多面體空間剛架結(jié)構(gòu)制作關(guān)鍵技術(shù)

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時間：2009-12-22 20:35:06 [收藏]
一、所屬科學技術(shù)領(lǐng)域
    一、所屬科學技術(shù)領(lǐng)域
    　　鋼構(gòu)件加工制作新工藝。
    二、主要內(nèi)容
    　　多面體空間剛架結(jié)構(gòu)制作技術(shù)，能夠很好地解決多面體空間剛架結(jié)構(gòu)的加工問題，這種技術(shù)與傳統(tǒng)的加工方法有著本質(zhì)的不同。該技術(shù)的工藝原理是：（1）形函數(shù)深化詳圖設(shè)計技術(shù)。其原理是把幾何形體用函數(shù)的方式來表達。傳統(tǒng)方法描述一個幾何形體的表達方式是一個或一組幾何圖形和一系列標注尺寸；而形函數(shù)深化設(shè)計的表達方式是一個帶有變量的圖形和一系列參數(shù)的圖表。應(yīng)用該技術(shù)能夠用計算機進行編程計算設(shè)計，能夠快速、高效地完成桿或梁單元結(jié)構(gòu)體系的深化設(shè)計工作，其效率是傳統(tǒng)方法的數(shù)十倍且正確率極高；（2）焊接矩形鋼管相貫線成型技術(shù)。該技術(shù)的基本原理是根據(jù)形函數(shù)深化設(shè)計的幾何形體參數(shù)，制作切割機器人行走軌道，然后讓切割機器人在軌道上邊行走邊切割，應(yīng)用該技術(shù)能夠高質(zhì)量、快速地完成焊接矩形鋼管與球體相貫焊接時管端相貫線的成型；　　?。?）不規(guī)則復雜多面體空間剛架空間定位技術(shù)。該技術(shù)的基本原理是先將空間三維坐標轉(zhuǎn)換為二維平面坐標及一個面外坐標，應(yīng)用時，在節(jié)點位置設(shè)一個定位點，使用全站儀先定二維平面坐標再定面外坐標，應(yīng)用該技術(shù)簡單、高效；（4）材質(zhì)為Q420C的厚壁（δ≥40mm）焊接削冠空心球成型技術(shù)。該技術(shù)的基本原理是先將兩塊圓形鋼板在爐內(nèi)加熱到9000C ～10000C，然后在控溫狀態(tài)下用鍛壓設(shè)備壓制成兩個半球，將其中一個半球切下設(shè)計要求的球冠，將切下的球冠再一次在爐內(nèi)加熱到9000C ～10000C，然后在控溫狀態(tài)下用鍛壓設(shè)備壓平，將半球、球臺、圓平板在精加工設(shè)備上加工成設(shè)計要求尺寸后，按照焊接工藝評定確定的參數(shù)組焊成削冠空心球，應(yīng)用該技術(shù)能夠高質(zhì)量地進行削冠空心球成型；（5）Q420C鋼材低溫焊接技術(shù)。該技術(shù)的關(guān)鍵點在于預熱、后熱及層間溫度控制，使用該技術(shù)可以確保Q420C鋼材在低溫（-5℃～-15℃）條件下的焊接質(zhì)量；（6）薄墊板一級焊縫成型技術(shù)。該技術(shù)的關(guān)鍵點在于最初的1～3遍焊接熱輸入量及焊接厚度控制，應(yīng)用該技術(shù)可確保焊縫墊板厚度在突破現(xiàn)行規(guī)范的情況下也能達到一級焊縫的要求。

    該技術(shù)具備以下特點：
    1、概念新穎。該技術(shù)首次將形函數(shù)技術(shù)引入詳圖深化設(shè)計中，這種技術(shù)能夠與施工圖結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)進行無縫對接，可以克服詳圖深化設(shè)計錯誤，提高工作效率，這種詳圖深化設(shè)計方法與傳統(tǒng)方法具有本質(zhì)上的區(qū)別，概念十分新穎。
    　　2、技術(shù)先進。該技術(shù)中的“焊接矩形鋼管相貫線成型技術(shù)”成功地解決了焊接矩形鋼管相貫線成型問題。而“薄墊板一級焊縫成型技術(shù)”突破國內(nèi)外現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定。技術(shù)水平處于國際領(lǐng)先地位，屬國內(nèi)首創(chuàng)。
    　　3、質(zhì)量容易控制。應(yīng)用該技術(shù)所述“形函數(shù)深化詳圖設(shè)計技術(shù)”進行詳圖設(shè)計，圖紙錯誤率為零。而應(yīng)用“焊接矩形鋼管相貫線成型技術(shù)”所得到的相貫線吻合度比現(xiàn)有多維數(shù)控切割機所切割的質(zhì)量還要好。
    　　4、節(jié)約成本、縮短工期。該技術(shù)應(yīng)用計算機和自動化的成分較多，可大大節(jié)省人工、耗材、設(shè)備等，因而成本相對較低，工期較短。

