【正文】 。 冷彎結(jié)構(gòu)被公認為節(jié)能高效的鋼結(jié)構(gòu)材料，如在住宅鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)型鋼 化模式，可與國內(nèi)現(xiàn)有的型鋼產(chǎn)能相配套，不僅有效降低了住宅鋼結(jié)構(gòu)的造價利于推動該行業(yè)的發(fā)展，而且相當于在發(fā)展住宅鋼結(jié)構(gòu)過程中減少大約 1000 萬噸的二次加工產(chǎn)生的能耗，實現(xiàn)節(jié)能減排效果。冷彎型鋼主要服務(wù)于公路建設(shè)、鋼結(jié)構(gòu)、汽車制造、集裝箱、鐵48 道車輛、鋼模板與腳手架、橋梁、電器柜、懸掛輸送機、電纜橋架、貨架、電梯導軌、龍骨鋼、蔬菜大棚、農(nóng)業(yè)機械、谷物倉儲、家具及防火設(shè)備等方面。 4. 采用蝶型節(jié)點鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化后可降低能耗 截至目前，我國共有 1000 多條冷彎型鋼生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力達到每年 1500 萬噸。采用傳統(tǒng)的大構(gòu)件模式的方法，則因運輸構(gòu)件所發(fā)生的總運輸費用將達到 2638 億元。如果按上述 1000 萬噸的鋼結(jié)構(gòu)用鋼規(guī)模，單位運費按 元 /噸不但減少了投資，也 可以顯著提高投入產(chǎn)出比 。建成后的蝶形節(jié)點生產(chǎn)廠，年產(chǎn)值約為 12億元（不含稅），利潤總額超過 6 億元。由于鋼結(jié)構(gòu)制作完成后的構(gòu)件屬于大件運輸?shù)奶攸c，鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)就必須建立在施工現(xiàn)場附近，否則就不會產(chǎn)生 應(yīng)有的效益。投產(chǎn)后，年銷售收入約為 億元（不含稅），利潤總額超過 5000 萬元。 2) 產(chǎn)品總產(chǎn)值 如果按照投產(chǎn)設(shè)計產(chǎn)能計算，每年產(chǎn)品生產(chǎn)值為： 21000噸 9500 元 =19,950 萬元 3) 稅前利潤 稅前利 潤 =產(chǎn)值 成本 費用 折舊 其他費用 = 21000720200300100576 =7554 萬元 4) 增值稅 企業(yè)增值稅： 7554 17%=1284 萬元 5) 稅后利潤 稅后利潤： 75541284=6270 萬元 5. 投資回報率 及分析 根據(jù)以上的分析可以計算出生產(chǎn)“蝶形節(jié)點”的生產(chǎn)效46 益是比較高的，利潤率為 31%，比現(xiàn)在機械加工行業(yè)利潤率高 ，經(jīng)濟效益較好。 3. 設(shè)計產(chǎn)能 根據(jù)市場需求情況可以逐漸增加設(shè)備，該設(shè)計方案的設(shè)計產(chǎn)能每年可以生產(chǎn)各種規(guī)格的裝配式節(jié)點 21000 噸 。 5) 用電量及費用 用電容量： 800 千伏安 ，每年電費 約為 800 24 300=576萬元。 材料來源為 GB/T 15912021 中所含范圍的材料， 來源廣泛 價格穩(wěn)定，屬標準通用材料。 43 2. 總投資預(yù)算細目表 1) 設(shè)備清單 設(shè)備預(yù)算： 2021 萬元 2) 原材料 及成本 : 根據(jù)系 列產(chǎn)品中規(guī)格性能的不同，采用鋼材 的牌號規(guī)格有所不同。 (7)質(zhì)量控制與產(chǎn)品管理 三個工藝過程，分別可成為三個獨立的子控制系統(tǒng)，對各零、部件的質(zhì)量和庫存實現(xiàn)全面系統(tǒng)的管理，并通過計算機控制?？赏ㄟ^軟件程序?qū)附与娏?