基于BIM技術的疊層橡膠隔震支座施工工法

基于BIM技術的疊層橡膠隔震支座施工工法申報單位：呼和浩特鐵建公司建筑安裝項目部總工程師：趙明申報時間：2021年7月目錄TOC\o"1-1"\h\uHYPERLINK\l_Toc209651.前言 -24-基于BIM技術的疊層橡膠隔震支座施工工法1.前言一只船小學揚帆校區(qū)綜合教學樓建設項目建設用地占地8695.1㎡，結構類型為鋼筋混凝土框架結構；建筑主體地上四層，局部五層（分為A、B兩區(qū)），主體地下設隔震層，地下1層。總建筑面積8538.36㎡，地上建筑面積6683.56㎡，地下建筑面積1854.8㎡，主體建筑高度23m。由于本工程小學的特殊定位及甘肅的地質(zhì)特點，工程結構設計為抗震設防烈度8度，工程采用隔震消能技術，在首層與地下一層之間設置層高為2m的隔震層，安裝隔震橡膠支座64個，達到隔震消能的作用。本工程隔震支座為橡膠建筑隔震支座，有效直徑為500mm、600mm、700mm。設計要求隔震支座埋板軸線位移及水平偏差不超過5mm，震支座安裝精度是本部分施工的重點和難點。為了達到安裝質(zhì)量，同時積極響應集團公司全面推行建筑BIM技術的精神，項目部利用BIM技術建立建筑結構模型，通過對隔震支座安裝全過程進行模擬，并在施工過程中利用BIM技術輔助測量，保證了施工質(zhì)量，避免了施工過程中產(chǎn)生的損失和延誤，取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。2.工法特點2.1通過對廠家提供的隔震器樣品進行精確測量，建立1：1的BIM模型，保證數(shù)據(jù)的準確性；2.2通過BIM技術生成的安裝優(yōu)化圖在尺寸等細節(jié)上與實際建筑內(nèi)容精確對應，大大提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量，避免現(xiàn)場加工制作及定位不準確導致的材料浪費；2.3施工方法簡單適用，施工速度快，節(jié)約工期；2.4施工速度快，采用順序施工法，支模、扎筋、預埋、澆筑、安裝一氣苛成；2.5不額外增加施工成本。3.適用范圍適用于房建工程中疊層橡膠隔震支座施工。4.工藝原理疊層橡膠支座隔震是建筑結構抗震技術中的新興技術。由于隔震結構系統(tǒng)的周期變長，在地震作用下，上部結構的地震響應將大幅降低，從而可以降低上部結構的抗震設防烈度，實現(xiàn)在同等抗震性能水準下（與非隔震結構相比），降低構件截面或降低配筋率，節(jié)省工程造價。更為重要的是，對于重要或特殊的工程結構，隔震結構明顯優(yōu)于常規(guī)結構體系，可以處理后者難以解決的問題（諸如對室內(nèi)重要設備或非結構構件的保護、地鐵車輛段上部空間的開發(fā)使用等，此類問題共同之處在于降低結構的設防烈度，而常規(guī)結構體系無法實現(xiàn)這一點）橡膠支座上下各有一塊連接鋼板，連接鋼板通過高強螺栓與預埋鋼板連接。預埋鋼板焊有錨固筋，與結構相連。（見圖1）圖1隔震支座結構示意圖鑒于隔震支座及隔震器的安裝難點主要集中在精度要求高、定位難度大等方面，本工法運用BIM技術，對設計圖紙中的隔震器及隔震支座進行建模，通過模型準確測量隔震支座的軸線位置、標高等信息。將工藝參數(shù)與影響施工的屬性聯(lián)系起來，以反映施工模型與設計模型之間的交互作用。5.施工工藝流程及操作要點5.1、施工工藝流程下支墩底模支設下支墩底模支設綁扎下支墩鋼筋、支設梁底模安裝下預埋板綁扎隔震層底板梁鋼筋支設梁、下支墩側模與板底模澆筑梁板、下支墩砼綁扎隔震層底板鋼筋下預埋板最終校正固定安裝橡膠隔震支座安裝支座上部連接套筒支設上支墩底模綁扎上支墩鋼筋、支設梁底模綁扎隔震層頂板梁鋼筋支設梁、上支墩側模與板底模澆筑梁板、上支墩砼綁扎隔震層頂板鋼筋地下一層獨立柱拆模隔震層施工完畢預埋板初步校正高強螺栓預擰下預埋板成品保護各方驗收各方驗收材料進場檢驗材料進場檢驗各方驗收圖2隔震支座安裝流程圖5.2、操作要點5.2.1測量定位在施工現(xiàn)場找出標高控制線，正確給出隔震支座安裝的底部標高。