装配式钢结构深度预制施工技术

刘洪成

(川庆钻探工程有限公司　四川油建分公司,四川　成都　610051)

装配式钢结构深度预制施工技术

刘洪成

(川庆钻探工程有限公司四川油建分公司,四川成都610051)

[摘要]装配式钢结构深度预制施工技术是四川油建为保障海外市场发展和高质高效完成钢结构预制而探索出来的一种新型施工技术。在将传统的钢结构焊接形式改为高强度螺栓连接,减少现场焊接工作量的基础上,在业内首次运用Tekla软件对图纸进行深度建模分析、二次设计和工艺详图出图,并建立了装配化钢结构数控预制生产线对其加工生产,在软件、工艺和机具设备上都实现了创新,并取得了骄人的成绩和经济效益。

[关键词]装配式；钢结构；深度预制；施工技术；Tekla软件

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

1技术简介

1.1技术名称

装配式钢结构深度预制施工技术。

1.2形成过程

随着近年来公司海外市场不断扩大,钢结构预制与安装工作量与日俱增,施工人力、装备等资源持续处于紧张状态,钢结构预制生产急需在工艺创新、设备使用、工序组合、质量控制方面探索出全新有效的生产模式。为满足国外工程钢结构预制的需要,在管廊架等钢结构的预制中改变传统钢结构预制方式,采用装配式深度预制技术,运用Tekla等软件对设计图纸进行三维建模、二次设计和工艺详图出图,并采用先进数控化设备将加工信息转换为二维机代码,使排料、切割、钻孔等工序达到程序化、批量化,提高了预制深度、生产效率,保证了产品质量。

1.3主要特点

装配式钢结构深度预制施工技术最大特点是建模精细化、下单快速化、生产工序化、作业流水化、预制优质化。运用Tekla等软件通过对图纸二次建模分析,快速建立三维立体模型,将钢结构的节点构造细化,自动生成详细的二维加工零件图和组装详图,快速列出各类钢材的规格型号用量表,实现快速材料计划下单采购；数控设备投入使用,优化布置,有机组合,编制数控操作执行文件,各工序作业优化组合,轻松实现下料、钻孔、组对、焊接等工序流水化作业,实现了预制生产快速化、优质化。

Tekla Structures是芬兰公司开发的钢结构详图设计软件,在一个虚拟的空间中搭建一个完整的钢结构模型,模型中不仅包括结零部件的几何尺寸，也包括了材料规格、横截面、节点类型、材质、用户批注语等在内的所有信息,而且能自动生成钢结构工艺详图和各种报表。

1.4适用范围

装配式钢结构深度预制施工技术适用于以下七个方面钢结构预制生产：

(1)场站系统管廊架,如输气管网、热力管网、污水管网等。

(2)塔架类如烟囱塔架、通讯塔架、跨河桁架等。

(3)常压非标设备制造,如常压水罐、常压油罐、水泥仓等。

(4)烟囱类成套设备制作,如尾气烟囱、锅炉房烟囱、灼烧炉烟囱等。

(5)设备梯子、栏杆、检修通道钢格板成套制造。

(6)钢结构的厂房、仓库、办公楼的预制。

(7)装配式管廊架、设备框架成套制造。

2技术详细特色介绍

2.1技术流程

技术流程

2.2创建构件

(1)参照设计图纸,利用Tekla三维立体模拟软件创建定位管廊桁架位置的全局轴线。先大致浏览全套施工图后,打开软件,点击新建模型按钮,在弹出的对话框中输入模型名称,进入新建模型,按照施工图轴线参数修改默认轴线,再创建各轴的视图,以方便在各视图之间进行模型建立。

(2)创建定位单榀桁架杆件位置的局部轴线和辅助线、点,在此基础上依次创建立柱、横梁、边梁、次梁、挑梁等杆件。

(3)在软件截面库中选择合适的截面,软件截面库里面有各种H型钢、工字钢、槽钢、角钢、钢板等,根据设计要求为创建的零部件选取材料。

(4)使用复制、镜像等功能创建相同构件。

注意事项：

①单榀桁架的标高,横向、纵向坐标统一按毫米计量,同一模型内要统一坐标单位。

②计算梁柱标高时候要扣除设计图纸的基础标高。

2.3创建节点

(1)选择合适的节点类型,先利用Tekla软件默认的参数创建节点,再调节参数,使节点形式与设计图纸相符。柱脚、梁柱连接的连接板与螺栓创建出来后,按需进行焊接连接,再做成节点,然后运用节点去创建相同的连接形式,从而建立起整个三维模型。

(2)在创建节点时,要加强碰撞检查,利用碰撞校核,避免构件相碰和螺栓间距过小等问题。

注意事项：

①在复制生成节点前,先单个节点的校核碰撞,以免成批的创建节点后形成大量的碰撞。

②节点全部完成后,开启Tekla三维立体模拟软件自动碰撞校核功能,一定要进行三维碰撞再校核,修改完善模型。

2.4出构件详图和装配图

(1)选择合适的模板,设定图纸的大小、报表大小。

(2)修改图纸的属性,设定标注类型和标注精度,设定文字大小等。

(3)选择所有构件,由软件自动出构件图和零件图。

(4)手工修改图纸标注,创建剖面、标高,插入视图,加注图纸说明。

2.5提出料单

模型完善后,自动生成零件、构件流水编号,所有编号唯一,不重复,方便生产后标记编号。快速创建零件清单,螺栓清单,型材清单等材料用量清单,提供材料排版图,导入Excel表格,提出材料采购和工厂加工计划,实现快速材料计划下单采购。