、溫度、行進速度等因素給以動態(tài)控制，保證焊接性能各項指標均能達到理想而穩(wěn)定的控制。應(yīng)嚴格規(guī)定監(jiān)控刀具工作狀態(tài)來保證產(chǎn)品加工質(zhì)量。 42 . 冷彎成型：模具冷成型，對所加工工件的形狀位置尺寸可達到理想的控制，并能實現(xiàn)高效生產(chǎn)能力，但應(yīng)適時監(jiān)控設(shè)備和工裝始終處于正常狀態(tài)，采取動態(tài)控制。 冷成型工藝： 冷成型工藝影響到組焊工藝和產(chǎn)品的成型尺寸，尤其對成型產(chǎn)品的裝 配性影響大，因此對所使用的模具及專用刀具應(yīng)由專人負責，同時每班都應(yīng)有對應(yīng)產(chǎn)品的檢驗記錄，以確保工裝的性能處于正常穩(wěn)定的工作狀態(tài)。 . 產(chǎn)品精度檢驗：除產(chǎn)品的機械性能滿足要求之外，其形狀尺寸精度將對節(jié)點的裝配性影響較大，將直接影響到與安裝機具的配合及裝配性能，因此控制尺寸精度將利于獲得穩(wěn)定的節(jié)點使用性能。 . 抗拉、抗彎等機械性能檢驗：材料的機械性能對冷加工工藝設(shè)計影響較大。因此保證材質(zhì)成分控制在規(guī)定范圍內(nèi)，是確保其組焊工藝穩(wěn)定，使焊接性能達到設(shè)計要求的重要手段之一。 (6)技術(shù)管理 下料工藝： 是產(chǎn)品生產(chǎn)的第一道工序，對原材料的物理性能、化學性能和機械性能的有效控制有重要意義，是穩(wěn)定后續(xù)加工質(zhì)量的基礎(chǔ)因素必須給以足夠的重視，因此應(yīng)對所用 鋼板按批次檢驗鋼板出廠質(zhì)量合格證明文件及材料材質(zhì)化驗、性能試41 驗報告，并進行化學成分的化驗和抗拉、抗彎等機械性能的抽檢以確保產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)因素達到控制標準。因此組焊線的核心部分采用 焊接機器人系統(tǒng) 完成，同時利于對最總終產(chǎn)品實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)化控制。冷成型工藝加工效率高，節(jié)能效果顯著，適合于大批量生產(chǎn)，形成專業(yè)化流水線后可大大降低成本，節(jié)能降耗明顯。需加工的零件包括：承載板坯、自鎖肩坯、連接板坯、摩擦抗剪板坯等。 下料工藝：考慮到能夠取得高效的加工模式，同時可做到除零件的配合和定位部分之外大部分可一次加工即能滿足組焊 冷成型 數(shù)控切割下料 承載板坯 自鎖肩坯 連接板坯 摩擦抗剪板坯 承載環(huán) 自鎖肩 連接板 各種規(guī)格的板 摩擦抗桶配件 專業(yè)外協(xié) 楔塊 壓片 抗剪銷 節(jié)點半卡 入庫 全程質(zhì)量監(jiān)測 拉伸 沖壓 沖壓 產(chǎn)品組合 圖 41 40 設(shè)計尺寸的準確性和穩(wěn)定性要求。見圖 31 (4)裝配式 節(jié)點的制作總流程： 產(chǎn)品的生產(chǎn)流程分為：下料、冷成型、部件組焊三大部分。如圖 12 （ 2） 零、部件及功能說明： 組件部分 節(jié)點半卡： —— 形成節(jié)點的預(yù)緊系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)并傳遞節(jié)點橫向力； . 預(yù)緊肩：現(xiàn)場裝配節(jié)點時，裝配機具對節(jié)點施加預(yù)緊的對接裝置； . 連接板：與鋼框架的橫梁 H 型鋼梁翼板連接并傳遞橫 圖 12 38 向力的部分； . 承載板：承擔對摩擦抗剪板的預(yù)緊及 橫向力的最核心部分； . 自鎖肩：使預(yù)緊力傳遞給摩擦抗剪桶的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)； 零件部分： . 