一、簡介

鄭禮剛創(chuàng)新工作室自成立即確定了“學(xué)習(xí)、培訓(xùn)、研究、創(chuàng)新”的四大功能，緊緊圍繞生產(chǎn)任務(wù)目標(biāo)，依托平臺優(yōu)勢，圍繞鋼結(jié)構(gòu)智能制造，針對各項(xiàng)制約生產(chǎn)的難題、重點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，開展立項(xiàng)攻關(guān)等創(chuàng)新創(chuàng)效活動，成為工藝技術(shù)創(chuàng)新的平臺。

二、研究方向

工作室緊緊圍繞鋼結(jié)構(gòu)智能制造，確立了BIM模型信息應(yīng)用、物料數(shù)字化管理、制造設(shè)備數(shù)字化、工藝執(zhí)行與管理、構(gòu)件產(chǎn)品數(shù)字化、車間計(jì)劃與調(diào)度、質(zhì)量數(shù)字化管理及裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系等八大研究方向。

三、科研條件

創(chuàng)新工作室辦公、科研設(shè)備已基本配齊。創(chuàng)新工作室會議室占地31.2平方米，公司自主研發(fā)的箱形柱（梁）自動化生產(chǎn)線、H型鋼自動化生產(chǎn)線、部件焊接工作站、電子萬能試驗(yàn)機(jī)、觸摸屏數(shù)顯洛氏硬度計(jì)等。

四、技術(shù)團(tuán)隊(duì)組成

工作室以中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會、中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會專家、公司總工程師鄭禮剛命名，團(tuán)隊(duì)平均年齡31歲，研究生占比達(dá)42%，形成了一支包含深化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝、質(zhì)量管理、BIM技術(shù)應(yīng)用、檢測試驗(yàn)、設(shè)計(jì)研發(fā)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，涵蓋研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、施工、檢測裝配式鋼結(jié)構(gòu)全產(chǎn)業(yè)鏈人才。

工作室成員架構(gòu)圖

五、校企合作建設(shè)

以鄭禮剛創(chuàng)新工作室為平臺，與同濟(jì)大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的“鋼結(jié)構(gòu)建筑BIM集成制造管理平臺”，對鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)加工技術(shù)進(jìn)行改造提升，實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)加工的智能化、信息化、數(shù)字化管理。

六、所取得的關(guān)鍵技術(shù)、重要成果

1、重型圓方變徑節(jié)點(diǎn)的制作及精度控制關(guān)鍵技術(shù)

結(jié)合節(jié)點(diǎn)尺寸和板厚進(jìn)行合理的分段及壓制策劃后，將天圓地方節(jié)點(diǎn)的分段數(shù)量由8段減少為2段，焊縫數(shù)量由8條減少為2條，更好地控制了節(jié)點(diǎn)焊接收縮與變形，避免了焊縫交錯(cuò)應(yīng)力集中的現(xiàn)象。通過成熟的裝焊方案以及周密的精度控制技術(shù)，合理運(yùn)用數(shù)字化檢測手段，最終順利保障了工期節(jié)點(diǎn)進(jìn)度和產(chǎn)品精度質(zhì)量。

2、中厚板箱形構(gòu)件機(jī)器人CO?打底焊全熔透技術(shù)

機(jī)器人打底焊代替了人工打底焊接，制作前，箱形柱壁厚在25mm以上時(shí)，采用翼板、腹板雙坡口的形式，在盡量不增加焊接量的同時(shí)，易于機(jī)器人焊槍伸入。通過參數(shù)化編程系統(tǒng)，無需示教，只需輸入相關(guān)參數(shù)，便可自動完成焊接，并且可以連續(xù)作業(yè)。并配備先進(jìn)的激光跟蹤裝置，大大降低坡口角度和組對間隙不均勻等情況對施焊過程的干擾。焊機(jī)選用大熔深的使用深圳麥格米特 Artsen CM500R Ⅱ焊機(jī)，通過加大熔深避免根部角部未熔。

3、20mm厚腹板H型鋼不開坡口免清根全熔透技術(shù)

控制了厚板H型鋼焊接的質(zhì)量問題，焊縫一次探傷合格率從70%提升到97%。以往H型鋼腹板厚度超過14mm要達(dá)到全熔透狀態(tài)時(shí)，都需要開坡口，通過這次活動可以不開坡口達(dá)到全熔透，節(jié)省了開坡口的時(shí)間，焊接速度得到了明顯的提高，由活動前的一天生產(chǎn)4根提升到8根，施工工期得到了有效的控制，滿足了施工要求。

4、拱塔斜拉橋鋼結(jié)構(gòu)制作及安裝關(guān)鍵技術(shù)

武鄉(xiāng)縣太行橋建設(shè)工程，采用三角形拱塔斜拉橋，主梁采用雙主梁式鋼混疊合梁結(jié)構(gòu)，拱塔由一道主拱和兩道外傾的副拱組成，軸線均為倒V形，其中，主拱塔斜跨主梁，跨徑118m，矢高55m，跨度大、高度高、施工難度大。為了保證該工程鋼結(jié)構(gòu)制作及安裝的精度和質(zhì)量，特對其加工制作及安裝關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。

5、鋼結(jié)構(gòu)部品部件機(jī)器人免編程自動焊接關(guān)鍵技術(shù)

牛腿作為連接框架梁與柱的重要節(jié)點(diǎn)部件，傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)焊接坡口加工、工件組對精度差，對此進(jìn)行工藝優(yōu)化和設(shè)備研究，形成了高效合理的短懸臂梁焊接工藝方案及配套設(shè)備，改善傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)焊接制作時(shí)焊接坡口加工、工件組隊(duì)精度較差以及效率低下的問題，提高制作、安裝的效率，節(jié)約成本。

