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钢结构相对于传统的混凝土结构,具有质量轻、强度高、易成型、外观美观、抗震性能好、装配式施工的特点,便于解决许多建筑、结构难题,因此钢结构得到了更为广泛的应用。
从世界范围看,钢结构在建筑中的应用可以追溯到 19 世纪末 20 世纪初,当时主要用于桥梁和工业建筑。20 世纪中叶,随着钢结构制造技术的进步,钢结构在建筑中的应用逐渐扩大,如高层建筑、体育场馆等。
同时,基于对钢结构特性的认识更为深入和全面,越来越多的建筑师、结构工程师对于钢结构的运用更为娴熟、大胆、充满想象力,“ 创造” 出很多具有复杂空间造型和复杂结构形式的钢结构建筑,而这些建筑的施工大多无先例、无规范、无标准可循,从而在钢结构的加工制作技术、焊接工艺、检测技术、吊装技术、装配式及预拼装技术等方面催生了诸多技术创新,其中复杂钢结构加工制作技术的创新最为直观。
基于复杂钢结构的应用特点,其加技术主要包括以下几个方面的发展:
1) 深化装配式智能设计技术。复杂建筑结构自身及复杂钢构件的深化设计都需要建立三维模型,BIM 模型凭借其强大的三维可视化与信息集成能力,为装配式建筑的深化设计提供了更为精准、高效的解决方案,尤其在处理复杂结构时优势显著,成为推动装配式、预拼装建筑技术发展的重要力量
2) 专用设备。早期相贯线切割只能采用对相贯线平面展开制作 1 ∶ 1 样板,采用手工切割制作钢管杆件,效率低、成本高,且无法完成多管相贯线的放样、切割。因此需要发展多维度的相贯线切割机,另外,为保证大型复杂截面构件的精度也需要大行程端铣机等专用设备。
3) 智能化、绿色化发展。智能化聚焦自动化生产线升级,机器人焊接、激光切割、智能排产等技术普及,搭配AI质检与实时监测系统,提升加工精度与效率。同时,绿色化转型成为关键,再生钢材应用、低碳工艺推广及全生命周期碳足迹管理贯穿始终,结合轻量化设计与可循环材料,实现节能减碳与资源高效利用。
随着上述复杂钢结构和建筑施工技术的不断发展,众多企业积极投身其中,将先进技术应用于实际项目,并取得了显著成效。
1 无锡洲翔成套焊接设备有限公司——多维相贯线切割机
无锡洲翔成套焊接设备有限公司专业生产和销售:H型钢生产线设备、钢结构设备、钢结构焊接机器人、钢结构大幅面激光切割机、组立机等。作为一家专业从事焊接和切割自动化装备设计与制造的企业,其研发的多维相贯线切割机可进行模型导入、自动化切割,效率高、精度高,可实现最多9根钢管相交时的相贯线的切割,钢管最大口径可达2.5 m。
2 上海亚灿建筑工程有限公司——BIM信息可视化与装配式模型深化应用
亚灿建筑深耕复杂建筑钢结构领域,以BIM信息可视化与装配式模型深化应用为核心技术突破,构建起数字化、智能化的加工制造与施工管理体系,为装配式建筑的深化设计提供了更为精准、高效的解决方案。
公司创新融合 BIM + 物联网技术与 “云 + 端” 云平台,实现 BIM 模型、现场实时数据及多专业协同数据的云端存储与计算,应用端可随时随地调用信息,为项目提供精准数据支撑;搭配钢结构压缩变形调控及应力监测技术,形成 “感知 - 分析 - 决策” 闭环,实现施工全流程精细化管理,保障装配式建筑复杂施工下的高效安全应用。
3 山东聊城聚鑫钢管制造有限公司——大行程端铣机
山东聊城聚鑫钢管制造有限公司专业经营各种进口、国产合金钢、不锈钢、碳钢管材、板材、棒材、型材、管道配件和焊接材料等,服务石油化工和电力行业等。公司研发的大行程端铣机在超高层建筑钢结构制作中,对大截面进行端铣加工,确保钢柱节段的整体精度和机端面平整度,保证上节钢柱对接时钢衬垫的密贴,从而提高现场对接焊接的合格率。大型端铣机的行程可达10m多。
钢结构凭借轻量化、高抗震等优势,已从传统桥梁、工业建筑领域,逐步拓展至复杂空间造型的标志性建筑,其加工制造技术的创新始终是行业突破的核心动力。从深化设计由手工绘图到 BIM 模型的跨越,到多维相贯线切割机、大行程端铣机等专用设备破解加工难题,再到智能化生产线与绿色化工艺的深度融合,复杂钢结构加工制造技术已形成 “设计数字化、生产智能化、建造绿色化” 的发展路径。
无锡洲翔、亚灿建筑、山东聊城聚鑫等企业的成功实践,不仅为技术落地提供了标杆案例 ,更印证了技术创新对行业发展的驱动价值。未来,随着数字技术与绿色理念的进一步渗透,复杂钢结构技术发展将持续赋能建筑工业化转型,为更多 “无先例、无规范” 的建筑实现提供技术支撑,推动钢结构建筑在高效、低碳、安全的道路上迈向新高度。
作者:李倩
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