    三、保密要點
    　　本技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)有：
    　?。?）形函數(shù)深化詳圖設(shè)計技術(shù)。
    　　先將圖形的幾何參數(shù)用函數(shù)的方式來表達，然后應(yīng)用計算機技術(shù)編程計算。設(shè)計結(jié)果正確率為100%，且工效極高。
    　?。?）焊接矩形鋼管相貫線成型技術(shù)。
    先制作、安放切割機器人導軌，然后使切割機器人邊行走邊切割，切割質(zhì)量十分精確。
    　?。?）不規(guī)則復雜多面體空間剛架空間定位技術(shù)。
    　　通過空間坐標維數(shù)的轉(zhuǎn)換，使復雜的問題簡單化，能夠快速、高精度的定位。
    　?。?）材質(zhì)為Q420C的厚壁（δ≥40mm）焊接削冠空心球成型技術(shù)。
    　　確定恰當?shù)募庸すに嚵鞒毯蛥?shù)，可確保Q420C厚壁（δ≥40mm）焊
    　　接削冠空心球的成型質(zhì)量。
    　　（5）Q420C鋼材低溫焊接技術(shù)。
    通過工藝流程及參數(shù)的調(diào)整，可確保Q420C厚板鋼材在低溫（-5℃～-15℃）環(huán)境下的焊接質(zhì)量。
    　?。?）薄墊板一級焊縫成型技術(shù)。
    　　調(diào)整焊接參數(shù)和焊接方法，可確保墊板厚度及寬度在突破國內(nèi)外現(xiàn)有規(guī)范的情況下，仍能保證一級焊縫的焊接質(zhì)量，可節(jié)約大量焊接輔材的消耗。
    　　已申請的專利名稱：
    　　1.削冠空心球的加工工藝（申請?zhí)枮?00710306841.5）
    　　2.空間結(jié)構(gòu)球節(jié)點的定位方法及定位器（申請?zhí)枮?00710306840.0）

    四、與國內(nèi)外同比情況
    　　該制作工藝提出的多面體空間剛架結(jié)構(gòu)制作技術(shù)具有很高的工程應(yīng)用價值，能夠很好地推動多面體空間剛架結(jié)構(gòu)加工制作技術(shù)的進步。經(jīng)國內(nèi)著名專家評審，認為該工法中的關(guān)鍵技術(shù)屬國內(nèi)首創(chuàng)，總體水平達到國際領(lǐng)先。

    五、經(jīng)濟效益
    　　多面體空間剛架結(jié)構(gòu)加工制作技術(shù)具有明顯的經(jīng)濟效益，主要體現(xiàn)在高效和節(jié)約輔材而帶來的經(jīng)濟效益。經(jīng)同類工程比較表明，采用多面體空間剛架結(jié)構(gòu)加工制作技術(shù)比采用傳統(tǒng)方法節(jié)省人工費用25％，節(jié)約輔材費20％，縮短工期約15％。
    該技術(shù)的社會效益主要在如下幾個方面：
    　　1．快速高效，可明顯縮短加工制作工期。
    　　2．正確率高，質(zhì)量容易控制。
    　　3．提出了一種嶄新的思路，開拓了科技人員的視野。

    六、應(yīng)用推廣情況
    　　本工法中的關(guān)鍵技術(shù)已在國家游泳中心“水立方”工程中得到有效應(yīng)用，實踐證明該技術(shù)是正確的、實用的。由于目前大跨度空間剛架結(jié)構(gòu)在干煤棚、會展中心、機場大廳、機庫、體育場館、影劇院等建筑中得到了廣泛應(yīng)用，多面體空間剛架結(jié)構(gòu)加工制作技術(shù)以其先進的技術(shù)水平和優(yōu)越的性能指標，必將為大跨度空間結(jié)構(gòu)的技術(shù)進步發(fā)揮重大作用。
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