杜重安 劉愛東

摘要：外掛變曲面鋼管網(wǎng)架高精度制作技術(shù)采用機(jī)器人自動(dòng)定位方法進(jìn)行定位制作變曲面鋼網(wǎng)架，提高鋼網(wǎng)架加工制作的精確度及效率，并采用任意曲面幕墻無焊接精準(zhǔn)可調(diào)掛接系統(tǒng)，避免現(xiàn)場(chǎng)焊接，有效保證了工期和施工質(zhì)量。本文重點(diǎn)介紹鋼網(wǎng)架制作工藝流程及控制，為今后類似工程提供借鑒和參考，推動(dòng)機(jī)器人在曲面網(wǎng)架專業(yè)的推廣和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：外掛曲面;鋼管網(wǎng)架;高精制作技術(shù)

1? 工程概況

廣州無限極廣場(chǎng)項(xiàng)目坐落在廣州市白云新城，包括2個(gè)塔樓，天橋式連橋相連，建筑功能含商業(yè)，研發(fā)中心和辦公，項(xiàng)目高度35m。

項(xiàng)目外幕墻采用鋼網(wǎng)架支撐，造型奇特、曲面復(fù)雜，是本項(xiàng)目的最大技術(shù)挑戰(zhàn)，存在的大量異形構(gòu)件，定位精度要求極高。特征板幕墻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為框架式幕墻，面板配置：4mm厚穿孔氟碳噴涂鋁單板;3mm厚氟碳噴涂鋁單板。

2? 工程重難點(diǎn)分析

2.1? 測(cè)量放線的空間定位難度大，不易實(shí)現(xiàn)。本工程質(zhì)量要求高，建筑立面復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)放線受外部環(huán)境影響（如施工過程中的風(fēng)荷載、溫度、測(cè)量的空間角度）影響較大，如何進(jìn)行測(cè)量是難點(diǎn)之一。

2.2? 本工程有19300平方米的異形鋼網(wǎng)架，不能直接通過定制模具進(jìn)行加工制作，純手工工藝要求多，同時(shí)工期短，如何加工制作鋼網(wǎng)架是難點(diǎn)之二。

2.3? 由于鋼網(wǎng)架及特征鋁板立面錯(cuò)位較大，如何進(jìn)行鋼網(wǎng)架及特征鋁板安裝，怎么進(jìn)行鋼網(wǎng)架對(duì)接，怎么將網(wǎng)架及特征鋁板控制在整體偏差控制在6mm是本項(xiàng)目的難點(diǎn)之三。

3? 機(jī)器人自動(dòng)定位制作外掛變曲面鋼管網(wǎng)架制安技術(shù)

3.1? 對(duì)外掛變曲面鋼管網(wǎng)架進(jìn)行區(qū)域劃分

特征鋼網(wǎng)架及特征鋁板由于造型奇特，曲面復(fù)雜;根據(jù)安裝樓層以及對(duì)應(yīng)連接點(diǎn)考慮，劃分596榀4.5米-6米長(zhǎng)寬范圍的鋼網(wǎng)架。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況與場(chǎng)地要求，采用滿堂腳手架+多排腳手架形式+汽車起吊+總包塔吊形式配合幕墻安裝。

3.2? 機(jī)器人自動(dòng)定位的外掛變曲面鋼網(wǎng)架加工制作工藝

鋼網(wǎng)架組裝工藝流程（主要使用桁架機(jī)器人進(jìn)行構(gòu)件定位，定位過程使用全站儀跟蹤）：設(shè)計(jì)提取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)控設(shè)備→設(shè)備固定十字碼后行至相應(yīng)定位位置→十字碼支撐胎架固定→設(shè)備松開十字碼進(jìn)行下一個(gè)點(diǎn)定位→圓管點(diǎn)焊圓管滿焊→3D掃描→焊接位置底漆中間漆處理→鋼網(wǎng)架脫離支撐胎架→場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸至安裝位置。

