装配式钢结构工厂化预制的探讨

徐绘芹

摘 要：天然的装配式结构，而钢结构形成的装配式建筑是一种轻型钢结构建筑体系，由墙体、楼面及屋面三大系统组成。它的优点有：结构自重轻，对建筑地基要求低；钢结构是延性材料，具有更好的抗震性能；适宜工厂化大批量生产，工业化程度高。

关键词：装配式；钢结构；工厂预制；Tekla软件

一、装配式钢结构工厂化预制是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，建立装配化钢结构预制生产线对其加工生产，在生产工艺、机具设备和软件上实现创新，同时现场安装快捷简单，干作业，污染少，不受季节影响。

二、钢结构工厂化预制工艺流程

钢结构工厂化预制工艺流程图如下：

2.1创建模型：利用Tekla软件三维立体模拟软件创建模型，编制零件、构件生产图，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，并形成加工任务单。

2.2下料：生产车间按照加工任务单分别对型钢和连接板进行下料，并按照任务单上号码对零件进行打钢印编号。

2.3成型：根据设计要求，利用加工设备和一定的工装模具把板材或型钢弯制成一定形状的工艺方法。一般有冷弯和热弯两种方法。

2.4制孔：包括铆钉孔、螺栓孔，可钻可冲。钻孔用钻孔机进行，能用于钢板、型钢的孔加工；冲孔用冲孔机进行，一般只能在较薄的钢板、型钢上沖孔，且孔径一般小于钢材的厚度。

2.5组对：把钻好孔的连接板与立柱、横梁每榀对应点焊好，完成组对工序。

2.6焊接：按照焊接操作工艺，采用手工焊或CO2半自动保护焊焊接每个节点。焊接顺序为：先焊接筋板焊缝，后焊接螺栓连接板与柱、梁的连接焊缝。焊接完成后，按照加工任务单上号码对构件进行钢印编号。

2.7矫正：钢材在存放、运输、吊运和加工成型过程中会变形，必须对不符合技术标准的钢材、构件进行矫正。钢结构的方法有：火焰矫正、机械矫正和手工矫正。

2.8抛丸除锈和涂装：构件采用抛丸除锈。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。

涂装环境温度应符合涂料产品说明书的规定，无规定时，环境温度应在5～38℃之间，相对湿度不应大于85%，构件表面没有结露和油污等，涂装后4h内应保护免受淋雨。

2.9发货：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。

三、钢结构工厂化预制设备配备

钢结构工厂化预制：适于批量化生产，构件生产精度比较高，加工速度快、效率高，这就需要工厂车间里配置大型数控精密设备。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，操作简单，自动控制，切割面光平。

根据生产加工工序，进行配备的数控精密设备有：

3.1下料工序：采用大型数控火焰切割机。

3.2成型工序：采用钢板或型钢冷弯的工艺方法有滚圆机滚弯、压力机压弯以及顶弯、拉弯等，各种工艺方法均应按型材的截面形状、材质、规格及弯曲半径制作相应的胎膜，并经试弯符合要求后方准正式加工。如：型材弯曲机和钢板卷曲机等。

3.3钻孔工序：型钢用数控三维钻床进行钻孔，平面数控钻孔对连接板进行钻孔。

3.4组对工序：采用数控组立机。

3.5焊接工序：目前车间加工焊接采用埋弧焊机或CO2半自动保护焊机。

随着电子技术、6、数控及机器人技术的发展，自动焊接机器人， 已逐步应用于生产，且技术日益成熟。焊接机器人不但为批量焊接提高效率，同时节省了人工费，能够解决焊接人才严重短缺的问题。

3.6矫正工序：型钢采用H型钢矫正机。

3.7抛丸工序：采用抛丸机。

四、Tekla软件在钢结构工厂化预制的应用

Tekla软件是一种钢结构建模软件，通过创建三维模型后自动生成自己所需样式的钢结构详图和各种报表，如整体布置图、构件图、零件图、工程量清单等等，可以用生成的详图指导下料和制作，可纠正原设计图纸中出现的一些失误，可以优化设计，可减少很多重复工作，比如二次放样、二次计算等。

在钢结构加工过程中，我们已开始应用Tekla软件，在日照烧结机环冷机机架钢结构制作、金水河学校钢结构制作和机制公司扇形段厂房钢结构制作时，工程部技术人员利用Tekla三维软件建模，细化节点构造，模拟现场拼装效果，从三维效果上查找错、漏，并及时与设计院沟通，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计划，避免了手工操作出现的纰漏，加快了施工速度。

五、结束语

装配式钢结构工厂化预制的特点是：钢结构加工车间按照设计图纸进行深化设计，自动生成零件结构图，然后工人根据零件图进行下料、切割、焊接、钻孔，车间内采用的都是精密数控设备，制作精度高，施工速度快。装配式钢结构工厂化预制将形成建模简洁化、下单快速化、生产工序化、作业流水化、加工快速化、预制优质化等特点，同时降低了劳动强度，提高功效为公司赢得更多的效益，是我国钢结构预制的发展趋势与进步。

参考文献：

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[2]曹杨，陈沸镔，龙也.装配式钢结构建筑的深化设计探讨[J].钢结构，2016，31（02）：72-76.

[3]张爱林.工业化装配式高层钢结构体系创新、标准规范编制及产业化关键问题[J].工业建筑，2014，44（08）：1-6+38.