淺談鋼結構施工新技術及發展方向

（中建八局鋼結構工程公司，上海 200000）

鋼結構因具有工業化程度高、材料性能均勻、抗震性能好、施工周期短、綠色環保等優點，在諸多的大型體育場館、火車站、機場航站樓、高層及超高層等鋼結構建筑方面得到了很好的應用。尤其是經歷了2008 年汶川地震后，鋼結構的綜合性能得以體現，我國建筑鋼結構迎來了春天。其中代表性建筑有北京體育館“鳥巢”工程、北京新機場工程、珠海歌劇院“小貝殼”工程（圖1)、深圳灣體育中心“春繭”工程（圖2)及濟青高鐵紅島站“浪花”工程（圖3)等。本文結合這些工程實踐經驗，對工程施工中出現的新工藝新技術進行概述，供類似工程施工借鑒。

圖1 珠海歌劇院“貝殼”

圖2 深圳灣體育中心“春繭”

圖3 濟青高鐵紅島站“浪花”

1 新技術在工程中的應用

1.1 BIM技術貫穿工程始末

目前鋼結構建模軟件由傳統的AutoCAD 轉變成現有的Tekla，模型更直觀，建模更簡便。特別是針對一些異型結構、復雜造型結構效果更為明顯，如圖4、圖5 所示。

圖4 國家體育館“鳥巢”工程

圖5 新建濟青高鐵站浪花結構

在深化及出圖過程中，通過動畫模擬施工流程（圖6），避免因加工可行性原因導致返工，節約材料、減少施工周期，同時利用動畫的形式進行方案匯報及技術交底，更直觀更易于掌握。

圖6 動畫模擬施工流程

1.2 二維碼技術應用于現場施工

鋼構件在加工廠出廠前粘貼二維碼，現場施工時通過掃描二維碼可以精準確定鋼構件生產廠家、構件號、構件應用部位以及相應的技術參數等。

現場在醒目位置粘貼二維碼，現場施工及管理人員通過掃描二維碼可以精確找到技術交底記錄、焊接人員、檢測人員、驗收人員信息及施工時間等。

1.3 三維掃描技術提升構件裝配精度

異型構件、彎扭及雙曲構件在加工及拼裝過程中存有一定的偏差，為了現場高空安裝精度，通常采用加工廠胎膜拼裝、焊接，因焊接存有一定的收縮和變形，為了避免焊縫收縮過大及變形導致現場難于安裝的現狀，通常采用三維掃描技術（圖7）。

圖7 三維掃描技術在工程中的應用

1.4 應力應變監控技術應用

一般的廠房結構因結構單一，載荷小應力一般相對較小，但大型高層、超高層、造型網架結構及屋蓋結構安裝后會存有一定的應力應變當量，當應力應變當量超過定值時，結構存有一定的危險性，因此有效的測量應力應變當量是對工程結構安全的有效保障。

1.5 無人機航拍技術應用

為了更清晰立體了解現場施工情況，便于組織、精細化部署、質量監控、現場進度管理等，通常定期進行無人機監控，并通過無人機采集的大量數據進行探索，形成包含數字高程信息的場地地形模型，了解現場的高程信息，提高對現場施工的有效決策。

2 新型工藝在工程中的應用

2.1 無模成型技術的應用

新穎的造型建筑背后多存有單曲或雙曲面構件，雙曲面構件因精度要求高，加工設備參數有限，造成構件加工困難，通過多點無模成型技術能有效地解決雙曲面構件加工問題，如圖8、圖9所示。

圖8 多點無模成型設備

圖9 加工后雙曲構件

2.2 機器人焊接技術應用

機器人焊接已經普遍應用于汽車焊接行業，建筑鋼結構工程構件類型各異，難以實現生產線量產，因此機器人焊接應用于鋼結構行業比較少；隨著機器人廠家技術的不斷提升，目前機器人焊接逐漸走入建筑鋼結構行業，如圖10、圖11所示。

3 建筑鋼結構未來發展方向

隨著科學技術的不斷發展，建筑鋼結構將與時俱進，逐漸由傳統的人工加工向智能制造轉變，BIM 軟件應用更簡單、便捷，效果展示更加直觀、具體，BIM 人員越來越受到社會的青睞；同時智能機器人將不斷應用到實體產業中，更高效、更綠色、更環保，帶動綠色建筑可持續發展，裝配式結構施工進入高峰期。隨著二維碼、無人機等技術的應用，我國鋼結構施工將成為世界的一個標桿，引領新一輪技術革命。

圖10 機器人應用于鋼構廠方管柱焊接

圖11 機器人應用于鋼構廠圓管柱焊接