信息化預(yù)拼裝在鋼結(jié)構(gòu)成品檢驗(yàn)中的應(yīng)用

1、擺信息化預(yù)拼裝阿在鋼結(jié)構(gòu)成品疤檢驗(yàn)中的應(yīng)用丁一峰 張亞奧（寶鋼鋼構(gòu)有版限公司 上海阿）隘摘要：罷我國的鋼結(jié)構(gòu)叭隨著建筑業(yè)的奧高速發(fā)展應(yīng)用奧領(lǐng)域也得到不矮斷地?cái)U(kuò)大，復(fù)伴雜鋼構(gòu)件的成般品檢驗(yàn)成為了爸工程技術(shù)中的爸瓶頸。本文結(jié)敖合上海中心大癌廈項(xiàng)目的第三芭道環(huán)帶桁架鋼瓣構(gòu)件的信息化鞍預(yù)拼裝的操作疤過程，論述了俺綜合利用三維佰建模軟件對(duì)復(fù)鞍雜空間桿件放隘樣定位優(yōu)勢(shì)，跋以及全站儀精斑密測(cè)量空間坐艾標(biāo)的特點(diǎn)，有佰效地解決復(fù)雜胺鋼構(gòu)件的檢測(cè)岸難題，提高復(fù)傲雜鋼構(gòu)件制作啊精度，保障現(xiàn)版場(chǎng)安裝順利進(jìn)靶行。胺關(guān)鍵詞：版鋼結(jié)構(gòu)、成品敖檢驗(yàn)、信息化佰預(yù)拼裝概述1.1 背景扒自上世紀(jì)80按年代末開始，頒鋼結(jié)構(gòu)在建設(shè)頒領(lǐng)

2、域得到廣泛岸應(yīng)用。隨著經(jīng)皚濟(jì)的發(fā)展鋼鐵埃工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)瓣能的提升，高佰層建筑、體育笆場(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)航伴站樓等建筑物胺逐漸增多，鋼哀結(jié)構(gòu)進(jìn)入了快熬速發(fā)展期。然哀而國內(nèi)大多數(shù)哀鋼結(jié)構(gòu)加工企案業(yè)中，普遍采稗用鋼尺、拉線百、放樣吊線和傲檢驗(yàn)?zāi)０宓葌鲾[統(tǒng)方法來檢驗(yàn)絆鋼構(gòu)件是否符安合設(shè)計(jì)的要求安。對(duì)于復(fù)雜的斑鋼構(gòu)件還要通安過實(shí)物預(yù)拼裝胺，檢驗(yàn)構(gòu)件的瓣空間位置，減擺小累積誤差。八如今的鋼結(jié)構(gòu)敖造型已經(jīng)變得懊十分復(fù)雜，如捌高層建筑的避皚難層桁架構(gòu)件骯、雨棚網(wǎng)殼結(jié)奧構(gòu)和頂冠造型盎；又如各種場(chǎng)矮館的空間大跨熬度立體桁架構(gòu)氨件和巨型的高澳架橋梁，給鋼半構(gòu)件的檢驗(yàn)增百添了許多難度矮。采用現(xiàn)有的扮檢測(cè)手段不但罷需要大片的預(yù)百

3、拼裝場(chǎng)地，檢拌測(cè)過程繁瑣，把測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，叭檢測(cè)費(fèi)用高，捌而且檢測(cè)精度昂低，已經(jīng)無法扳滿足現(xiàn)在鋼結(jié)般構(gòu)加工制造技把術(shù)的需求。扮1.2 應(yīng)用斑簡(jiǎn)介捌現(xiàn)在，有一種扮信息化預(yù)拼裝巴正在悄然興起癌，即采用電腦扒模擬構(gòu)件的實(shí)絆際數(shù)據(jù)進(jìn)行檢敖驗(yàn)和預(yù)拼裝的半方法，已在一半些重大項(xiàng)目中隘得到了應(yīng)用。半這種方法的基佰本思路是：采昂用鋼結(jié)構(gòu)三維拌設(shè)計(jì)軟件構(gòu)筑昂三維模型（以版下簡(jiǎn)稱理論模般型），從中選俺擇合適的測(cè)量隘位置，并予以疤編號(hào)形成單一擺構(gòu)件的測(cè)量圖稗用于實(shí)物測(cè)量佰（如采用全站百儀或三維掃描柏儀等設(shè)備測(cè)量瓣），然后將構(gòu)辦件實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)輸襖入三維設(shè)計(jì)軟翱件形成實(shí)測(cè)的笆三維模型（以鞍下簡(jiǎn)稱實(shí)測(cè)模扳型），與原始八理論模型

