钢结构工程高精度焊接与防腐处理技术方案

复杂弧形钢结构高精度测量放线技术

本文以某工程"四馆一环"复杂弧形钢结构施工测量为例,将复杂弧形钢结构测量分平面,高程两部分,辅助结合BIM平台,使用Tekla软件建立钢构三维模型,保证了钢结构平面位置和标高的准确性,提高了安装效率,实现了复杂弧形钢结构高精度测量放线.

基于有限元法的建筑钢结构焊接应力与变形预测及控制研究

钢结构具有自重轻,强度高,抗震性能好以及可循环利用等优点,近年来被广泛地运用在建筑领域.熔化焊技术是钢结构最主要的连接手段.焊接产生的残余应力会对建筑钢结构的承载能力,稳定性与安全性产生不利的影响;焊接变形不仅影响产品的外观质量,还会降低钢结构的装配精度.因此,焊接残余应力与变形的预测及控制对于建筑钢结构的健全性与完整性评估具有重要的理论意义与工程价值.为此,本文以有限元软件ABAQUS为平台,采用顺序耦合的热-弹-塑性有限元计算方法来模拟典型接头和结构的焊接温度场,残余应力与变形.为了能准确地,高效地预测焊接残余应力与变形结果,开发了面向工程应用的高精度材料模型和计算方法.运用所开发的计算方法,模拟了方管柱-H型梁整体的焊接应力分布,基于数值模拟结果提出了调控隔板焊接应力的方案;针对单V型坡口的厚板T型接头的角变形问题,基于预测结果提出了控制角变形的方案,并比较了各方案控制角变形的效果. 高精度高效的材料模型对于有限元法解决实际工程问题至关重要.以Q345低合金高强钢平板对接接头为研究对象,开发了可以同时区分考虑母材与焊缝金属的力学性能,材料的加工硬化,退火软化效应和固态相变的热-弹-塑性有限元方法.在数值模拟时,采用区分考虑母材与焊缝金属屈服强度的方式模拟焊缝金属的力学性能;分别利用各向同性硬化准则与"阶跃式"退火软化模型模拟材料的加工硬化与退化软化效应;分别采用JMAK方程与K-M关系模拟焊接过程中扩散型的固态相变与非扩散性的固态相变.研究了焊缝金属的力学性能,材料的加工硬化及退火软化效应与母材的固态相变对焊接残余应力与变形的计算精度和效率的影响.研究结果表明,为了准确且高效地预测Q345钢接头的焊接残余应力与变形,材料模型中可以忽略固态相变因素,但要区分考虑母材与焊缝金属的力学性能,材料的加工硬化及退火软化效应. 建筑钢结构中的焊接接头通常板厚较厚,焊道数较多,计算规模较大.为了提高计算效率,以板厚为30mm的T型接头为研究对象,研究了瞬间热源模型与有限元模型纵向方向的网格密度对焊接残余应力与变形的影响.研究结果表明,瞬间热源模型的计算方法能够在较短的时间内获得较高精度的焊接残余应力,且有限元模型纵向方向的网格密度对焊接残余应力的影响较小;但是瞬间热源模型的计算方法会严重低估焊接变形.以板厚为40mm的平板对接接头为研究对象,采用瞬间热源模型的计算方法,研究了合并焊道方式对焊接残余应力的影响.为了保证焊接残余应力的计算精度,提出了合并焊道模型总热量的修正公式.研究结果表明,合并表面焊道的方式会明显低估焊接接头盖面焊道及其附近区域的焊接残余应力;合并填充焊道的方式能够较为准确地预测焊接接头表面的焊接残余应力,但会略微增加焊接接头填充焊道区域的焊接残余应力.该研究为大型钢结构整体的焊接残余应力预测提供了高效的计算方法. 方管柱-H型梁包含大量的十字接头与T型接头,其中方管柱的隔板与H型梁的翼缘板具有产生层状撕裂的倾向.基于层状撕裂的形成机理,提出了以钢材厚度方向的焊接残余应力与整个焊接过程的峰值应力作为层状撕裂力学因素的评价方法.采用瞬间热源模型的计算方法模拟了方管柱-H型梁整体的焊接残余应力与峰值应力分布,对比隔板与翼缘板厚度方向的焊接应力,发现隔板高的峰值应力区域与数值都要大于翼缘板.建立含有隔板的十字接头模型,采用瞬间热源模型与合并焊道模型相结合的计算方法模拟板厚为100mm的十字接头焊接应力分布,并从焊接顺序,焊道布置与焊缝金属强度等级三个方面来调控隔板厚度方向的焊接应力,以缓解隔板的层状撕裂产生倾向.该研究结果可为从力学因素缓解层状撕裂提供理论指导. 在实际焊接生产中,单V型坡口的厚板T型接头角变形是一个非常突出的问题.本文分别采用了焊道布置优化法,结构拘束法与反变形法来控制单V型坡口的厚板T型接头的角变形.为了准确预测接头的角变形,计算中,采用移动热源模型模拟焊接热输入.研究结果表明,焊道以堆焊的方式堆在翼缘板的接头可以减少32%的角变形;结构拘束法可以降低69%的角变形;采用有限元法确定初始反变形,反变形法几乎完全消除了T型接头的角变形. 本文基于有限元方法对建筑钢结构焊接应力与变形的预测及控制进行了系统地研究.其中,建立面向工程应用的高精度材料模型及计算方法的研究具有一定的科学意义;通过调控厚大接头的焊接应力来缓解层状撕裂产生倾向的研究,和通过控制厚板接头角变形来提高钢结构装配精度的研究具有重要的工程应用价值.

