裝配式鋼結(jié)構(gòu)深度預(yù)制施工技術(shù)

劉洪成

(川慶鉆探工程有限公司　四川油建分公司,四川　成都　610051)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)深度預(yù)制施工技術(shù)

劉洪成

(川慶鉆探工程有限公司四川油建分公司,四川成都610051)

[摘要]裝配式鋼結(jié)構(gòu)深度預(yù)制施工技術(shù)是四川油建為保障海外市場發(fā)展和高質(zhì)高效完成鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制而探索出來的一種新型施工技術(shù)。在將傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)焊接形式改為高強度螺栓連接,減少現(xiàn)場焊接工作量的基礎(chǔ)上,在業(yè)內(nèi)首次運用Tekla軟件對圖紙進(jìn)行深度建模分析、二次設(shè)計和工藝詳圖出圖,并建立了裝配化鋼結(jié)構(gòu)數(shù)控預(yù)制生產(chǎn)線對其加工生產(chǎn),在軟件、工藝和機(jī)具設(shè)備上都實現(xiàn)了創(chuàng)新,并取得了驕人的成績和經(jīng)濟(jì)效益。

[關(guān)鍵詞]裝配式；鋼結(jié)構(gòu)；深度預(yù)制；施工技術(shù)；Tekla軟件

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.10.052

1技術(shù)簡介

1.1技術(shù)名稱

裝配式鋼結(jié)構(gòu)深度預(yù)制施工技術(shù)。

1.2形成過程

隨著近年來公司海外市場不斷擴(kuò)大,鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制與安裝工作量與日俱增,施工人力、裝備等資源持續(xù)處于緊張狀態(tài),鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制生產(chǎn)急需在工藝創(chuàng)新、設(shè)備使用、工序組合、質(zhì)量控制方面探索出全新有效的生產(chǎn)模式。為滿足國外工程鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制的需要,在管廊架等鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)制中改變傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制方式,采用裝配式深度預(yù)制技術(shù),運用Tekla等軟件對設(shè)計圖紙進(jìn)行三維建模、二次設(shè)計和工藝詳圖出圖,并采用先進(jìn)數(shù)控化設(shè)備將加工信息轉(zhuǎn)換為二維機(jī)代碼,使排料、切割、鉆孔等工序達(dá)到程序化、批量化,提高了預(yù)制深度、生產(chǎn)效率,保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

1.3主要特點

裝配式鋼結(jié)構(gòu)深度預(yù)制施工技術(shù)最大特點是建模精細(xì)化、下單快速化、生產(chǎn)工序化、作業(yè)流水化、預(yù)制優(yōu)質(zhì)化。運用Tekla等軟件通過對圖紙二次建模分析,快速建立三維立體模型,將鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點構(gòu)造細(xì)化,自動生成詳細(xì)的二維加工零件圖和組裝詳圖,快速列出各類鋼材的規(guī)格型號用量表,實現(xiàn)快速材料計劃下單采購；數(shù)控設(shè)備投入使用,優(yōu)化布置,有機(jī)組合,編制數(shù)控操作執(zhí)行文件,各工序作業(yè)優(yōu)化組合,輕松實現(xiàn)下料、鉆孔、組對、焊接等工序流水化作業(yè),實現(xiàn)了預(yù)制生產(chǎn)快速化、優(yōu)質(zhì)化。

Tekla Structures是芬蘭公司開發(fā)的鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計軟件,在一個虛擬的空間中搭建一個完整的鋼結(jié)構(gòu)模型,模型中不僅包括結(jié)零部件的幾何尺寸，也包括了材料規(guī)格、橫截面、節(jié)點類型、材質(zhì)、用戶批注語等在內(nèi)的所有信息,而且能自動生成鋼結(jié)構(gòu)工藝詳圖和各種報表。

1.4適用范圍

裝配式鋼結(jié)構(gòu)深度預(yù)制施工技術(shù)適用于以下七個方面鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制生產(chǎn)：