鋼網(wǎng)架組裝設(shè)備是我司自行研制發(fā)明的“復(fù)雜空間智能化定位及焊接”設(shè)備，實(shí)施效果良好。

3.3? 變曲面鋼網(wǎng)架的組裝控制技術(shù)措施

（1）提取定位數(shù)據(jù)：參照分榀網(wǎng)架尺寸，為便于施工操作，空間擺動(dòng)達(dá)到高差最小的形態(tài)，參照高差最小的形態(tài)在網(wǎng)架組裝平臺(tái)上排布輪廓及設(shè)定起點(diǎn)及提取定位數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)控設(shè)備：預(yù)先設(shè)定每榀網(wǎng)架的定位碼件定位順序并按順序進(jìn)行編號(hào)，使用TXT格式存入U(xiǎn)盤再導(dǎo)入數(shù)控設(shè)備。

（3）數(shù)控設(shè)備夾取定位碼行走至理論位置：選定所需要定位的定位碼編號(hào)，夾取對(duì)應(yīng)編號(hào)的定位碼，電腦點(diǎn)擊運(yùn)行相應(yīng)編號(hào)點(diǎn)，數(shù)控設(shè)備運(yùn)行至定位位置。

（4）定位碼固定：使用16mm厚鋼板、L50角鋼固定定位碼件，M10的螺栓孔位進(jìn)行固定，固定過程使用全站儀復(fù)核定位碼位置，定位偏差控制在2.5mm以內(nèi)。

（5）圓管剖口位底漆打磨：為保證圓管拼接位置焊縫質(zhì)量，在圓管拼接位置將噴涂的底漆打磨去除至圓管金屬色。

（6）圓管與定位碼點(diǎn)焊固定：通過定位碼的圓形邊以及定位構(gòu)件上的控制點(diǎn)進(jìn)行定位圓管拼接的焊縫厚度。

（7）鋁板連接底座固定：鋁板連接碼底座預(yù)先安裝在定位碼件上，同步底座與連接桿件的緊固螺釘提前安裝;底座上設(shè)置卡槽同定位碼連接;定位碼與底座卡槽寬度預(yù)留0.1mm虛位。

（8）鋼網(wǎng)架及組裝平臺(tái)運(yùn)出組裝點(diǎn)：點(diǎn)焊完成后再使用全站儀進(jìn)行一次定位碼與底座的位置復(fù)核，誤差控制在3.2mm內(nèi)。

（9）鋼圓管滿焊：圓管滿焊前增加臨時(shí)加固措施，避免焊接應(yīng)力集中產(chǎn)生過大的變形;使用斷焊形式進(jìn)行焊接，V字口由定位碼往從內(nèi)往外形式進(jìn)行焊接，采用對(duì)稱焊接形式施焊。

（10）3D掃描：焊接完成后使用3D掃描，滿焊完成整體偏差擬定控制在±6mm。

（11） 焊縫位打磨： 圓管滿焊完成后進(jìn)行焊縫位打磨， 手工打磨達(dá)到St3等級(jí)，打磨完成后進(jìn)行修補(bǔ)底漆處理。

（12）鋼網(wǎng)架脫離組裝平臺(tái)：鋼網(wǎng)架通過拆除M10螺栓連接進(jìn)行與支撐角鋼的脫離，并使用叉車運(yùn)輸?shù)酱l(fā)貨區(qū)域。

4? 結(jié)束語

機(jī)器人自動(dòng)定位的外掛變曲面鋼網(wǎng)架制作技術(shù)，有以下技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）提出了基于復(fù)雜城市廣場(chǎng)建筑外掛變曲面鋼管網(wǎng)架的剖口焊接節(jié)點(diǎn)連接形式、采用機(jī)器人自動(dòng)空間定位的網(wǎng)架制作工藝，提高了各榀變曲面鋼網(wǎng)架制作的精度與效率。

（2）創(chuàng)新采用外掛變曲面鋼網(wǎng)架工廠化高精度制作、無焊接可調(diào)X型掛接裝置技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了單元式系統(tǒng)整體安裝的目的，保證了質(zhì)量。

外掛變曲面鋼管網(wǎng)架高精度制作技術(shù)采用機(jī)器人自動(dòng)定位制作工藝方法，保證了質(zhì)量，提高的效率，解決了傳統(tǒng)構(gòu)件式安裝時(shí)間長(zhǎng)、質(zhì)量無法保證的弊端，為今后類似工程提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范.GB50661-2011.

[2]鋼結(jié)構(gòu)工程施工施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范.GB50205-2020.