4、進(jìn)行百比對(duì)，檢驗(yàn)構(gòu)拌件是否滿足設(shè)拌計(jì)的要求。然靶后將合格的構(gòu)邦件實(shí)測(cè)模型導(dǎo)埃入整體模型中翱進(jìn)行構(gòu)件之間阿各接口的匹配把分析，起到構(gòu)熬件實(shí)物預(yù)拼裝芭的效果，保證扒最終構(gòu)件滿足靶現(xiàn)場(chǎng)安裝的要搬求。靶此類方法可以骯獲取實(shí)物構(gòu)件矮的三維數(shù)據(jù)信扳息，不但能夠按用于檢驗(yàn)單個(gè)埃構(gòu)件，而且能胺夠模擬復(fù)雜構(gòu)骯件安裝后的真搬實(shí)情況；既方吧便實(shí)物構(gòu)件數(shù)絆據(jù)信息的存儲(chǔ)奧，還可以提供頒給現(xiàn)場(chǎng)，作為擺實(shí)際安裝的參頒考依據(jù)。應(yīng)用實(shí)例拜下面以在建工扮程“上海中心扮大廈項(xiàng)目” 吧第三道環(huán)帶桁叭架為例進(jìn)行具隘體介紹。邦上海中心是上八海這個(gè)國際化班大都市新的地盎標(biāo)性建筑，代扮表著上海新一斑輪的騰飛與發(fā)襖展。作為世界啊矚目的工程，跋

5、上海中心在其擺建造過程中，艾應(yīng)用了多項(xiàng)建班筑科技領(lǐng)域內(nèi)安的高新技術(shù)，扒其中鋼構(gòu)件信扮息化檢驗(yàn)技術(shù)靶是其中一大亮百點(diǎn)。扮該技術(shù)方案可懊分為四個(gè)主要背實(shí)施步驟：佰（一）確定整芭體坐標(biāo)系進(jìn)行奧實(shí)體建模拜對(duì)預(yù)拼裝范圍瓣內(nèi)結(jié)構(gòu)建立整辦體坐標(biāo)系，然藹后建立結(jié)構(gòu)整矮體模型。由于隘此模型中的尺頒寸均為理論尺懊寸，不考慮實(shí)襖際制作中出現(xiàn)搬的變形，故稱柏此模型為理論按模型。理論模瓣型可分為結(jié)構(gòu)埃整體的理論模百型和單個(gè)構(gòu)件扒的理論模型。凹首先，根據(jù)構(gòu)背件和結(jié)構(gòu)的實(shí)芭際特點(diǎn)，建立笆與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相笆適應(yīng)的整體坐壩標(biāo)系。在整體班理論模型建立絆完畢后，為每暗一個(gè)構(gòu)件的理埃論模型選定測(cè)般量控制點(diǎn)，并埃根據(jù)一定的規(guī)白則，對(duì)各控制

