探索大型钢结构制造中的新技术

1、探索大型钢结构制造中的新技术摘要：本文从大型钢结构的设计出发，在制造中对柱、梁以及焊接技术等提出几点新的制造工艺，可供以后钢结构制造加工借鉴。关键词：大型钢结构；制造加工；焊接中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：0.引言我国钢产量的快速增长和绝对优势为我国钢结构建筑事业的发展奠定了基础，提供了有力的资源保障。在国外，20世纪初期钢结构已经在建筑行业中广泛应用，陆续出现了钢结构工业和民用建筑。60年代国外钢结构建筑已经形成比较完善的结构体系。在80年代左右，由于环保意识的加强和木材短缺等因素，美国、日本、澳洲等发达国家，工业化钢结构产品开始向个性化、高环境质量的工业化方向发展。其中代表

2、性的有意大利的BASIS工业化建筑体系和日本积水房屋株式会社的预制装配化钢结构。90年代后，钢结构的建筑逐渐从数量的发展向提高质量的方向过渡。许多国外发达国家积极推动预制装配化钢结构的发展，通过各种质量控制理论和方法，来提高和控制钢结构建筑的质量，解决钢结构建筑中所遇到的质量问题。美国、瑞典、日本等国家钢结构建筑用钢量已占钢材产量的30%以上，钢结构建筑面积已占到总建筑面积的40%以上。目前国外钢结构建筑工业化程度己经从工业化专用体系走向了通用体系，成为世界发达国家的主导建筑结构。钢结构建筑的发展水平也是衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志之一。在我国，钢结构工程的发展历史比较悠久，早在公

3、元一世纪五六十年代，就成功的建造了一些铁链桥，近代又建造了一些拱桥、跨度较大的铁链桥和一些铁塔。近百年来，在我国各地也出现了少量的工业建筑钢结构和铁路、公路桥梁结构。近年来，国内一线城市相继建起了很多高层钢结构建筑，同时，各地还大规模的兴建了单层或二、三层的轻钢结构建筑。建筑钢结构出现了规模更大、技术更新的局面，充分展现了钢结构建筑以高技派的手法带来现代生活的新气息。伴随着我国经济和科学技术的迅猛发展，新材料、新工艺、新设备不断涌现，大量新型建筑层出不穷，钢结构建筑将会得到更快、更好的发展，特别是在民用建筑中的应用将会更加广泛，我国钢结构建筑与发达国家的差距将会逐渐减小。大型钢结构的重量大、体

4、积大、安装难度大、精度高等难点，所以对钢结构制造提出了更高的要求。比如在钢结构的焊接中要采用新型的CO2气体保护焊接技术。要在实践中不断的摸索出新的制造工艺，才能使我国钢结构的发展快速与国际化接轨。1.大型钢结构制作的新工艺1.1钢结构CAD设计与CAM制造技术推广与应用钢结构的关键是钢结构的CAD技术，CAD技术包括：各类钢结构的建模、计算分析（平面与三维空间分析）、节点设计（框架的梁柱节点、柱脚节点，桁架的杆件连接节点、支座节点，排架的柱脚节点、牛腿节点、支撑节点）与施工图的绘制（各类钢框架、桁架、排架、网架、网壳、梁、柱等结构与构件）。钢结构CAM用于钢结构的辅助制造技术，包括杆件与板材

5、的优化下料，钢管相贯节点下料及网架与网壳杆件与节点的计算机辅助加工，随着CAM技术的发展，将对钢结构加工技术的进步起到积极作用。钢结构CAD设计技术可保证钢结构设计的准备性，提高设计效率，CAM技术可显著提高钢结构加工效率、节省钢材，这二个技术的应用对于提高设计与施工速度，降低工程成本有积极意义。1.2H型钢柱和梁的制作首先要将柱的受力以及运动分为三个方面，可以用X、Y、Z代替，在专用平台的水平方向和垂直方向的直角面要进行加工，保证粗糙度不能超过于12、5m，这样就确定了柱的水平和垂直的基准面。其次调整水平和垂直方向的定位螺栓，确保钢柱在铣削的时候不向水平和垂直方向移动，同时将左右固定螺栓拧紧

6、，保证平台不产生X方向的振动。在钻孔的工序中，为了满足生产要求，（任意两孔距允许偏差为1.5mm），采用靠模钻孔技术，通过调整水平和垂直的定位螺栓，分别顶紧柱的翼缘面和靠模面，然后再拧紧螺栓固定。1.3焊接新工艺在钢板中可以按厚度不同划分为四类。厚度（T）小于3MM为薄钢板；3MM到20MM之间的厚度为中板；20MM到50MM之间为厚板；大于50MM的维特厚板，在厚钢板的焊接技术中要采用新型的实芯焊丝和药芯焊丝CO2气体保护焊技术，极大的提高了焊接的生产效率，如果厚板在焊接的过程中发生变形，要根据厚板对接焊后角变形设置胎膜夹具，采用变形的措施，对钢结构进行优化设计。如果只能进行单面的焊接，就要

