建筑钢结构制造技术演变浅谈

[摘要]随着建筑业的蓬勃发展，建筑钢结构的应用越来越广泛，本文简述了我国建筑钢结构的发展过程及技术标准演变，介绍了钢结构生产技术的发展，重点介绍了焊接机器人、喷涂机器人等智能设备及信息化管理系统在钢结构生产中的应用。

[关键词]建筑；钢结构；制造技术；演变

1前言

中国建筑钢结构发展始于20世纪50年代初期，借助于苏联援助中国的156个项目逐步崛起，期间经历了低潮期（20世纪60年代中期～70年代），发展期（20世纪80年代～90年代），逐步迈向成熟期（20世纪90年代～21世纪10年代），智能化转变期（21世纪10年代～至今）。随着时代的发展进步，建筑钢结构工程设备及技术的不断更新，技术工人体力劳动逐渐减少，但仍未彻底摆脱体力劳动。随着机器人技术的不断发展，智能建造技术日渐成熟，体力劳动将逐步退出建筑钢结构施工的历史舞台。

2技术支撑，规范先行

2.1规范标准的演变

建筑钢结构起步阶段（20世纪50年代），当时引用的规范为《钢结构设计规范试行草案》（结规4-54）即苏联1946年钢结构设计规范；1966年出台国家验收标准GBJ18-66《钢结构施工及验收规范》,随着时代的变迁标准规范逐步更新，建筑钢结构施工逐步走向正规化，与时展相匹配。目前执行的最新标准为GB50205-2020《钢结构施工质量验收规范》,与时代相匹配的智能化建造技术（焊接设备操作-机器人焊接教材以及增材制造技术）也引入大学教材，为智能建造提供先天条件。具体标准演变流程如图1所示。

2.2软件及设备的更新与演变

1）制图软件的更新建国初期，建筑钢结构进入中国时由于技术限制，建筑图纸多以手绘图纸为主，后期逐步引入CAD绘图以及tekla建模软件等，提高了技术出图速度和质量。2)划线及焊接区域打磨目前多数小的钢结构加工厂划线仍然以人工为主，对于焊接区域焊前打磨以手持式打磨机为主，随着智能建造技术的日益更新，目前大型工厂已采用智能划线生产线+打磨+下料一体化设备。3)焊接方法的演变建筑钢结构初入中国时，焊接方法多为较传统的手工电弧焊进行焊接，由于设备自身的条件，焊接时需要频繁更换焊条，焊接效率慢，质量难以保证。随着时代的演变，熔化极气体保护焊以及埋弧自动焊（单丝-双丝-多丝）逐步走入建筑钢结构施工企业，提高了焊接施工效率及施工质量，如图2。

3智能化技术在建筑钢结构工厂中的应用

3.1划线机器人及打磨生产线

随着科学技术的不断发展，智能化机器人逐步步入建筑工程中，并得到有效的应用。建筑模型建好后，根据需要输入相应的编程程序，智能化设备可以实现自动划线及打磨，提高划线精度及打磨效率，降低生产成本，如图3、图4。

3.2自动组装及焊接机器人生产线

目前，钢结构加工厂对于构件的装配与焊接仍较多采用人工方式，劳动强度大，施工成本高，且存在着招工难的现象，自动组装及焊接机器人生产线的应用能有效规避上述问题，如图5。

3.3智能抛丸喷涂一体化生产线

目前，多数建筑钢结构加工厂采用的抛丸及喷涂均为常规的抛丸机及手持喷涂枪，对于存有小夹角及加劲板部位，经常出现抛丸不彻底，漏喷涂的现象，导致施工现场常有油漆脱落、起皮现象，引起返锈及重复作业。通过设置程序采用抛丸涂装一体化生产线进行抛丸及喷涂可以有效规避上述问题，如图6。

3.4智能化工厂的管理

常规的加工厂均采用人工监督，人工管控模式，管理模式均在工厂/车间内部完成，外部参观、观摩及管控均需进入车间，隐蔽区域出现事故不易发现。智能化工厂采用360°全方位监控，车间加工任务工期通过显示屏公布，车间用电用水等进行实时监测，可以有效节约成本，降低事故的发生等，如图7。

4结语

随着“碳达峰”和“碳中和”目标的不断推进实施，节能降耗、提质增效将是未来发展的趋势。装配式建筑的推广以及人工智能技术的发展，将促使建筑钢结构的智能化生产越来越普及，机器人技术、智能化建造技术将更多地走入工程施工的舞台。

[参考文献]

[1]姜殿忠，田瑞斌，周凯，等．浅谈钢结构施工新技术及发展方向[J]．建筑机械化，42(1)：29-31．

[2]闫斌，姜殿忠，石峰，等．某高铁站工程关键焊接技术[J]．金属加工∶热加工，2019，（3）：37-39．

[3]姜殿忠，张发荣．复杂组合钢柱节点焊接工艺探究及应用[J]．金属加工∶热加工，2016，(12)：68-70．

[4]戴为志，高良．建筑钢结构工程焊接技术及实例[M］．北京：化学工业出版社，2010．

作者:程淑萍 田瑞斌 姜殿忠 崔永强 刘乐前 单位:中建八局钢结构工程公司