6、拔點(diǎn)進(jìn)行合理編罷號(hào)。步驟如下柏：板1）整體坐標(biāo)岸系設(shè)定：桁架巨柱下弦桿上弦桿桁架巨柱斜腹桿豎腹桿挨由于環(huán)帶桁架跋的基本結(jié)構(gòu)呈爸環(huán)形布置，屬氨于中心對(duì)稱布擺局，所以整體半坐標(biāo)系設(shè)置在絆環(huán)形的中心位耙置，Z向高度稗設(shè)在桁架上弦阿桿頂面。構(gòu)件伴主要包括：桁版架巨柱、弦桿鞍、腹桿三大類稗型。如下圖所傲示：按上海中心大廈佰第三道環(huán)帶桁俺架整體效果圖柏2）視圖方向稗和構(gòu)件接口名般稱的定義：版內(nèi)、外側(cè)：站扳在環(huán)帶桁架的頒環(huán)外向環(huán)內(nèi)看絆，內(nèi)、外側(cè)是版區(qū)別在同一個(gè)骯構(gòu)件內(nèi)所處的唉不同位置比較澳而言的，越靠辦近環(huán)外即表示斑外側(cè)，反之越爸靠近環(huán)內(nèi)表示霸內(nèi)側(cè)；伴左、右端：站巴在環(huán)帶桁架的敗環(huán)外向環(huán)內(nèi)看搬，偏向左手的跋

7、一側(cè)為左端，礙反之偏向右手疤的一側(cè)為右端暗；哎上、下端：參藹照建筑的高度稗方向，根據(jù)該笆構(gòu)件或部件處皚于建筑的實(shí)際版位置來決定的奧；吧上翼緣：是指拜H型的水平桿擺件在建筑中位案置較高的那塊捌翼板。隘3）控制點(diǎn)的扒選擇：瓣因?yàn)闃?gòu)件檢驗(yàn)霸和預(yù)拼裝的最扮終目的是檢驗(yàn)埃各構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)接懊口之間的匹配昂程度，即通過扮預(yù)拼裝的方法哀檢驗(yàn)構(gòu)件接口背間隙和錯(cuò)邊量佰?？紤]到接口扒處兩側(cè)的桿件辦均為H型截面捌，為此測(cè)量控瓣制點(diǎn)選擇每個(gè)襖H型截面接口皚最外側(cè)的四個(gè)拜點(diǎn)。頒4）構(gòu)件測(cè)量胺控制點(diǎn)的編號(hào)叭規(guī)則：盎該編號(hào)由三個(gè)隘部分組成，分岸別是桿件符號(hào)跋、方位符號(hào)和稗流水號(hào)，如下案所示：版構(gòu)件測(cè)量控制爸點(diǎn)編號(hào)中流水澳號(hào)的編號(hào)

8、先保把證翼板一側(cè)的胺兩個(gè)控制點(diǎn)的版流水號(hào)連續(xù)，鞍并保證每個(gè)H唉型桿件四個(gè)控稗制點(diǎn)的流水號(hào)哀連續(xù)。先后順襖序是先左后右盎；先內(nèi)后外；皚先上后下為基暗本原則。構(gòu)件跋編號(hào)前兩個(gè)符扳號(hào)的組合規(guī)則啊如下：捌A、巨柱測(cè)量壩控制點(diǎn)編號(hào)規(guī)啊則：壩a、巨柱本體跋上端接口BU阿*；本體下端白接口BD*；壩b、巨柱左端俺弦桿接口XL胺*；右端弦桿斑接口XR*；藹c、巨柱左端吧腹桿接口FL背*；右端腹桿版接口FR*。半B、弦桿測(cè)量矮控制點(diǎn)編號(hào)規(guī)敗則：背a、弦桿本體敗左端接口BL礙*；本體右端霸接口BR*；岸b、弦桿左端凹腹桿接口FL伴*；右端腹桿巴接口FR*；挨c、弦桿中間捌腹桿接口FM搬*。奧C、腹桿測(cè)量爸控制點(diǎn)編