(1)場站系統(tǒng)管廊架,如輸氣管網(wǎng)、熱力管網(wǎng)、污水管網(wǎng)等。

(2)塔架類如煙囪塔架、通訊塔架、跨河桁架等。

(3)常壓非標(biāo)設(shè)備制造,如常壓水罐、常壓油罐、水泥倉等。

(4)煙囪類成套設(shè)備制作,如尾氣煙囪、鍋爐房煙囪、灼燒爐煙囪等。

(5)設(shè)備梯子、欄桿、檢修通道鋼格板成套制造。

(6)鋼結(jié)構(gòu)的廠房、倉庫、辦公樓的預(yù)制。

(7)裝配式管廊架、設(shè)備框架成套制造。

2技術(shù)詳細(xì)特色介紹

2.1技術(shù)流程

技術(shù)流程

2.2創(chuàng)建構(gòu)件

(1)參照設(shè)計圖紙,利用Tekla三維立體模擬軟件創(chuàng)建定位管廊桁架位置的全局軸線。先大致瀏覽全套施工圖后,打開軟件,點擊新建模型按鈕,在彈出的對話框中輸入模型名稱,進(jìn)入新建模型,按照施工圖軸線參數(shù)修改默認(rèn)軸線,再創(chuàng)建各軸的視圖,以方便在各視圖之間進(jìn)行模型建立。

(2)創(chuàng)建定位單榀桁架桿件位置的局部軸線和輔助線、點,在此基礎(chǔ)上依次創(chuàng)建立柱、橫梁、邊梁、次梁、挑梁等桿件。

(3)在軟件截面庫中選擇合適的截面,軟件截面庫里面有各種H型鋼、工字鋼、槽鋼、角鋼、鋼板等,根據(jù)設(shè)計要求為創(chuàng)建的零部件選取材料。

(4)使用復(fù)制、鏡像等功能創(chuàng)建相同構(gòu)件。

注意事項：

①單榀桁架的標(biāo)高,橫向、縱向坐標(biāo)統(tǒng)一按毫米計量,同一模型內(nèi)要統(tǒng)一坐標(biāo)單位。

②計算梁柱標(biāo)高時候要扣除設(shè)計圖紙的基礎(chǔ)標(biāo)高。

2.3創(chuàng)建節(jié)點

(1)選擇合適的節(jié)點類型,先利用Tekla軟件默認(rèn)的參數(shù)創(chuàng)建節(jié)點,再調(diào)節(jié)參數(shù),使節(jié)點形式與設(shè)計圖紙相符。柱腳、梁柱連接的連接板與螺栓創(chuàng)建出來后,按需進(jìn)行焊接連接,再做成節(jié)點,然后運用節(jié)點去創(chuàng)建相同的連接形式,從而建立起整個三維模型。

(2)在創(chuàng)建節(jié)點時,要加強碰撞檢查,利用碰撞校核,避免構(gòu)件相碰和螺栓間距過小等問題。

注意事項：

①在復(fù)制生成節(jié)點前,先單個節(jié)點的校核碰撞,以免成批的創(chuàng)建節(jié)點后形成大量的碰撞。

②節(jié)點全部完成后,開啟Tekla三維立體模擬軟件自動碰撞校核功能,一定要進(jìn)行三維碰撞再校核,修改完善模型。

2.4出構(gòu)件詳圖和裝配圖

(1)選擇合適的模板,設(shè)定圖紙的大小、報表大小。

(2)修改圖紙的屬性,設(shè)定標(biāo)注類型和標(biāo)注精度,設(shè)定文字大小等。

(3)選擇所有構(gòu)件,由軟件自動出構(gòu)件圖和零件圖。

(4)手工修改圖紙標(biāo)注,創(chuàng)建剖面、標(biāo)高,插入視圖,加注圖紙說明。

2.5提出料單

模型完善后,自動生成零件、構(gòu)件流水編號,所有編號唯一,不重復(fù),方便生產(chǎn)后標(biāo)記編號。快速創(chuàng)建零件清單,螺栓清單,型材清單等材料用量清單,提供材料排版圖,導(dǎo)入Excel表格,提出材料采購和工廠加工計劃,實現(xiàn)快速材料計劃下單采購。