楔塊： —— 傳遞自鎖肩壓力、防止在工作時自鎖肩傳遞壓力時產(chǎn)生塑變以改善節(jié)點動態(tài)過載時產(chǎn)生預(yù)緊力衰變并解決裝配問題； . 楔塊壓片： —— 節(jié)點處于動態(tài)過載時，幫助填補自鎖肩與摩擦抗剪桶的間隙的儲能裝置； . 抗剪銷：承擔預(yù)緊結(jié)構(gòu)的預(yù)緊力 . 緊固螺栓：實現(xiàn)抗剪銷形成預(yù)緊功能的裝置 . 摩擦抗剪桶： —— 在自鎖肩壓力的作用下與柱壁產(chǎn)生功能剪力并傳遞節(jié)點剪力的結(jié)構(gòu)。摩擦抗剪桶 2 的外側(cè)設(shè)有與鋼框架結(jié)構(gòu)橫 梁 H 型鋼的腹板相連接的連接板，承擔節(jié)點的部分抗剪。 七、 經(jīng)濟效益分析 1. 生產(chǎn)工藝及流程 1) 裝配式節(jié)點生產(chǎn)工藝及工序流程 （ 1） 裝配式 節(jié)點結(jié)構(gòu)組成說明： 節(jié)點組成： 裝配式 節(jié)點一般由 （見下圖 11） 四對蝶形卡 和摩擦抗剪桶 2 兩部分組成。 3) 海外建筑市場 由于我國建筑企業(yè)每年在國外承攬大量房屋建設(shè)，過去每中標一個國外的建 設(shè)項目，如果是鋼結(jié)構(gòu)建筑，就需要36 在當?shù)亟摻Y(jié)構(gòu)加工廠或在國內(nèi)加工好構(gòu)件后運輸?shù)絿馊ミM行安裝，這樣不但造成巨大投資，同時由于國際局勢動蕩不安，也帶來很大的風險，同樣也使承建企業(yè)收益下降。學校、醫(yī)院、寫字樓 、機關(guān) 等公共場所時人員最密集的地方，這些建筑的抗震性能好壞，直接關(guān)系到千百萬人民生命的大事情。大地震給人們帶來很大的物質(zhì)和生命損失，同時 對 建筑的高抗震提出更高的要求。德力公司擁有的“蝶形節(jié)點”技術(shù)正是適合應(yīng)用于這個領(lǐng)域。中國可能會持續(xù)地每年新增 1,500 多幢 30層以上的高樓，相當于每年新建一個芝加哥，其結(jié)果是，到 2030 年，中國的城市將會超過 950 個。展望未來，隨著人們越來越多地認識到城市的機會，以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)緩慢而穩(wěn)定地向規(guī)模更大、資本密集程度更高的方向發(fā)展，其結(jié)果是，一波向城市遷移的大潮，將以每年新增 1,500 萬～ 2,000 萬常住人口的規(guī)模，不斷涌入中國的城市。這就賦予中國一個獨一無二的機會：以一種支持經(jīng)濟增長、保護環(huán)境、為其國民提供盡可能高的生活品質(zhì)，并會引起一波極具價值的新技術(shù)潮流的方式，去創(chuàng)建和開發(fā)自己的城市。 3. 應(yīng)用領(lǐng)域 1) 鋼結(jié)構(gòu)多層、高層建筑 中國的城市化 進程 不可避免。運輸，安裝，防火，防腐等。 6) 簡化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計單位使用 “蝶形節(jié)點 ”后，可以大大簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計單位在完成建筑方面設(shè)計后，只要確定方型鋼柱、鋼梁的尺寸，根據(jù)需要的數(shù)據(jù)，就可以在 “蝶形節(jié)點 ”的產(chǎn)品中找到符合這些要求的相應(yīng)產(chǎn)品，直接將設(shè)計圖紙交給施工單位進行采購、安裝即可，省略了鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點加工企業(yè)的節(jié)點二次設(shè)計及加工的過程，達到建筑產(chǎn)業(yè)化和現(xiàn)場裝配化。 