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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(shí)間：2009-12-22 20:35:06 [收藏]
一、所屬科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域
    一、所屬科學(xué)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(jì)技術(shù)。其原理是把幾何形體用函數(shù)的方式來表達(dá)。傳統(tǒng)方法描述一個(gè)幾何形體的表達(dá)方式是一個(gè)或一組幾何圖形和一系列標(biāo)注尺寸；而形函數(shù)深化設(shè)計(jì)的表達(dá)方式是一個(gè)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(jì)算機(jī)進(jìn)行編程計(jì)算設(shè)計(jì)，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(jì)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(jì)的幾何形體參數(shù)，制作切割機(jī)器人行走軌道，然后讓切割機(jī)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(shí)管端相貫線的成型；　　　（3）不規(guī)則復(fù)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(biāo)轉(zhuǎn)換為二維平面坐標(biāo)及一個(gè)面外坐標(biāo)，應(yīng)用時(shí)，在節(jié)點(diǎn)位置設(shè)一個(gè)定位點(diǎn)，使用全站儀先定二維平面坐標(biāo)再定面外坐標(biāo)，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(gè)半球，將其中一個(gè)半球切下設(shè)計(jì)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(jì)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(jìn)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(diǎn)在于預(yù)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(diǎn)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(dá)到一級焊縫的要求。

    該技術(shù)具備以下特點(diǎn)：
    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(jì)中，這種技術(shù)能夠與施工圖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無縫對接，可以克服詳圖深化設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，提高工作效率，這種詳圖深化設(shè)計(jì)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(jìn)。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(jì)技術(shù)”進(jìn)行詳圖設(shè)計(jì)，圖紙錯(cuò)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(jī)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(jì)算機(jī)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(diǎn)
    　　本技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)有：
    　?。?）形函數(shù)深化詳圖設(shè)計(jì)技術(shù)。
    　　先將圖形的幾何參數(shù)用函數(shù)的方式來表達(dá)，然后應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)編程計(jì)算。設(shè)計(jì)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(jī)器人導(dǎo)軌，然后使切割機(jī)器人邊行走邊切割，切割質(zhì)量十分精確。
    　　（3）不規(guī)則復(fù)雜多面體空間剛架空間定位技術(shù)。
    　　通過空間坐標(biāo)維數(shù)的轉(zhuǎn)換，使復(fù)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(dāng)?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。
    　?。?）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。
    　　（6）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(diǎn)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(jià)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(jìn)步。經(jīng)國內(nèi)著名專家評審，認(rèn)為該工法中的關(guān)鍵技術(shù)屬國內(nèi)首創(chuàng)，總體水平達(dá)到國際領(lǐng)先。

    五、經(jīng)濟(jì)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(jì)效益，主要體現(xiàn)在高效和節(jié)約輔材而帶來的經(jīng)濟(jì)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(fèi)用25％，節(jié)約輔材費(fèi)20％，縮短工期約15％。
    該技術(shù)的社會效益主要在如下幾個(gè)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(shí)踐證明該技術(shù)是正確的、實(shí)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(jī)場大廳、機(jī)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(jìn)的技術(shù)水平和優(yōu)越的性能指標(biāo)，必將為大跨度空間結(jié)構(gòu)的技術(shù)進(jìn)步發(fā)揮重大作用。
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