CAD技术在设备钢构件中的应用

韩战虎

摘 要：本文讲述了CAD放样在设备钢构件中的应用。针对不规则钢构件，在使用CAD进行放样模拟排版，合理准确提报施工材料，在这过程中也提高了施工效率，主材利用率，降低了辅材的使用量。

关键词：CAD；放样；排版；应用

1 概述

CAD展开放样技术现在被广泛的运用到多种专业，如：容器制作、管道、钢结构、土建等需要进行展开放样方面的工作。目前在容器制作专业使用比较普遍。作为一项专业技术，利用二维和三维CAD技术进行展开放样，改变了多年来展开放样计算复杂，投影做图难的问题。随着计算机软件、硬件突飞猛进的发展，展开放样已经从传统手工作图提升为計算机展开放样作图，突破了传统展开放样模式，短短几年的时间这项技术发生了翻天覆地的变化。工程技术人员只要掌握了这方面的软件操作基本命令和有一定展开放样的知识，即可完成各种形状、各种尺寸结构的造型，同时能自动准确地计算出平面展开放样所需的数据，这些数据全是智能数据，传统的计算法和图解法都与之无法相比。CAD技术用于展开放样，虽然是该领域技术进步的体现，但它的意义和用途不是仅此而已。它不仅解决了复杂投影作图的难题，也解决了合理提报施工材料的问题，提高了施工效率，降低了耗材的使用量，施工质量大幅提高。

2 利用CAD技术进行放样

兰州石化灰库系统建设主体由 3组直径为φ8400，高度为13米的钢灰储槽和3组钢结构框架组成。根据该项目的总体进度要求，该工程施工工期控制在60天内，其中主体结构制作施工时间为2014年4月5日～7月1日。（见图1）

在整个项目中，材料上报的难点在于支撑设备的框架和设备圆锥材料。根据设计要求本次设备框架节点采取的是“8”字型，属于不规则钢构件（见图2），分别由δ25和δ20钢板制作而成。上下分为两层，且为钢板δ25；中间筋板为δ20的钢板，两者均在立柱φ600组合焊接。由钢框架的俯视图我们可以得知与立柱连接点存在两种结构，分别将其节点放大见图3。

按照传统材料统计方法，对于不规则图形取最大边所得的面积为材料面积。由图可以看出下部分δ25钢板面积为[1700*4084+3286*1300]*4，拐角4根立柱δ25钢板面积为[1700*1653+1300*1258]*4根立柱，这个节点共需要δ25钢板63平方米。这样的计算方式很明显钢板材料浪费是非常大的，主材的利用率低，所以说这种计算方式不可取。我们用CAD进行排版，由图3（2）可以看出这种结构是对称的，我们用CAD技术将其从中间打断，分为两体。利用CAD中复制、移动、旋转命令将其移动至宽度为2000mm的矩形中进行排版，正反结合，所占面积最少就是最佳组合。我们用一种结构进行说明，其他类型也如此，如图4。

通过CAD排版，我们计算得出，需要δ25钢板为41平方米，和第一种计算方式比较可以看出，布局合理，主材利用率高，大大减少了钢板材料支出费用。根据此图可以转交给切割技术人员进行下一步工序，为缩短工期奠定了基础。

对于圆锥部分材料，我们进行CAD放样。根据钢板的宽度，在CAD中寻找最佳等分点。现场钢板的尺寸为2米（宽）*12米（长），设备圆台高度为5715mm，简单计算后圆台所用钢板长度为6600mm，因此我们将圆锥部分分为4节，然后我们进行电脑放样。电脑放样和手工放样的原理是一样的，电脑更加的直观，快捷。手工放样耗时长，容易出错。首先计算出圆台放样后的圆心角，计算可知，圆心角为180度，用CAD进行放样画出大圆后，依次按照L=2000mm绘出其他圆。再根据现有的钢板长度，如果以大圆30度切线方向相交点为中心，在切线方向绘制宽度为2000mm的矩形，可以看出扇形部分没有完全被矩形框所包含，所以说圆心角选择不合理。由图也可以看出圆心角越大，扇形部分偏离矩形框越大，所以我们选择的圆心角要小于30度。按照以上的做法我们一次类推，最终选择较为合理的18度作为矩形框的中心，将圆周分为5等分。以此类推，分别将第二带板、第三带板、第四带板等分为5、4、3，见图5。

放样完毕后，用CAD的基本命令复制、移动将扇形部分移出，多余的线条用CAD命令裁剪，再旋转，用CAD进行最合理的排版，见图6。

由上图可以看出，每一块板相邻非常紧凑，无空隙可言，切割时一条线即可将两块板分开。不用CAD进行排版，人工放样时，场地空间需要大而且误差大，不直观；人工排版时，无法操作。

就这样，我们用CAD进行放样排版，大大提高了主材利用率，把人工降到了最低，解决了合理提报施工材料的问题，提高了施工效率，降低了辅材的使用量，施工质量大幅提高。

3 结论

通过灰库建设我们运用到了CAD软件，也从中发现CAD具有以下优点。

准确度高。按照CAD制做出来的放样图纸，很多数据可以直接读出，省略了施工人员的计算工程，出图后可作为技术交底内容，也可交给数字式切割进行切割作业。

经济性好。根据计算机制图，能够方便地进行进料计算和原料尺寸的匹配，可以将损耗率降到最低。

施工速度快。有了根据放样图编制的计划，施工安排特别是预制施工可以进行专业分工。通过图纸转化，使技术人员充分了解设计人员的思路，从而充分起到了承上启下的作用，也能随时控制设备的制作过程；同时在图纸转化完之后，向施工人员进行技术交底，述说制作流程，生产的计划性和规律性都能及时、有效的控制。正因为CAD放样排版具有以上特点和优点，现在被广泛应用。