5) 符合國家節(jié)能、減排政策 從整體產(chǎn)品 設(shè)計和技術(shù) 應(yīng)用方面 均采用現(xiàn)代制造 工業(yè)設(shè)計理念，將大工業(yè)化、產(chǎn)品化 、標準化 的設(shè)計理念貫穿始終，使建筑設(shè)計、產(chǎn)品制造、現(xiàn)場施工等符合標準化、規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化、節(jié)能化、環(huán)保化等要求 。 4) 抗震性 能更好 根據(jù)清華大學研究實驗結(jié)果證明， “蝶形節(jié)點 ”本身也參33 與耗能， 并且由于裝配卡的特殊構(gòu)造，使得鋼梁塑性鉸天然外移了一段距離，對結(jié)構(gòu)抗震較為有利。 3) 適合快速安裝 成批量生產(chǎn)的 “蝶形節(jié)點 ”可以在施工現(xiàn)場使用專用的安裝機具就可以組裝成完整的鋼結(jié)構(gòu)支撐。 32 2. 技術(shù)和產(chǎn)品優(yōu)勢 1) 適合大批量、標準化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn) “蝶形節(jié)點 ”是由多個單獨的部件組成，這些單獨的部件適合于在 機械工廠加工制造，可以成批量的生產(chǎn)加工，可以保證加工精度，提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品成本，保證產(chǎn)品及制成品的質(zhì)量。 德力公司開發(fā)的“蝶形節(jié)點”技術(shù)主要是應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)建筑中管型混凝土柱與 H 型鋼梁的快速裝配連接。對于大型、特殊、超高鋼結(jié)構(gòu)建筑來說，整個建筑就 是一個單獨設(shè)計施工的整體，其對價格不是非常敏感。加工難度大、費用高，運輸不便，運輸成本高，能源消耗等缺點，導致鋼結(jié)構(gòu)建筑整體綜合造價偏高問題。這種采用“構(gòu)件結(jié)構(gòu)”通常是采用焊接連接方式，這在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中屬剛性連接節(jié)點。 六、 裝配式節(jié)點技術(shù) 優(yōu)點及應(yīng)用領(lǐng)域 1. 技術(shù)特點 目前，多、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的支撐柱與鋼橫梁的連接都是采用“構(gòu)件結(jié)構(gòu)”。 3) 鋼結(jié)構(gòu)住宅梁柱節(jié)點的標準化 由于在鋼梁柱節(jié)點研究的滯后，現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)住宅中鋼梁和鋼柱必須在鋼結(jié)構(gòu)加工場預(yù)先制作，每一個節(jié)點都需要單獨設(shè)計、單獨制作，無法做到標準化生產(chǎn)，因此，制約了鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)的發(fā)展。 現(xiàn)在 住宅中鋼梁和鋼柱 經(jīng)常 是鋼接在一起，鋼柱的寬度一般大于鋼梁的寬度，在節(jié)點處鋼柱把鋼梁截面包括在內(nèi)，所以鋼梁的標準化設(shè)計主要是考慮鋼梁、鋼柱之間的模數(shù)協(xié)調(diào)。 格構(gòu)式梁主要是析架用弦桿代替翼緣，腹桿代替腹板，將彎矩、剪力變?yōu)闂U件的軸向力，適應(yīng)于較大的跨度，但其構(gòu)造復(fù)雜，成本高，應(yīng)用少。 實腹式鋼梁分為型鋼梁和組合梁兩大類 :型鋼梁構(gòu)造簡單，工廠化制造，成本低因應(yīng)用廣泛，其截面形式有熱軋工字鋼、熱軋 H 型鋼和槽鋼三種，其中 H 型鋼的截面分布最合理翼緣內(nèi)外邊緣平行，與其他構(gòu)件連接方便，在鋼結(jié)構(gòu)住宅中 H 型鋼梁應(yīng)用最 廣?？紤]到與傳統(tǒng)住宅的接軌，同時參考國內(nèi)市場上鋼材的截面