把测量时间长，叭检测费用高，捌而且检测精度昂低，已经无法扳满足现在钢结般构加工制造技把术的需求。扮1.2 应用斑简介捌现在，有一种扮信息化预拼装巴正在悄然兴起癌，即采用电脑扒模拟构件的实绊际数据进行检敖验和预拼装的半方法，已在一半些重大项目中隘得到了应用。半这种方法的基佰本思路是：采昂用钢结构三维拌设计软件构筑昂三维模型（以版下简称理论模般型），从中选俺择合适的测量隘位置，并予以疤编号形成单一摆构件的测量图稗用于实物测量佰（如采用全站百仪或三维扫描柏仪等设备测量瓣），然后将构办件实测数据输袄入三维设计软翱件形成实测的笆三维模型（以鞍下简称实测模扳型），与原始八理论模型

4、进行百比对，检验构拌件是否满足设拌计的要求。然靶后将合格的构邦件实测模型导埃入整体模型中翱进行构件之间阿各接口的匹配把分析，起到构熬件实物预拼装芭的效果，保证扒最终构件满足靶现场安装的要搬求。靶此类方法可以肮获取实物构件矮的三维数据信扳息，不但能够按用于检验单个埃构件，而且能胺够模拟复杂构肮件安装后的真搬实情况；既方吧便实物构件数绊据信息的存储奥，还可以提供颁给现场，作为摆实际安装的参颁考依据。应用实例拜下面以在建工扮程“上海中心扮大厦项目” 吧第三道环带桁叭架为例进行具隘体介绍。邦上海中心是上八海这个国际化班大都市新的地盎标性建筑，代扮表着上海新一斑轮的腾飞与发袄展。作为世界啊瞩目的工程，跋

5、上海中心在其摆建造过程中，艾应用了多项建班筑科技领域内安的高新技术，扒其中钢构件信扮息化检验技术靶是其中一大亮百点。扮该技术方案可懊分为四个主要背实施步骤：佰（一）确定整芭体坐标系进行奥实体建模拜对预拼装范围瓣内结构建立整办体坐标系，然蔼后建立结构整矮体模型。由于隘此模型中的尺颁寸均为理论尺懊寸，不考虑实袄际制作中出现搬的变形，故称柏此模型为理论按模型。理论模瓣型可分为结构埃整体的理论模百型和单个构件扒的理论模型。凹首先，根据构背件和结构的实芭际特点，建立笆与结构特点相笆适应的整体坐坝标系。在整体班理论模型建立绊完毕后，为每暗一个构件的理埃论模型选定测般量控制点，并埃根据一定的规白则，对各控制

6、拔点进行合理编罢号。步骤如下柏：板1）整体坐标岸系设定：桁架巨柱下弦杆上弦杆桁架巨柱斜腹杆竖腹杆挨由于环带桁架跋的基本结构呈爸环形布置，属氨于中心对称布摆局，所以整体半坐标系设置在绊环形的中心位耙置，Z向高度稗设在桁架上弦阿杆顶面。构件伴主要包括：桁版架巨柱、弦杆鞍、腹杆三大类稗型。如下图所傲示：按上海中心大厦佰第三道环带桁俺架整体效果图柏2）视图方向稗和构件接口名般称的定义：版内、外侧：站扳在环带桁架的颁环外向环内看绊，内、外侧是版区别在同一个肮构件内所处的唉不同位置比较澳而言的，越靠办近环外即表示斑外侧，反之越爸靠近环内表示霸内侧；伴左、右端：站巴在环带桁架的败环外向环内看搬，偏向左手的跋

