CAD技術在設備鋼構件中的應用

韓戰虎

摘 要：本文講述了CAD放樣在設備鋼構件中的應用。針對不規則鋼構件，在使用CAD進行放樣模擬排版，合理準確提報施工材料，在這過程中也提高了施工效率，主材利用率，降低了輔材的使用量。

關鍵詞：CAD；放樣；排版；應用

1 概述

CAD展開放樣技術現在被廣泛的運用到多種專業，如：容器制作、管道、鋼結構、土建等需要進行展開放樣方面的工作。目前在容器制作專業使用比較普遍。作為一項專業技術，利用二維和三維CAD技術進行展開放樣，改變了多年來展開放樣計算復雜，投影做圖難的問題。隨著計算機軟件、硬件突飛猛進的發展，展開放樣已經從傳統手工作圖提升為計算機展開放樣作圖，突破了傳統展開放樣模式，短短幾年的時間這項技術發生了翻天覆地的變化。工程技術人員只要掌握了這方面的軟件操作基本命令和有一定展開放樣的知識，即可完成各種形狀、各種尺寸結構的造型，同時能自動準確地計算出平面展開放樣所需的數據，這些數據全是智能數據，傳統的計算法和圖解法都與之無法相比。CAD技術用于展開放樣，雖然是該領域技術進步的體現，但它的意義和用途不是僅此而已。它不僅解決了復雜投影作圖的難題，也解決了合理提報施工材料的問題，提高了施工效率，降低了耗材的使用量，施工質量大幅提高。

2 利用CAD技術進行放樣

蘭州石化灰庫系統建設主體由 3組直徑為φ8400，高度為13米的鋼灰儲槽和3組鋼結構框架組成。根據該項目的總體進度要求，該工程施工工期控制在60天內，其中主體結構制作施工時間為2014年4月5日～7月1日。（見圖1）

在整個項目中，材料上報的難點在于支撐設備的框架和設備圓錐材料。根據設計要求本次設備框架節點采取的是“8”字型，屬于不規則鋼構件（見圖2），分別由δ25和δ20鋼板制作而成。上下分為兩層，且為鋼板δ25；中間筋板為δ20的鋼板，兩者均在立柱φ600組合焊接。由鋼框架的俯視圖我們可以得知與立柱連接點存在兩種結構，分別將其節點放大見圖3。

按照傳統材料統計方法，對于不規則圖形取最大邊所得的面積為材料面積。由圖可以看出下部分δ25鋼板面積為[1700*4084+3286*1300]*4，拐角4根立柱δ25鋼板面積為[1700*1653+1300*1258]*4根立柱，這個節點共需要δ25鋼板63平方米。這樣的計算方式很明顯鋼板材料浪費是非常大的，主材的利用率低，所以說這種計算方式不可取。我們用CAD進行排版，由圖3（2）可以看出這種結構是對稱的，我們用CAD技術將其從中間打斷，分為兩體。利用CAD中復制、移動、旋轉命令將其移動至寬度為2000mm的矩形中進行排版，正反結合，所占面積最少就是最佳組合。我們用一種結構進行說明，其他類型也如此，如圖4。

通過CAD排版，我們計算得出，需要δ25鋼板為41平方米，和第一種計算方式比較可以看出，布局合理，主材利用率高，大大減少了鋼板材料支出費用。根據此圖可以轉交給切割技術人員進行下一步工序，為縮短工期奠定了基礎。

對于圓錐部分材料，我們進行CAD放樣。根據鋼板的寬度，在CAD中尋找最佳等分點。現場鋼板的尺寸為2米（寬）*12米（長），設備圓臺高度為5715mm，簡單計算后圓臺所用鋼板長度為6600mm，因此我們將圓錐部分分為4節，然后我們進行電腦放樣。電腦放樣和手工放樣的原理是一樣的，電腦更加的直觀，快捷。手工放樣耗時長，容易出錯。首先計算出圓臺放樣后的圓心角，計算可知，圓心角為180度，用CAD進行放樣畫出大圓后，依次按照L=2000mm繪出其他圓。再根據現有的鋼板長度，如果以大圓30度切線方向相交點為中心，在切線方向繪制寬度為2000mm的矩形，可以看出扇形部分沒有完全被矩形框所包含，所以說圓心角選擇不合理。由圖也可以看出圓心角越大，扇形部分偏離矩形框越大，所以我們選擇的圓心角要小于30度。按照以上的做法我們一次類推，最終選擇較為合理的18度作為矩形框的中心，將圓周分為5等分。以此類推，分別將第二帶板、第三帶板、第四帶板等分為5、4、3，見圖5。

放樣完畢后，用CAD的基本命令復制、移動將扇形部分移出，多余的線條用CAD命令裁剪，再旋轉，用CAD進行最合理的排版，見圖6。

由上圖可以看出，每一塊板相鄰非常緊湊，無空隙可言，切割時一條線即可將兩塊板分開。不用CAD進行排版，人工放樣時，場地空間需要大而且誤差大，不直觀；人工排版時，無法操作。

就這樣，我們用CAD進行放樣排版，大大提高了主材利用率，把人工降到了最低，解決了合理提報施工材料的問題，提高了施工效率，降低了輔材的使用量，施工質量大幅提高。

3 結論

通過灰庫建設我們運用到了CAD軟件，也從中發現CAD具有以下優點。

準確度高。按照CAD制做出來的放樣圖紙，很多數據可以直接讀出，省略了施工人員的計算工程，出圖后可作為技術交底內容，也可交給數字式切割進行切割作業。

經濟性好。根據計算機制圖，能夠方便地進行進料計算和原料尺寸的匹配，可以將損耗率降到最低。

施工速度快。有了根據放樣圖編制的計劃，施工安排特別是預制施工可以進行專業分工。通過圖紙轉化，使技術人員充分了解設計人員的思路，從而充分起到了承上啟下的作用，也能隨時控制設備的制作過程；同時在圖紙轉化完之后，向施工人員進行技術交底，述說制作流程，生產的計劃性和規律性都能及時、有效的控制。正因為CAD放樣排版具有以上特點和優點，現在被廣泛應用。