Tekla三维立体模拟软件创建的用量料单,相比以前预估买料,直接将施工图交班组,由班组边清算边干,缺料再补再干的传统方式有了技术和管理上的创新。该技术成熟运用,班组只需按加工任务书施工,由于软件对材料的统计正确率100%,所以物资部门根据材料清单对材料的管控能力大大加强,不易出再因增补材料而影响工期,同时不易产生库存积压,利于资金流转,提高企业效益。

2.6形成加工任务单

创建出零件图、构件图,经过调整后便可形成车间预制生产任务书。任务书可按零件图、构件图生产、综合生产和按照生产工序安排生产。

操作人员拿到任务清单后,通过键盘输入单个零件规格、尺寸、角度等参数,设备电脑自动转换为机代码,编制好数控操作执行文件,借助吊运辅助设备,操作台面控制按钮可实现材料进退,红外线定位,物件上下抬起,左右横移等功能,可实现切割、钻孔等工序作业,加工产品尺寸准确,零偏差。操作人员直接根据任务单组织生产,省去看图时间,提速提效,缩短工期。

2.7物料的进出形式

所有物料进出和转运主要通以下几种途径：

①平板轨道车运输；②送料辊滚传送；③天车直接吊装行走；④拖挂车拉运。

将原材料用天车吊装放到带锯床的送料辊滚上,操作数控台面,实现型钢上下抬起和横向移动进入进料平台,通过上下左右定位,操作切割台面按钮,可轻松实现多角度切割下料。完成的下料胚通过送料平台送出切割间,通过天车吊装放到钻床的送料辊滚上,实现出料,并输送到组对焊接工艺区块组对焊接。

2.8主要数控设备配备

主要数控设备配备

2.9主要生产工序介绍

钢结构预制生产主要工序如下：

(1)三维建模,编制零件、构件生产图,派发任务单,标识清楚单个零件材质、外形尺寸、眼孔直径、中心距,边角处理方式等。

(2)按照生产任务单对立柱、横梁等型钢用数控带锯床下料,连接板用数控火焰切割机下料,并按任务单上号码对零件进行打钢印编号。

(3)用数控三维钻床对型钢上立柱、横梁的连接螺栓孔进行钻孔,用平面数控钻床对连接钢板进行钻孔,保证立柱和横梁孔位的制作精度。

(4)把钻好孔的连接板与立柱、横梁每榀对应点焊好,并完成组对工序。

(5)按照施焊工艺,采用手工焊或CO2半自动保护焊焊接每个节点,先焊接筋板焊缝,后焊接螺栓连接板与柱、梁的连接焊缝。

(6)焊接完毕后,将横梁、立柱等单根构件分离出来,按任务单上号码对构件进行打钢印编号。

(7)构件经过抛丸除锈后,用封口胶将钢印密封,防止油漆、防火涂料、锈蚀等外界因素影响钢印清晰度。

(8)按货运要求进行打包产品,每个包架唛头用喷涂标识,字迹清楚,以便发运和现场组装。

2.10科技应用,高科技保质量

在原有质量管理体系的基础上,项目部技术人员利用Tekla三维软件建模,细化节点构造,模拟现场组拼装效果,从三维效果上查找错、漏、缺,并及时与设计沟通,达成修改共识。软件自动生成详细的二维加工零件图和组装详图,快速列出各类钢材的规格型号用量表,实现快速材料计划下单采购,避免了手工操作出现的纰漏。

数控设备的应用,编程操作,轻松实现排料、切割、钻孔等工序程序化,批量化,其操作简单,进料、退料、起刀、收刀等自动定位,自动控制,切口小,切割面光平,能很好地确保零件尺寸,孔径、孔距、孔眼垂直度等主控项目的偏差值在允许偏差值范围内,确保高精度高效率地完成施工任务。

3工程实例及效果

四川油建新疆项目部在承接的土库曼南约洛坦100亿商品气产能建设项目、土国B区处理厂工程、土国A区处理厂扩建工程、阿富汗AD项目等工程中均运用该技术对管廊架、设备平台等钢结构进行预制生产,克服了钢结构预制量大,结点结构复杂,螺栓连接多,任务重、工期短等难题,高效优质地完成了各项任务,取得了全部钢结构预制深度达到98%的好成绩，并使系统管架横梁轴心线、标高、节点位置等精度控制在3mm以内,突破千榀管架无返工,数十万螺栓孔坐标、孔径、组装位置等与现场安装匹配率100%等惊人成绩。

4结论

装配式钢结构深度预制施工技术在预制生产中把Tekla三维模拟软件和数控设备成熟地配套应用,不但缩短了技术人员拿出零件加工图的时间,还节省了统计材料的时间,提高了技术人员的工作效率；数控设备的投入,使得各工序施工轻松化、简单化,不但很大程度上提高了零件制作质量,同时也降低了劳动强度,提高了工效为公司赢得了效益。

这种全新的生产模式,形成了建模简洁化、下单快速化、生产工序化、作业流水化、加工快速化、预制优质化等特色,并适用于场站系统管廊架、塔架钢结构、常压非标设备制造、烟囱类成套设备制作、设备梯子、栏杆、检修通道钢格板成套制造、钢结构的厂房、仓库、办公楼的预制、设备框架成套制造等大多数钢结构深度加工预制,是我国钢结构预制的发展趋势与进步。