7、一侧为左端，碍反之偏向右手疤的一侧为右端暗；哎上、下端：参蔼照建筑的高度稗方向，根据该笆构件或部件处皑于建筑的实际版位置来决定的奥；吧上翼缘：是指拜H型的水平杆摆件在建筑中位案置较高的那块捌翼板。隘3）控制点的扒选择：瓣因为构件检验霸和预拼装的最扮终目的是检验埃各构件现场接懊口之间的匹配昂程度，即通过扮预拼装的方法哀检验构件接口背间隙和错边量佰。考虑到接口扒处两侧的杆件办均为H型截面捌，为此测量控瓣制点选择每个袄H型截面接口皑最外侧的四个拜点。颁4）构件测量胺控制点的编号叭规则：盎该编号由三个隘部分组成，分岸别是杆件符号跋、方位符号和稗流水号，如下案所示：版构件测量控制爸点编号中流水澳号的编号

8、先保把证翼板一侧的胺两个控制点的版流水号连续，鞍并保证每个H唉型杆件四个控稗制点的流水号哀连续。先后顺袄序是先左后右盎；先内后外；皑先上后下为基暗本原则。构件跋编号前两个符扳号的组合规则啊如下：捌A、巨柱测量坝控制点编号规啊则：坝a、巨柱本体跋上端接口BU阿*；本体下端白接口BD*；坝b、巨柱左端俺弦杆接口XL胺*；右端弦杆斑接口XR*；蔼c、巨柱左端吧腹杆接口FL背*；右端腹杆版接口FR*。半B、弦杆测量矮控制点编号规败则：背a、弦杆本体败左端接口BL碍*；本体右端霸接口BR*；岸b、弦杆左端凹腹杆接口FL伴*；右端腹杆巴接口FR*；挨c、弦杆中间捌腹杆接口FM搬*。奥C、腹杆测量爸控制点编

9、号规安则：百a 、腹杆本耙体上端接口B拔U*；本体下扮端接口BD*耙。半5）构件测量暗控制点的具体邦编号，见下方坝示意图：癌上海中心桁架扳测量控制点编芭号原则示意图巴（二）单个构斑件测量控制点氨的理论值与实拜际值对比：隘提取单个构件拜模型，建立局拜部坐标系，提凹取其上各控制疤点的局部坐标哀理论值。测量阿实际构件上各蔼控制点在其自吧身局部坐标系斑下的实际坐标罢，将理论值与艾实际值对比以蔼检验单个构件哎制作精度。疤1）构件局部唉坐标系的设定佰：耙对于单根构件啊的理论模型，哎首先要根据实瓣际情况，建立傲合适的局部坐岸标系。局部坐捌标系的选定原艾则，是有利于碍理论模型和实澳测模型的对比隘。XOY平面肮

10、设置在构件上安端铣削面内，傲在该平面内，绊取位于构件截叭面中部的H型挨杆件的截面形吧心点设为原点瓣，X轴指向右皑方，Y轴指向岸内侧，Z轴指安向建筑上方。隘2）提取各控疤制点在其构件巴局部坐标系下稗的理论坐标值癌：霸在对单个理论哀模型建立合适巴的局部坐标系耙后，提取各控白制点在局部坐半标系下的坐标疤（称为控制点巴的局部坐标理拜论值）。控制百点的选取和编稗号见前述。形扒成构件的测量安图。如下图所肮示：袄典型的下弦杆柏测量图颁3）实物测量扳后绘制实测模肮型：靶由于构件在制澳作时必然产生瓣变形，各控制败点很可能与理氨论模型有偏差板。为控制构件办的偏差度不超翱过规范要求，盎需确定各控制碍点的实际位置靶。

11、为此采用全疤站仪进行测量啊，确定实际构搬件各控制点在稗其局部坐标系吧下的坐标。由肮实测控制点坐氨标所构成的线翱框模型称之为坝实测模型。耙4）建立构件版实测模型局部奥坐标系：般采用与理论模般型相同的方法坝为构件的实测稗模型建立局部氨坐标系。按5）调整实测肮模型与理论模奥型对比：颁调整实测模型捌使之坐标系与办理论模型坐标澳系吻合，通过俺控制点的理论靶坐标和实测坐暗标对比，判断熬构件的制作精稗度是否满足要半求规范要求。阿当误差大于公败差要求时，对扮构件超差部位背提出整改要求邦，制作部门按伴要求进行整改皑。并将修整后班的构件重新测拌量，再次比对百直到构件符合办要求为止。如搬下图所示：理论模型实测模型澳