6、鋼結(jié)構(gòu)橋梁板單元U肋/板肋自動裝配焊接技術(shù)

通過對橋梁U肋單元板自動打磨技術(shù)、自動裝配技術(shù)、焊接前反變形技術(shù)、自動焊接技術(shù)進(jìn)行了研究、改進(jìn)、優(yōu)化，形成了鋼結(jié)構(gòu)橋梁U肋單元板加工制作方案，解決了傳統(tǒng)人工橋梁U肋單元板加工效率低、焊接變形嚴(yán)重的問題。

7、鋼結(jié)構(gòu)智能制造車間協(xié)同管理技術(shù)

如何以BIM為核心，搭建一個(gè)集成MES、SCADA、ERP 等系統(tǒng)的管理平臺，對建筑鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)制造過程進(jìn)行全流程數(shù)字化、信息化管理是鋼結(jié)構(gòu)制造工廠迫切需要解決的課題。通過全管理流程的數(shù)字化信息技術(shù)，解決了傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)粗放式的管理方式，提高了生產(chǎn)產(chǎn)銷率，降低了能源消耗，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化管理。

8、新型模塊化集成房屋體系

形成公司獨(dú)有的功能完善的模塊化集成房屋體系，包括結(jié)構(gòu)體系、機(jī)電安裝體系、裝飾裝修體系等，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間的集成、整合和協(xié)同。通過本研究，制作了樣板間2間，用于公司磅房辦公室。

9、超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑轉(zhuǎn)換桁架制造及施工技術(shù)

通過對詳圖BIM模型深化、裝配工藝、焊接工藝參數(shù)、數(shù)字化預(yù)拼裝技術(shù)、BIM技術(shù)應(yīng)用、裝配式安全防護(hù)措施、施工全流程模擬分析、可視化交底等進(jìn)行研究，掌握轉(zhuǎn)換桁架復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的深化設(shè)計(jì)及優(yōu)化方法；對轉(zhuǎn)換桁架焊接參數(shù)與焊接工藝進(jìn)行了試驗(yàn)與驗(yàn)證；BIM技術(shù)的應(yīng)用也取得了較大的提升和改善，將BIM技術(shù)應(yīng)用到全流程施工方案模擬比選優(yōu)化當(dāng)中，并進(jìn)行三維可視化交底，參加施工方案論證，大大提升交底的質(zhì)量和效率，減少溝通的成本；采用數(shù)字化預(yù)拼裝技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)體拼裝，提高工作效率，降低成本。

10、鋼箱式雙曲度旋轉(zhuǎn)樓梯制作及關(guān)鍵技術(shù)

瀟河國際會展中心中間組團(tuán)項(xiàng)目東北角的旋轉(zhuǎn)樓梯為鋼箱式雙曲度，放樣、建模及制圖存在一定的特殊性，在制作及安裝過程中，精度控制十分重要。通過研究，掌握了復(fù)雜旋轉(zhuǎn)樓梯的深化設(shè)計(jì)及優(yōu)化方案；熟悉了支撐胎架、翻身及吊運(yùn)吊耳的設(shè)計(jì)思路和計(jì)算方法；對旋轉(zhuǎn)樓梯焊接參數(shù)與焊接工藝進(jìn)行了試驗(yàn)與驗(yàn)證；采用數(shù)字化預(yù)拼裝技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)體拼裝，提高工作效率，降低成本。

11、等離子切割機(jī)自動旋轉(zhuǎn)胎架設(shè)計(jì)改造技術(shù)

為了解決等離子旋轉(zhuǎn)胎架割渣堆積難以清理，導(dǎo)致的胎架大面積粘連、鏈條斷裂、整體無法進(jìn)行旋轉(zhuǎn)等問題，開展“等離子切割機(jī)自動化旋轉(zhuǎn)胎架設(shè)計(jì)改造技術(shù)研究”，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)胎架整體改造。通過對胎架基本形式改造以及結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化，提高了胎架的設(shè)計(jì)合理性與整體嚴(yán)密性，大幅度減少了清渣成本和負(fù)擔(dān)，提高了生產(chǎn)效率，滿足了生產(chǎn)要求。

12、焊接收縮工藝試驗(yàn)研究

解決焊接作業(yè)中產(chǎn)生的收縮變形，減小其對構(gòu)件尺寸精度的影響，縮小拼裝誤差。運(yùn)用理論和數(shù)值分析與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法來掌握焊接應(yīng)力變形的規(guī)律和影響因素，在焊接作業(yè)中通過預(yù)測、 控制和調(diào)整焊縫收縮，達(dá)到提高構(gòu)件精度質(zhì)量的目的。

13、重要成果

“鋼結(jié)構(gòu)建筑 BIM 集成制造管理平臺”基于 BIM 模型的集成制造管理平臺，該平臺國內(nèi)領(lǐng)先，國際先進(jìn)。通過管理平臺的定制與運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造、施工全產(chǎn)業(yè)鏈的智能化管理，將改變傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)落后的生產(chǎn)管理方式，實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的信息化，提升鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)智能化水平，打造智慧化工廠。

鋼結(jié)構(gòu)建筑BIM集成制造管理平臺研發(fā)成果登記證書

“智能下料系統(tǒng)”結(jié)合實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)運(yùn)行情況進(jìn)行了系統(tǒng)研究，形成了以項(xiàng)目管理為理念的管理系統(tǒng)，主要包括原材料信息化管理、下料無人化管理，以及切割過程可視化管理三大部分。

裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)下料車間信息化管理關(guān)鍵技術(shù)研究科技成果登記證書