浅谈钢结构施工新技术及发展方向

（中建八局钢结构工程公司，上海 200000）

钢结构因具有工业化程度高、材料性能均匀、抗震性能好、施工周期短、绿色环保等优点，在诸多的大型体育场馆、火车站、机场航站楼、高层及超高层等钢结构建筑方面得到了很好的应用。尤其是经历了2008 年汶川地震后，钢结构的综合性能得以体现，我国建筑钢结构迎来了春天。其中代表性建筑有北京体育馆“鸟巢”工程、北京新机场工程、珠海歌剧院“小贝壳”工程（图1)、深圳湾体育中心“春茧”工程（图2)及济青高铁红岛站“浪花”工程（图3)等。本文结合这些工程实践经验，对工程施工中出现的新工艺新技术进行概述，供类似工程施工借鉴。

图1 珠海歌剧院“贝壳”

图2 深圳湾体育中心“春茧”

图3 济青高铁红岛站“浪花”

1 新技术在工程中的应用

1.1 BIM技术贯穿工程始末

目前钢结构建模软件由传统的AutoCAD 转变成现有的Tekla，模型更直观，建模更简便。特别是针对一些异型结构、复杂造型结构效果更为明显，如图4、图5 所示。

图4 国家体育馆“鸟巢”工程

图5 新建济青高铁站浪花结构

在深化及出图过程中，通过动画模拟施工流程（图6），避免因加工可行性原因导致返工，节约材料、减少施工周期，同时利用动画的形式进行方案汇报及技术交底，更直观更易于掌握。

图6 动画模拟施工流程

1.2 二维码技术应用于现场施工

钢构件在加工厂出厂前粘贴二维码，现场施工时通过扫描二维码可以精准确定钢构件生产厂家、构件号、构件应用部位以及相应的技术参数等。

现场在醒目位置粘贴二维码，现场施工及管理人员通过扫描二维码可以精确找到技术交底记录、焊接人员、检测人员、验收人员信息及施工时间等。

1.3 三维扫描技术提升构件装配精度

异型构件、弯扭及双曲构件在加工及拼装过程中存有一定的偏差，为了现场高空安装精度，通常采用加工厂胎膜拼装、焊接，因焊接存有一定的收缩和变形，为了避免焊缝收缩过大及变形导致现场难于安装的现状，通常采用三维扫描技术（图7）。

图7 三维扫描技术在工程中的应用

1.4 应力应变监控技术应用

一般的厂房结构因结构单一，载荷小应力一般相对较小，但大型高层、超高层、造型网架结构及屋盖结构安装后会存有一定的应力应变当量，当应力应变当量超过定值时，结构存有一定的危险性，因此有效的测量应力应变当量是对工程结构安全的有效保障。

1.5 无人机航拍技术应用

为了更清晰立体了解现场施工情况，便于组织、精细化部署、质量监控、现场进度管理等，通常定期进行无人机监控，并通过无人机采集的大量数据进行探索，形成包含数字高程信息的场地地形模型，了解现场的高程信息，提高对现场施工的有效决策。

2 新型工艺在工程中的应用

2.1 无模成型技术的应用

新颖的造型建筑背后多存有单曲或双曲面构件，双曲面构件因精度要求高，加工设备参数有限，造成构件加工困难，通过多点无模成型技术能有效地解决双曲面构件加工问题，如图8、图9所示。

图8 多点无模成型设备

图9 加工后双曲构件

2.2 机器人焊接技术应用

机器人焊接已经普遍应用于汽车焊接行业，建筑钢结构工程构件类型各异，难以实现生产线量产，因此机器人焊接应用于钢结构行业比较少；随着机器人厂家技术的不断提升，目前机器人焊接逐渐走入建筑钢结构行业，如图10、图11所示。

3 建筑钢结构未来发展方向

随着科学技术的不断发展，建筑钢结构将与时俱进，逐渐由传统的人工加工向智能制造转变，BIM 软件应用更简单、便捷，效果展示更加直观、具体，BIM 人员越来越受到社会的青睐；同时智能机器人将不断应用到实体产业中，更高效、更绿色、更环保，带动绿色建筑可持续发展，装配式结构施工进入高峰期。随着二维码、无人机等技术的应用，我国钢结构施工将成为世界的一个标杆，引领新一轮技术革命。

图10 机器人应用于钢构厂方管柱焊接

图11 机器人应用于钢构厂圆管柱焊接