大型建筑钢结构的酸洗除锈

酸洗是钢结构的一种除锈方法,以往国内酸洗除锈主要用于中,小型构件和轻钢结构,所用的酸池容积小.最近,武冶机修厂采用大型建筑钢结构酸沈除锈,除锈后的基层能达到S_a2级标准以上,符合防腐钢结构对基层处理的要求.酸洗除锈速度快,精度高,一个大型酸洗的生产率相当于8～10台杆枪的喷砂生产率,能满足工程高精度要求.与喷砂除锈比较,酸洗除锈的劳动强度较低,不易患职业病,环境污染较易控制;与抛丸比较,酸洗除锈设备简易,基本投资较低,容易上马.经工程实践证明,这种大型结构酸洗除锈效果较好.

高层结构剪力墙局部分析的高精度单元

高精度元系指其具有较高阶的位移函数,且由于单元的应力可由结点位移参数直接算出,因而具有高的精度.现有的局部分析软件中,所用的高精度元的类型比较单一,且存在内部自由度,要通过静力凝聚消去,计算效率不高,妨碍了其在工程中的应用.本文给出的新高精度元,推导简单,无内部自由度,因而不需要静力凝聚,精度也较高.

基于三维扫描技术的钢结构工程施工质量控制技术研究

随着工程结构的规模增大,传统的测绘技术存在时效性差,精度低等问题.三维扫描技术具有高效率,高精度,实时性强和良好交互性等优势,逐步在土木工程领域得到广泛应用.本文系统介绍了三维扫描技术的基本原理,梳理了其在土木工程领域的应用现状.针对钢结构质量控制,...

三维激光扫描技术在钢结构工程中的应用

基于三维激光扫描技术,可对整个项目实体和单个构件进行扫描,三维激光扫描技术是近年来新呈现的一种高精度扫描技术,获取建筑和构件实体的点云模型.给出了针对于建筑整体结构和单个构件的扫描技术和方案,确保扫描数据的准确性.并将单个构件的点云数据与BIM技术结合起来,对单个构件的外形尺寸偏差进行分析,其分析数据可对项目结构的整体装配误差进行有效调控.

工程检测用钢结构高精度检测系统

本实用新型涉及钢结构检测技术领域,具体公开了工程检测用钢结构高精度检测系统;包括相互铰接的多个环节单元;环节单元包括平板,支撑板,条板,底座以及驱动机构;平板底端前后两侧设置有支撑柱,支撑板,条板固定连接在平板前后两侧的支撑柱上,相邻支撑板,条板之间相互铰接;支撑板,条板上设置有导轨,底座前后两端设置有滑块,滑块滑动连接在导轨内;驱动机构设置在底座上方,底座底端固定连接有超声波探头;支撑板,条板底端固定连接有支撑架;本实用新型解决了人工手动操作管道探伤设备检测管道,检测速度慢的问题.