砌体墙砌筑机器人结构稳定性分析及优化

目的研究砌体墙砌筑机器人的机械结构稳定性及关键砌筑部件的动力学特性、静刚度特性、模态参数,通过相关特性、参数的分析来优化结构设计并检验设计结果是否满足工程实际需求。方法应用3D建模软件建立机器人的三维模型,结合其关键技术参数运用拉格朗日函数建立砌筑机械臂的动力学模型;运用ADMS的Vie/Post Processor模块进行仿真,通过ANSYS Workbench软件对砌块夹具进行6阶自由振动分析;针对移动底盘进行线性静态结构分析。结果小臂、大臂关节电机最大驱动力矩分别为57.55 N·m和20 N·m;分析得出夹具主要振型为弯曲和扭曲变形,频率为341.78 Hz时最大振幅为55.83 mm;底盘最大应力为82.112 MPa,安全系数为2.86。结论通过大臂、小臂最大驱动力矩可以对工程中的关节电机进行正确选型;经计算安全系数可知底盘结构静刚度特性、结构强度满足工程要求;笔者的分析结果为机器人部件结构强化提供了优化设计思路,有助于提高整机结构稳定性及作业精度。

互锁加气混凝土砌块砌体弯曲抗拉性能试验研究

为方便机械砌筑,实现建筑工业化,砌块间采用互锁结构相互扣合以取代竖向灰缝。通过对24个互锁加气混凝土砌块砌体的沿齿缝弯曲抗拉性能试验,分析了互锁加气混凝土砌块砌体的破坏过程和特征、破坏荷载及弯曲抗拉强度。研究结果表明,互锁加气混凝土砌块砌体的沿齿缝弯曲抗拉强度平均值与GB 50003—2011《砌体结构设计规范》中平均值的计算值基本一致,经数理统计分析其标准值与设计值均高于规范标准值与设计值,砌块的几何互锁结构提高了互锁加气混凝土砌块砌体的抗弯力学性能。

用于装配式墙体的加长型混凝土砌块砌体的受力性能试验研究

为方便机械砌筑,装配式砌块砌体墙体被设计成无竖向灰缝,加长砌块砌筑形式。通过对比两种不同影响因素(不同砌筑方式、有无竖向灰缝)18个抗压试件、27个抗剪试件的静力试验,研究了用于装配式墙体的加长型混凝土砌块砌体的抗压强度、抗剪强度及破坏模式等力学性能。试验结果表明,无竖向灰缝的机器砌筑工厂预制试件与有竖向灰缝的人工砌筑试件的抗压强度和抗剪强度均满足规范要求,说明无竖向灰缝的机器砌筑替代有竖向灰缝人工砌筑可行。

数字技术在历史建筑清水墙修缮工程中的创新应用

清水墙作为历史建筑典型立面形式,其修缮工程长期存在着原始资料获取难、修缮方案制定难、修缮技艺传承难等诸多问题。随着智能建造时代的到来,数字技术为上述问题提供了新的解决方式。利用新一代数字采集、数字传输与数字处理融合技术手段,形成了包含前期踏勘、损伤评估、深化设计、修缮施工、工艺传承的历史建筑清水墙数字化修缮技术成果。详细介绍了融合几何与物理信息的清水墙原状数据采集、基于人工智能的清水墙损伤诊断与评估、基于多维度视觉的清水墙可视化排版深化设计、面向复杂工地作业环境的清水墙砌筑机器人、清水墙数字化动态修缮工艺库5项创新成果,并开展了工程示范应用。实践结果表明,所运用的数字技术可以有效解决传统清水墙修缮工程中的行业难题,实现了高效、智能、可持续的科学修缮方式,为今后历史建筑清水墙修缮工程的顺利开展提供了技术支撑。