建筑鋼結構制造技術演變淺談
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[摘要]隨著建筑業的蓬勃發展，建筑鋼結構的應用越來越廣泛，本文簡述了我國建筑鋼結構的發展過程及技術標準演變，介紹了鋼結構生產技術的發展，重點介紹了焊接機器人、噴涂機器人等智能設備及信息化管理系統在鋼結構生產中的應用。
1前言
中國建筑鋼結構發展始于20世紀50年代初期，借助于蘇聯援助中國的156個項目逐步崛起，期間經歷了低潮期（20世紀60年代中期～70年代），發展期（20世紀80年代～90年代），逐步邁向成熟期（20世紀90年代～21世紀10年代），智能化轉變期（21世紀10年代～至今）。隨著時代的發展進步，建筑鋼結構工程設備及技術的不斷更新，技術工人體力勞動逐漸減少，但仍未徹底擺脫體力勞動。隨著機器人技術的不斷發展，智能建造技術日漸成熟，體力勞動將逐步退出建筑鋼結構施工的歷史舞臺。
2技術支撐，規范先行
2.1規范標準的演變
建筑鋼結構起步階段（20世紀50年代），當時引用的規范為《鋼結構設計規范試行草案》（結規4-54）即蘇聯1946年鋼結構設計規范；1966年出臺國家驗收標準GBJ18-66《鋼結構施工及驗收規范》,隨著時代的變遷標準規范逐步更新，建筑鋼結構施工逐步走向正規化，與時代發展相匹配。目前執行的最新標準為GB50205-2020《鋼結構施工質量驗收規范》,與時代相匹配的智能化建造技術（焊接設備操作-機器人焊接教材以及增材制造技術）也引入大學教材，為智能建造提供先天條件。具體標準演變流程如圖1所示。
2.2軟件及設備的更新與演變
1）制圖軟件的更新建國初期，建筑鋼結構進入中國時由于技術限制，建筑圖紙多以手繪圖紙為主，后期逐步引入CAD繪圖以及tekla建模軟件等，提高了技術出圖速度和質量。2)劃線及焊接區域打磨目前多數小的鋼結構加工廠劃線仍然以人工為主，對于焊接區域焊前打磨以手持式打磨機為主，隨著智能建造技術的日益更新，目前大型工廠已采用智能劃線生產線+打磨+下料一體化設備。3)焊接方法的演變建筑鋼結構初入中國時，焊接方法多為較傳統的手工電弧焊進行焊接，由于設備自身的條件，焊接時需要頻繁更換焊條，焊接效率慢，質量難以保證。隨著時代的演變，熔化極氣體保護焊以及埋弧自動焊（單絲-雙絲-多絲）逐步走入建筑鋼結構施工企業，提高了焊接施工效率及施工質量，如圖2。
3智能化技術在建筑鋼結構工廠中的應用
3.1劃線機器人及打磨生產線
隨著科學技術的不斷發展，智能化機器人逐步步入建筑工程中，并得到有效的應用。建筑模型建好后，根據需要輸入相應的編程程序，智能化設備可以實現自動劃線及打磨，提高劃線精度及打磨效率，降低生產成本，如圖3、圖4。
3.2自動組裝及焊接機器人生產線
目前，鋼結構加工廠對于構件的裝配與焊接仍較多采用人工方式，勞動強度大，施工成本高，且存在著招工難的現象，自動組裝及焊接機器人生產線的應用能有效規避上述問題，如圖5。
3.3智能拋丸噴涂一體化生產線
目前，多數建筑鋼結構加工廠采用的拋丸及噴涂均為常規的拋丸機及手持噴涂槍，對于存有小夾角及加勁板部位，經常出現拋丸不徹底，漏噴涂的現象，導致施工現場常有油漆脫落、起皮現象，引起返銹及重復作業。通過設置程序采用拋丸涂裝一體化生產線進行拋丸及噴涂可以有效規避上述問題，如圖6。
3.4智能化工廠的管理
常規的加工廠均采用人工監督，人工管控模式，管理模式均在工廠/車間內部完成，外部參觀、觀摩及管控均需進入車間，隱蔽區域出現事故不易發現。智能化工廠采用360°全方位監控，車間加工任務工期通過顯示屏公布，車間用電用水等進行實時監測，可以有效節約成本，降低事故的發生等，如圖7。
4結語
隨著“碳達峰”和“碳中和”目標的不斷推進實施，節能降耗、提質增效將是未來發展的趨勢。裝配式建筑的推廣以及人工智能技術的發展，將促使建筑鋼結構的智能化生產越來越普及，機器人技術、智能化建造技術將更多地走入工程施工的舞臺。
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作者:程淑萍 田瑞斌 姜殿忠 崔永強 劉樂前 單位:中建八局鋼結構工程公司