Tekla三維立體模擬軟件創(chuàng)建的用量料單,相比以前預(yù)估買料,直接將施工圖交班組,由班組邊清算邊干,缺料再補再干的傳統(tǒng)方式有了技術(shù)和管理上的創(chuàng)新。該技術(shù)成熟運用,班組只需按加工任務(wù)書施工,由于軟件對材料的統(tǒng)計正確率100%,所以物資部門根據(jù)材料清單對材料的管控能力大大加強,不易出再因增補材料而影響工期,同時不易產(chǎn)生庫存積壓,利于資金流轉(zhuǎn),提高企業(yè)效益。

2.6形成加工任務(wù)單

創(chuàng)建出零件圖、構(gòu)件圖,經(jīng)過調(diào)整后便可形成車間預(yù)制生產(chǎn)任務(wù)書。任務(wù)書可按零件圖、構(gòu)件圖生產(chǎn)、綜合生產(chǎn)和按照生產(chǎn)工序安排生產(chǎn)。

操作人員拿到任務(wù)清單后,通過鍵盤輸入單個零件規(guī)格、尺寸、角度等參數(shù),設(shè)備電腦自動轉(zhuǎn)換為機(jī)代碼,編制好數(shù)控操作執(zhí)行文件,借助吊運輔助設(shè)備,操作臺面控制按鈕可實現(xiàn)材料進(jìn)退,紅外線定位,物件上下抬起,左右橫移等功能,可實現(xiàn)切割、鉆孔等工序作業(yè),加工產(chǎn)品尺寸準(zhǔn)確,零偏差。操作人員直接根據(jù)任務(wù)單組織生產(chǎn),省去看圖時間,提速提效,縮短工期。

2.7物料的進(jìn)出形式

所有物料進(jìn)出和轉(zhuǎn)運主要通以下幾種途徑：

①平板軌道車運輸；②送料輥滾傳送；③天車直接吊裝行走；④拖掛車?yán)\。

將原材料用天車吊裝放到帶鋸床的送料輥滾上,操作數(shù)控臺面,實現(xiàn)型鋼上下抬起和橫向移動進(jìn)入進(jìn)料平臺,通過上下左右定位,操作切割臺面按鈕,可輕松實現(xiàn)多角度切割下料。完成的下料胚通過送料平臺送出切割間,通過天車吊裝放到鉆床的送料輥滾上,實現(xiàn)出料,并輸送到組對焊接工藝區(qū)塊組對焊接。

2.8主要數(shù)控設(shè)備配備

主要數(shù)控設(shè)備配備

2.9主要生產(chǎn)工序介紹

鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制生產(chǎn)主要工序如下：

(1)三維建模,編制零件、構(gòu)件生產(chǎn)圖,派發(fā)任務(wù)單,標(biāo)識清楚單個零件材質(zhì)、外形尺寸、眼孔直徑、中心距,邊角處理方式等。

(2)按照生產(chǎn)任務(wù)單對立柱、橫梁等型鋼用數(shù)控帶鋸床下料,連接板用數(shù)控火焰切割機(jī)下料,并按任務(wù)單上號碼對零件進(jìn)行打鋼印編號。

(3)用數(shù)控三維鉆床對型鋼上立柱、橫梁的連接螺栓孔進(jìn)行鉆孔,用平面數(shù)控鉆床對連接鋼板進(jìn)行鉆孔,保證立柱和橫梁孔位的制作精度。

