外掛變曲面鋼管網架高精度制作技術

杜重安 劉愛東

摘要：外掛變曲面鋼管網架高精度制作技術采用機器人自動定位方法進行定位制作變曲面鋼網架，提高鋼網架加工制作的精確度及效率，并采用任意曲面幕墻無焊接精準可調掛接系統，避免現場焊接，有效保證了工期和施工質量。本文重點介紹鋼網架制作工藝流程及控制，為今后類似工程提供借鑒和參考，推動機器人在曲面網架專業的推廣和應用。

關鍵詞：外掛曲面;鋼管網架;高精制作技術

1? 工程概況

廣州無限極廣場項目坐落在廣州市白云新城，包括2個塔樓，天橋式連橋相連，建筑功能含商業，研發中心和辦公，項目高度35m。

項目外幕墻采用鋼網架支撐，造型奇特、曲面復雜，是本項目的最大技術挑戰，存在的大量異形構件，定位精度要求極高。特征板幕墻系統結構為框架式幕墻，面板配置：4mm厚穿孔氟碳噴涂鋁單板;3mm厚氟碳噴涂鋁單板。

2? 工程重難點分析

2.1? 測量放線的空間定位難度大，不易實現。本工程質量要求高，建筑立面復雜，現場放線受外部環境影響（如施工過程中的風荷載、溫度、測量的空間角度）影響較大，如何進行測量是難點之一。

2.2? 本工程有19300平方米的異形鋼網架，不能直接通過定制模具進行加工制作，純手工工藝要求多，同時工期短，如何加工制作鋼網架是難點之二。

2.3? 由于鋼網架及特征鋁板立面錯位較大，如何進行鋼網架及特征鋁板安裝，怎么進行鋼網架對接，怎么將網架及特征鋁板控制在整體偏差控制在6mm是本項目的難點之三。

3? 機器人自動定位制作外掛變曲面鋼管網架制安技術

3.1? 對外掛變曲面鋼管網架進行區域劃分

特征鋼網架及特征鋁板由于造型奇特，曲面復雜;根據安裝樓層以及對應連接點考慮，劃分596榀4.5米-6米長寬范圍的鋼網架。依據現場工況與場地要求，采用滿堂腳手架+多排腳手架形式+汽車起吊+總包塔吊形式配合幕墻安裝。

3.2? 機器人自動定位的外掛變曲面鋼網架加工制作工藝

鋼網架組裝工藝流程（主要使用桁架機器人進行構件定位，定位過程使用全站儀跟蹤）：設計提取數據并將數據導入數控設備→設備固定十字碼后行至相應定位位置→十字碼支撐胎架固定→設備松開十字碼進行下一個點定位→圓管點焊圓管滿焊→3D掃描→焊接位置底漆中間漆處理→鋼網架脫離支撐胎架→場內運輸至安裝位置。

鋼網架組裝設備是我司自行研制發明的“復雜空間智能化定位及焊接”設備，實施效果良好。

3.3? 變曲面鋼網架的組裝控制技術措施

（1）提取定位數據：參照分榀網架尺寸，為便于施工操作，空間擺動達到高差最小的形態，參照高差最小的形態在網架組裝平臺上排布輪廓及設定起點及提取定位數據。

（2）數據導入數控設備：預先設定每榀網架的定位碼件定位順序并按順序進行編號，使用TXT格式存入U盤再導入數控設備。

（3）數控設備夾取定位碼行走至理論位置：選定所需要定位的定位碼編號，夾取對應編號的定位碼，電腦點擊運行相應編號點，數控設備運行至定位位置。

（4）定位碼固定：使用16mm厚鋼板、L50角鋼固定定位碼件，M10的螺栓孔位進行固定，固定過程使用全站儀復核定位碼位置，定位偏差控制在2.5mm以內。

（5）圓管剖口位底漆打磨：為保證圓管拼接位置焊縫質量，在圓管拼接位置將噴涂的底漆打磨去除至圓管金屬色。

（6）圓管與定位碼點焊固定：通過定位碼的圓形邊以及定位構件上的控制點進行定位圓管拼接的焊縫厚度。

（7）鋁板連接底座固定：鋁板連接碼底座預先安裝在定位碼件上，同步底座與連接桿件的緊固螺釘提前安裝;底座上設置卡槽同定位碼連接;定位碼與底座卡槽寬度預留0.1mm虛位。

（8）鋼網架及組裝平臺運出組裝點：點焊完成后再使用全站儀進行一次定位碼與底座的位置復核，誤差控制在3.2mm內。

（9）鋼圓管滿焊：圓管滿焊前增加臨時加固措施，避免焊接應力集中產生過大的變形;使用斷焊形式進行焊接，V字口由定位碼往從內往外形式進行焊接，采用對稱焊接形式施焊。

（10）3D掃描：焊接完成后使用3D掃描，滿焊完成整體偏差擬定控制在±6mm。

（11） 焊縫位打磨： 圓管滿焊完成后進行焊縫位打磨， 手工打磨達到St3等級，打磨完成后進行修補底漆處理。

（12）鋼網架脫離組裝平臺：鋼網架通過拆除M10螺栓連接進行與支撐角鋼的脫離，并使用叉車運輸到待發貨區域。

4? 結束語

機器人自動定位的外掛變曲面鋼網架制作技術，有以下技術創新點：

（1）提出了基于復雜城市廣場建筑外掛變曲面鋼管網架的剖口焊接節點連接形式、采用機器人自動空間定位的網架制作工藝，提高了各榀變曲面鋼網架制作的精度與效率。

（2）創新采用外掛變曲面鋼網架工廠化高精度制作、無焊接可調X型掛接裝置技術，實現了單元式系統整體安裝的目的，保證了質量。

外掛變曲面鋼管網架高精度制作技術采用機器人自動定位制作工藝方法，保證了質量，提高的效率，解決了傳統構件式安裝時間長、質量無法保證的弊端，為今后類似工程提供借鑒。

參考文獻：

[1]鋼結構焊接規范.GB50661-2011.

[2]鋼結構工程施工施工質量驗收規范.GB50205-2020.