9、號(hào)規(guī)安則：百a 、腹桿本耙體上端接口B拔U*；本體下扮端接口BD*耙。半5）構(gòu)件測(cè)量暗控制點(diǎn)的具體邦編號(hào)，見下方壩示意圖：癌上海中心桁架扳測(cè)量控制點(diǎn)編芭號(hào)原則示意圖巴（二）單個(gè)構(gòu)斑件測(cè)量控制點(diǎn)氨的理論值與實(shí)拜際值對(duì)比：隘提取單個(gè)構(gòu)件拜模型，建立局拜部坐標(biāo)系，提凹取其上各控制疤點(diǎn)的局部坐標(biāo)哀理論值。測(cè)量阿實(shí)際構(gòu)件上各藹控制點(diǎn)在其自吧身局部坐標(biāo)系斑下的實(shí)際坐標(biāo)罷，將理論值與艾實(shí)際值對(duì)比以藹檢驗(yàn)單個(gè)構(gòu)件哎制作精度。疤1）構(gòu)件局部唉坐標(biāo)系的設(shè)定佰：耙對(duì)于單根構(gòu)件啊的理論模型，哎首先要根據(jù)實(shí)瓣際情況，建立傲合適的局部坐岸標(biāo)系。局部坐捌標(biāo)系的選定原艾則，是有利于礙理論模型和實(shí)澳測(cè)模型的對(duì)比隘。XOY平面骯

10、設(shè)置在構(gòu)件上安端銑削面內(nèi)，傲在該平面內(nèi)，絆取位于構(gòu)件截叭面中部的H型挨桿件的截面形吧心點(diǎn)設(shè)為原點(diǎn)瓣，X軸指向右皚方，Y軸指向岸內(nèi)側(cè)，Z軸指安向建筑上方。隘2）提取各控疤制點(diǎn)在其構(gòu)件巴局部坐標(biāo)系下稗的理論坐標(biāo)值癌：霸在對(duì)單個(gè)理論哀模型建立合適巴的局部坐標(biāo)系耙后，提取各控白制點(diǎn)在局部坐半標(biāo)系下的坐標(biāo)疤（稱為控制點(diǎn)巴的局部坐標(biāo)理拜論值）?？刂瓢冱c(diǎn)的選取和編稗號(hào)見前述。形扒成構(gòu)件的測(cè)量安圖。如下圖所骯示：襖典型的下弦桿柏測(cè)量圖頒3）實(shí)物測(cè)量扳后繪制實(shí)測(cè)模骯型：靶由于構(gòu)件在制澳作時(shí)必然產(chǎn)生瓣變形，各控制敗點(diǎn)很可能與理氨論模型有偏差板。為控制構(gòu)件辦的偏差度不超翱過規(guī)范要求，盎需確定各控制礙點(diǎn)的實(shí)際位置靶。

11、為此采用全疤站儀進(jìn)行測(cè)量啊，確定實(shí)際構(gòu)搬件各控制點(diǎn)在稗其局部坐標(biāo)系吧下的坐標(biāo)。由骯實(shí)測(cè)控制點(diǎn)坐氨標(biāo)所構(gòu)成的線翱框模型稱之為壩實(shí)測(cè)模型。耙4）建立構(gòu)件版實(shí)測(cè)模型局部奧坐標(biāo)系：般采用與理論模般型相同的方法壩為構(gòu)件的實(shí)測(cè)稗模型建立局部氨坐標(biāo)系。按5）調(diào)整實(shí)測(cè)骯模型與理論模奧型對(duì)比：頒調(diào)整實(shí)測(cè)模型捌使之坐標(biāo)系與辦理論模型坐標(biāo)澳系吻合，通過俺控制點(diǎn)的理論靶坐標(biāo)和實(shí)測(cè)坐暗標(biāo)對(duì)比，判斷熬構(gòu)件的制作精稗度是否滿足要半求規(guī)范要求。阿當(dāng)誤差大于公敗差要求時(shí)，對(duì)扮構(gòu)件超差部位背提出整改要求邦，制作部門按伴要求進(jìn)行整改皚。并將修整后班的構(gòu)件重新測(cè)拌量，再次比對(duì)百直到構(gòu)件符合辦要求為止。如搬下圖所示：理論模型實(shí)測(cè)模型澳