(4)把鉆好孔的連接板與立柱、橫梁每榀對應(yīng)點焊好,并完成組對工序。

(5)按照施焊工藝,采用手工焊或CO2半自動保護(hù)焊焊接每個節(jié)點,先焊接筋板焊縫,后焊接螺栓連接板與柱、梁的連接焊縫。

(6)焊接完畢后,將橫梁、立柱等單根構(gòu)件分離出來,按任務(wù)單上號碼對構(gòu)件進(jìn)行打鋼印編號。

(7)構(gòu)件經(jīng)過拋丸除銹后,用封口膠將鋼印密封,防止油漆、防火涂料、銹蝕等外界因素影響鋼印清晰度。

(8)按貨運要求進(jìn)行打包產(chǎn)品,每個包架嘜頭用噴涂標(biāo)識,字跡清楚,以便發(fā)運和現(xiàn)場組裝。

2.10科技應(yīng)用,高科技保質(zhì)量

在原有質(zhì)量管理體系的基礎(chǔ)上,項目部技術(shù)人員利用Tekla三維軟件建模,細(xì)化節(jié)點構(gòu)造,模擬現(xiàn)場組拼裝效果,從三維效果上查找錯、漏、缺,并及時與設(shè)計溝通,達(dá)成修改共識。軟件自動生成詳細(xì)的二維加工零件圖和組裝詳圖,快速列出各類鋼材的規(guī)格型號用量表,實現(xiàn)快速材料計劃下單采購,避免了手工操作出現(xiàn)的紕漏。

數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用,編程操作,輕松實現(xiàn)排料、切割、鉆孔等工序程序化,批量化,其操作簡單,進(jìn)料、退料、起刀、收刀等自動定位,自動控制,切口小,切割面光平,能很好地確保零件尺寸,孔徑、孔距、孔眼垂直度等主控項目的偏差值在允許偏差值范圍內(nèi),確保高精度高效率地完成施工任務(wù)。

3工程實例及效果

四川油建新疆項目部在承接的土庫曼南約洛坦100億商品氣產(chǎn)能建設(shè)項目、土國B區(qū)處理廠工程、土國A區(qū)處理廠擴(kuò)建工程、阿富汗AD項目等工程中均運用該技術(shù)對管廊架、設(shè)備平臺等鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)制生產(chǎn),克服了鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制量大,結(jié)點結(jié)構(gòu)復(fù)雜,螺栓連接多,任務(wù)重、工期短等難題,高效優(yōu)質(zhì)地完成了各項任務(wù),取得了全部鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制深度達(dá)到98%的好成績，并使系統(tǒng)管架橫梁軸心線、標(biāo)高、節(jié)點位置等精度控制在3mm以內(nèi),突破千榀管架無返工,數(shù)十萬螺栓孔坐標(biāo)、孔徑、組裝位置等與現(xiàn)場安裝匹配率100%等驚人成績。

4結(jié)論

裝配式鋼結(jié)構(gòu)深度預(yù)制施工技術(shù)在預(yù)制生產(chǎn)中把Tekla三維模擬軟件和數(shù)控設(shè)備成熟地配套應(yīng)用,不但縮短了技術(shù)人員拿出零件加工圖的時間,還節(jié)省了統(tǒng)計材料的時間,提高了技術(shù)人員的工作效率；數(shù)控設(shè)備的投入,使得各工序施工輕松化、簡單化,不但很大程度上提高了零件制作質(zhì)量,同時也降低了勞動強度,提高了工效為公司贏得了效益。

這種全新的生產(chǎn)模式,形成了建模簡潔化、下單快速化、生產(chǎn)工序化、作業(yè)流水化、加工快速化、預(yù)制優(yōu)質(zhì)化等特色,并適用于場站系統(tǒng)管廊架、塔架鋼結(jié)構(gòu)、常壓非標(biāo)設(shè)備制造、煙囪類成套設(shè)備制作、設(shè)備梯子、欄桿、檢修通道鋼格板成套制造、鋼結(jié)構(gòu)的廠房、倉庫、辦公樓的預(yù)制、設(shè)備框架成套制造等大多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)深度加工預(yù)制,是我國鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制的發(fā)展趨勢與進(jìn)步。