程淑萍，田瑞斌，姜殿忠，崔永強(qiáng)，劉樂前

(中建八局鋼結(jié)構(gòu)工程公司，上海 200000)

1 前言

中國建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展始于20 世紀(jì)50 年代初期，借助于蘇聯(lián)援助中國的156個項(xiàng)目逐步崛起，期間經(jīng)歷了低潮期（20 世紀(jì)60 年代中期～70 年代），發(fā)展期（20 世紀(jì)80 年代～90 年代），逐步邁向成熟期（20 世紀(jì)90 年代～21 世紀(jì)10 年代），智能化轉(zhuǎn)變期（21 世紀(jì)10 年代～至今）。隨著時代的發(fā)展進(jìn)步，建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)備及技術(shù)的不斷更新，技術(shù)工人體力勞動逐漸減少，但仍未徹底擺脫體力勞動。隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，智能建造技術(shù)日漸成熟，體力勞動將逐步退出建筑鋼結(jié)構(gòu)施工的歷史舞臺。

2 技術(shù)支撐，規(guī)范先行

2.1 規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的演變

建筑鋼結(jié)構(gòu)起步階段（20 世紀(jì)50 年代），當(dāng)時引用的規(guī)范為《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范試行草案》（結(jié)規(guī)4-54）即蘇聯(lián)1946 年鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范；1966年出臺國家驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)GBJ 18-66《鋼結(jié)構(gòu)施工及驗(yàn)收規(guī)范》，隨著時代的變遷標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范逐步更新，建筑鋼結(jié)構(gòu)施工逐步走向正規(guī)化，與時代發(fā)展相匹配。目前執(zhí)行的最新標(biāo)準(zhǔn)為GB 50205-2020《鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》，與時代相匹配的智能化建造技術(shù)（焊接設(shè)備操作-機(jī)器人焊接教材以及增材制造技術(shù)）也引入大學(xué)教材，為智能建造提供先天條件。具體標(biāo)準(zhǔn)演變流程如圖1 所示。

圖1 建筑鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)演變史

2.2 軟件及設(shè)備的更新與演變

1） 制圖軟件的更新 建國初期，建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)入中國時由于技術(shù)限制，建筑圖紙多以手繪圖紙為主，后期逐步引入CAD 繪圖以及tekla 建模軟件等，提高了技術(shù)出圖速度和質(zhì)量。

2) 劃線及焊接區(qū)域打磨 目前多數(shù)小的鋼結(jié)構(gòu)加工廠劃線仍然以人工為主，對于焊接區(qū)域焊前打磨以手持式打磨機(jī)為主，隨著智能建造技術(shù)的日益更新，目前大型工廠已采用智能劃線生產(chǎn)線+打磨+下料一體化設(shè)備。

3) 焊接方法的演變 建筑鋼結(jié)構(gòu)初入中國時，焊接方法多為較傳統(tǒng)的手工電弧焊進(jìn)行焊接，由于設(shè)備自身的條件，焊接時需要頻繁更換焊條，焊接效率慢，質(zhì)量難以保證。隨著時代的演變，熔化極氣體保護(hù)焊以及埋弧自動焊（單絲-雙絲-多絲）逐步走入建筑鋼結(jié)構(gòu)施工企業(yè)，提高了焊接施工效率及施工質(zhì)量，如圖2。

圖2 多絲埋弧焊

3 智能化技術(shù)在建筑鋼結(jié)構(gòu)工廠中的應(yīng)用

3.1 劃線機(jī)器人及打磨生產(chǎn)線

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化機(jī)器人逐步步入建筑工程中，并得到有效的應(yīng)用。建筑模型建好后，根據(jù)需要輸入相應(yīng)的編程程序，智能化設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)自動劃線及打磨，提高劃線精度及打磨效率，降低生產(chǎn)成本，如圖3、圖4。

圖3 機(jī)器人進(jìn)行自動化劃線

圖4 機(jī)器對焊接區(qū)域進(jìn)行自動化打磨

3.2 自動組裝及焊接機(jī)器人生產(chǎn)線

目前，鋼結(jié)構(gòu)加工廠對于構(gòu)件的裝配與焊接仍較多采用人工方式，勞動強(qiáng)度大，施工成本高，且存在著招工難的現(xiàn)象，自動組裝及焊接機(jī)器人生產(chǎn)線的應(yīng)用能有效規(guī)避上述問題，如圖5。

圖5 裝配及焊接機(jī)器人生產(chǎn)線

3.3 智能拋丸噴涂一體化生產(chǎn)線

目前，多數(shù)建筑鋼結(jié)構(gòu)加工廠采用的拋丸及噴涂均為常規(guī)的拋丸機(jī)及手持噴涂槍，對于存有小夾角及加勁板部位，經(jīng)常出現(xiàn)拋丸不徹底，漏噴涂的現(xiàn)象，導(dǎo)致施工現(xiàn)場常有油漆脫落、起皮現(xiàn)象，引起返銹及重復(fù)作業(yè)。通過設(shè)置程序采用拋丸涂裝一體化生產(chǎn)線進(jìn)行拋丸及噴涂可以有效規(guī)避上述問題，如圖6。

圖6 智能拋丸涂裝一體化設(shè)備

3.4 智能化工廠的管理

常規(guī)的加工廠均采用人工監(jiān)督，人工管控模式，管理模式均在工廠/車間內(nèi)部完成，外部參觀、觀摩及管控均需進(jìn)入車間，隱蔽區(qū)域出現(xiàn)事故不易發(fā)現(xiàn)。智能化工廠采用360°全方位監(jiān)控，車間加工任務(wù)工期通過顯示屏公布，車間用電用水等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，可以有效節(jié)約成本，降低事故的發(fā)生等，如圖7。

圖7 智能化車間信息化管控室

4 結(jié)語

隨著“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)的不斷推進(jìn)實(shí)施，節(jié)能降耗、提質(zhì)增效將是未來發(fā)展的趨勢。裝配式建筑的推廣以及人工智能技術(shù)的發(fā)展，將促使建筑鋼結(jié)構(gòu)的智能化生產(chǎn)越來越普及，機(jī)器人技術(shù)、智能化建造技術(shù)將更多地走入工程施工的舞臺。