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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)方法描述一個幾何形體的表達(dá)方式是一個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)計的表達(dá)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(jī)進(jìn)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(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)及一個面外坐標(biāo),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(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(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:
    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(jìn)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(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)計技術(shù)”進(jìn)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(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
      本技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)有:
      (1)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(dá),然后應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)編程計算。設(shè)計結(jié)果正確率為100%,且工效極高。
      (2)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。
      (4)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。
      (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。
      (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(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(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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