12、下弦杆对比效俺果图笆（三）检验接背口两侧的控制拜点实际值是否拜匹配：奥将各构件模型懊放回到整体模爸型中去，根据板各构件自身局罢部坐标系与整柏体坐标系之间澳的关系，将各办控制点在局部扳坐标系下的理癌论坐标值和实唉际坐标值转换哎为在整体坐标爸系下的理论值翱和实际值。根敖据接口两侧的熬控制点整体坐按标实际值，检跋验各构件接口绊位置的匹配度瓣。如下图所示板：桁架巨柱19WC1116S-1下弦杆3BT-D-3稗下弦杆3BT敖-D-3与桁绊架巨柱19W耙C1116S按-1接口匹配袄效果图皑下节巨柱19挨WC1116艾S-1与下弦胺杆3BT-D摆-3接口坐标办匹配表如下：案下弦杆败3BT-D-埃3爸坐标啊（

13、整体坐标系班下）背桁架巨柱爸19WC11白16S-1拔坐标邦（整体坐标系版下）霸实际盎间隙颁备注芭位置拌控制点霸实际坐标值唉位置捌控制点蔼实际坐标值背弦杆本体右端安接口安BR-01哀(-3828鞍,1205,办-2992)哀柱子左端弦杆办接口耙XL-01案(-3808敖,1198,挨-2992)八21.2靶BR-02安(-3972澳,779,-吧2992)芭XL-02耙(-3955办,773,-办2992)办18.2袄BR-03暗(-3828巴,1203,柏-3992)爸XL-03胺(-3808版,1197,鞍-3992)背20.8挨BR-04芭(-3973拔,777,-板3992)挨XL-0

14、4把(-3955盎,772,-八3992)伴18.6把BR-05办(-4253挨,-26,-靶2992)八XL-05佰(-4235癌,-33,-柏2992)凹19.3阿BR-06蔼(-4471氨,-691,柏-2992)笆XL-06靶(-4452岸,-697,吧-2992)笆19.9袄BR-07稗(-4252奥,-25,-半3992)氨XL-07肮(-4233挨,-32,-敖3992)懊20.2绊BR-08拌(-4470捌,-691,艾-3992)版XL-08凹(-4451埃,-698,般-3992)阿20.2唉（四）信息化癌检验和预拼装傲的验收：敖构件先通过控白制点的理论坐扒标和实测坐标皑对

15、比，确保单拔个构件的制作哀精度是否满足扮要求。然后通稗过整体模型的八信息化预拼装傲，将每一个接吧口相关的实测蔼数据提取出来凹作对比，检验艾接口部位的实疤际间隙是否符跋合规范要求。背当数据超出规懊范要求时，对跋超差部位进行稗整改，以达到碍实物预拼装的伴效果。版构件允许偏差耙表如下：拌序号澳控制项目矮允许偏差（板mm碍）瓣1颁单节柱的高度班拔3板.0瓣2敖杆件截面尺寸芭鞍3唉.0阿3爸杆件截面对角瓣线差吧3.0般4拌实际杆件与理柏论杆件型芯偏傲移量按3.0岸5靶多节柱预装单艾元总长板5.0癌6熬柱与柱之间距扳离皑5.0隘7碍桁架上弦杆与敖下弦杆之间距扒离敖3.0八8搬接口错边量瓣板厚/10，扒且3.0凹9按接口间隙偏差稗量熬3.0实施效果柏上海中心第三凹道环带桁架外蔼圈直径为63霸米，高度为1鞍3米，最大构凹件的重量近1埃00吨，环带背桁架