7、采用小角度、窄间隙坡口，这样才能够降低焊接的收缩量，使焊接的更加完善。焊接后一般会残留应力，要采用局部烘烤方法进行消除焊接后残余应力。如气体保护焊，采用多层多道的焊接方式或者跳焊法避免应力过于集中。在大型钢结构制造加工中，要在构建焊接后进行角变形、横向收缩变形等计算，然后通过分析处理后采取一定的控制措施和焊接工艺降低焊接后的变形，焊接变形控制要采用以下几种新的工艺：1）焊接角变形的控制。一般有两种方法：一种是反变形控制法。另一种是角变形平衡控制法。2）焊接收缩的变形控制，一般对T形接头或者拼接的横向收缩变形进行计算，然后装配前将焊接收缩余量预留出来。2大型钢结构制造中安装施工新技术采用牵引设备

8、使该部分向前滑移，以此类推就能够实现滑移安装。在现在的安装新工艺中采用液压同步滑移系统，要根据滑移驱动力的不同设置相应的滑移设备，在每台泵之间设置的液压爬行器的数量要一致，才能够保证系统安全可靠的运行。这种滑移技术一般适用于大跨度的空间钢结构。对滑移的过程要采用全程的检测，比如激光扫描仪、水准光纤光谱应变传感器等对钢结构的滑移过程进行应力、变形和偏移等实时的监控，如果出现任何的偏差就会发出报警信号，然后采取相应的处理措施。3超声波相控阵和衍射时差监测技术超声波探伤中超声波相控阵和衍射时差法已经成为新的探伤技术，在超声波相控阵中，每个探头中都集中了许多的晶片，然后将晶片的激发时间调节适中，通过控

9、制声束轴线和焦点等参数组成换能器晶片阵列达到对焊缝全截面的扫查。而衍射时间法检测是从检测的结构内部的端点或者端角衍射出的能量来检测结构缺陷的一种方式，安装有两个探头，一个负责发送一个负责接收，将两个宽带窄脉冲进行检测，前提是将探头与焊接的中心线保持一致。产生的非聚焦纵波以一定的角度射到被检测的结构当中，其中一部分的纵波经底面的发射会被接收的探头接收，还有一部分纵波会沿着表面传播也被探头接收，通过接收探头接收缺陷尖端的衍射信号时，来确定检测结构中缺陷的位置和高度。在这种相控技术的基础上，可以实现对焊接A/B/C以及S的扫描，结合衍射时差法检测能够在探伤的页面中得到完整的三维图像信息，这种方式已经

10、取代了射线成像的方式，而且定位更加的准确，在各个领域已经被广泛的应用，比如在西气东输的项目中，超声相控阵检测技术在输油管线的焊缝的检测上发挥了巨大的作用，但是考虑到经济的原因，在钢结构制造中焊接检测中得到推广，保证了大型钢生产的质量。4.大型钢结构连接施工的常用方法大型钢结构在国内建筑行业中的应用时间较短，但此种建筑结构是未来建筑施工的主要结构，也是行业技术发展的必然趋势。施工单位在中小型钢结构工程建设时应深入研究大型钢结构的施工技术，使其尽快适应现代建筑行业发展的需求。钢结构连接是工程项目的关键操作，单个组件的连接质量直接决定了整体钢结构的性能。因此，编制施工方案时需从焊接连接、螺栓连接、铆

11、钉连接等四个方面控制作业质量。4.1焊接连接。焊接是钢结构连接施工的主要方法，把单一的钢材工件组合到一起，由此建立大型钢结构作为建筑物的支护结构。焊接施工需选择合适的焊条，以保证钢材之间的紧密连接，防止冷却后产生裂缝。正常状态下，当工件和焊料熔化形成熔融区域，熔池冷却凝固后便形成材料之间的连接，焊接人员在操作时可适当增加压力，促进工件之间的紧密连接。4.2螺栓连接。螺栓连接的作用有两方面，一是连接钢结构的各个小工件，利用螺栓的配合特性起到加固连接的作用；二是连接钢结构与建筑结构，特别是在安装钢结构时可用螺栓将其固定在墙体或屋顶之上。螺栓连接安装应保证螺栓配合的紧密性，操作人员拧紧后应重新检查其固定情况。必要时可利用焊接的方式把螺栓焊死，以保证钢结构连接的牢固5.小结总而言之，上述的几种新的大型钢结构的制造工艺和技术都是伴随着大型钢结构工程发展起来的，同时在大型钢结构中采用的吊装方式也要实现现代化，PLC和变频器的调速系统能够实现大型构件的整体同步提升，保证了钢结构在生产中的安全可靠性，在近