12、下弦桿對(duì)比效俺果圖笆（三）檢驗(yàn)接背口兩側(cè)的控制拜點(diǎn)實(shí)際值是否拜匹配：奧將各構(gòu)件模型懊放回到整體模爸型中去，根據(jù)板各構(gòu)件自身局罷部坐標(biāo)系與整柏體坐標(biāo)系之間澳的關(guān)系，將各辦控制點(diǎn)在局部扳坐標(biāo)系下的理癌論坐標(biāo)值和實(shí)唉際坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換哎為在整體坐標(biāo)爸系下的理論值翱和實(shí)際值。根敖據(jù)接口兩側(cè)的熬控制點(diǎn)整體坐按標(biāo)實(shí)際值，檢跋驗(yàn)各構(gòu)件接口絆位置的匹配度瓣。如下圖所示板：桁架巨柱19WC1116S-1下弦桿3BT-D-3稗下弦桿3BT敖-D-3與桁絆架巨柱19W耙C1116S按-1接口匹配襖效果圖皚下節(jié)巨柱19挨WC1116艾S-1與下弦胺桿3BT-D擺-3接口坐標(biāo)辦匹配表如下：案下弦桿敗3BT-D-埃3爸坐標(biāo)啊（

13、整體坐標(biāo)系班下）背桁架巨柱爸19WC11白16S-1拔坐標(biāo)邦（整體坐標(biāo)系版下）霸實(shí)際盎間隙頒備注芭位置拌控制點(diǎn)霸實(shí)際坐標(biāo)值唉位置捌控制點(diǎn)藹實(shí)際坐標(biāo)值背弦桿本體右端安接口安BR-01哀(-3828鞍,1205,辦-2992)哀柱子左端弦桿辦接口耙XL-01案(-3808敖,1198,挨-2992)八21.2靶BR-02安(-3972澳,779,-吧2992)芭XL-02耙(-3955辦,773,-辦2992)辦18.2襖BR-03暗(-3828巴,1203,柏-3992)爸XL-03胺(-3808版,1197,鞍-3992)背20.8挨BR-04芭(-3973拔,777,-板3992)挨XL-0

14、4把(-3955盎,772,-八3992)伴18.6把BR-05辦(-4253挨,-26,-靶2992)八XL-05佰(-4235癌,-33,-柏2992)凹19.3阿BR-06藹(-4471氨,-691,柏-2992)笆XL-06靶(-4452岸,-697,吧-2992)笆19.9襖BR-07稗(-4252奧,-25,-半3992)氨XL-07骯(-4233挨,-32,-敖3992)懊20.2絆BR-08拌(-4470捌,-691,艾-3992)版XL-08凹(-4451埃,-698,般-3992)阿20.2唉（四）信息化癌檢驗(yàn)和預(yù)拼裝傲的驗(yàn)收：敖構(gòu)件先通過控白制點(diǎn)的理論坐扒標(biāo)和實(shí)測(cè)坐標(biāo)皚對(duì)

15、比，確保單拔個(gè)構(gòu)件的制作哀精度是否滿足扮要求。然后通稗過整體模型的八信息化預(yù)拼裝傲，將每一個(gè)接吧口相關(guān)的實(shí)測(cè)藹數(shù)據(jù)提取出來凹作對(duì)比，檢驗(yàn)艾接口部位的實(shí)疤際間隙是否符跋合規(guī)范要求。背當(dāng)數(shù)據(jù)超出規(guī)懊范要求時(shí)，對(duì)跋超差部位進(jìn)行稗整改，以達(dá)到礙實(shí)物預(yù)拼裝的伴效果。版構(gòu)件允許偏差耙表如下：拌序號(hào)澳控制項(xiàng)目矮允許偏差（板mm礙）瓣1頒單節(jié)柱的高度班拔3板.0瓣2敖桿件截面尺寸芭鞍3唉.0阿3爸桿件截面對(duì)角瓣線差吧3.0般4拌實(shí)際桿件與理柏論桿件型芯偏傲移量按3.0岸5靶多節(jié)柱預(yù)裝單艾元總長(zhǎng)板5.0癌6熬柱與柱之間距扳離皚5.0隘7礙桁架上弦桿與敖下弦桿之間距扒離敖3.0八8搬接口錯(cuò)邊量瓣板厚/10，扒且3.0凹9按接口間隙偏差稗量熬3.0實(shí)施效果柏上海中心第三凹道環(huán)帶桁架外藹圈直徑為63霸米，高度為1鞍3米，最大構(gòu)凹件的重量近1埃00噸，環(huán)帶背桁架