由于隔震支座安裝于隔震下支墩頂面，因此下支墩頂部的標高和軸線的控制是安裝質(zhì)量的關鍵。根據(jù)圖紙生成模型，在施工放線的過程中，利用模型的精確數(shù)據(jù)，輔助支座平面定位（圖3）。并且在此過程中初步確定隔震器與支座的位置關系，通過設置輔助線和工作平面可以快速查看任意部分的精確數(shù)值（圖4）。圖3隔震支座平面布置圖圖4隔震器及支座數(shù)據(jù)由于隔震支座位于建筑A、B兩個建筑單元，建筑標高不同，在加上不同尺寸隔震支座和隔震器的組合關系，下隔震支座有多個不同頂標高，在放線定位過程中需要不斷通過BIM模型，快速查看各個標高位置關系（圖5）。圖5隔震支座標高圖在建模過程中，需要嚴格按照設計圖紙和廠家樣品數(shù)據(jù)制作，這樣就可以隨時隨地查看隔震器及支座任意位置的標高關系（圖6、圖7），保證安裝過程的低誤差。圖6標高測量圖7隔震器模型圖5.2.2安裝隔震橡膠支座下預埋件隔震支座下預埋件的定位、安裝是整個安裝過程最關鍵的環(huán)節(jié)，其具體步驟為：1、建立隔震支座鋼筋模型，并模擬隔震器的安裝過程，觀察隔震器固定孔與預埋鋼板開孔位置是否符合，并檢查螺栓套筒是否與鋼筋發(fā)生碰撞。由于支座鋼筋設計復雜，實際操作中發(fā)生碰撞幾乎不可避免，因此往往需要在后期安裝過程中想方設法對已綁扎的鋼筋籠進行調(diào)整，費時費力。本項目也遇到了同樣的情況，但是由于已經(jīng)在利用BIM模型提早發(fā)現(xiàn)，故提前對產(chǎn)生碰撞的個別鋼筋進行了單獨放樣預制，對于預制好的鋼筋進行編號存放，綁扎就位后，實際誤差較小，碰撞情況得到避免，隔震器一次性安裝成功。見圖8-圖10圖8BIM模型鋼筋碰撞檢查圖圖9鋼筋調(diào)整圖圖10鋼筋加工大樣圖2、支墩鋼筋綁扎：首先綁扎并固定好下支墩鋼筋，保證下支墩鋼筋牢固不偏位。3、柱墩模板支設：柱墩邊模板的支設及加固必須在支座預埋板固定前完成以免在校核加固柱墩模板時對預埋板的定位造成影響。4、彈放標高及定位控制線：待柱墩邊模校核并加固后，使用經(jīng)緯儀和水準儀將建筑軸線和柱墩頂標高線（柱墩頂標高即為預埋板頂標高）同時抄測彈放在柱墩邊模頂上，以便隨時對預埋板的定位和標高及水平度進行檢查。5、安放預埋板：將擰緊螺栓的預埋板（帶套筒）從柱墩鋼筋上方貫入，依據(jù)抄測在柱墩邊模頂上的標高和建筑軸線對預埋板進行初次定位和臨時固定。6、預埋板標高及定位調(diào)校：使用抄測在柱墩邊模頂上的標高線和建筑軸線對預埋板的頂標高及定位中軸線反復進行復核，直至預埋板的頂標高及定位軸線滿足規(guī)范和設計要求（需保證下支墩頂面水平度誤差不大于0.5%；支座安裝后隔震支座中心平面位置不大于5mm，隔震支座頂面的水平度誤差不宜大于0.8%）。7、預埋板固定：待預埋板標高及軸線位置調(diào)校準確后，通過連接短筋把預埋板與柱墩鋼筋籠焊接固定（點焊）。圖11BIM模型輔助測量及鋼筋綁扎5.2.3隔震支座下支墩混凝土澆筑按照上述步驟把所有預埋板安裝完成后，開始澆筑柱墩混凝土，澆筑順序宜按照隔震支座預埋板安裝順序逐個單獨澆筑，即澆筑完成一個柱墩后再澆筑下一個柱墩。隔震支座下支墩混凝土澆筑時，澆搗混凝土工作由專人負責。施工人員需對預埋套筒的標高和平面位置復核精準，嚴格按照隔震支座連接板通孔的位置，當混凝土澆至柱頂面時,再次復核軸線位置和標高，在混凝土初凝時，及時對隔震支座支墩頂面進行找平工作。嚴格控制隔震支座下支墩頂面水平度誤差不大于0.5%。圖12下支墩澆筑混凝土圖13下支墩澆筑混凝土模擬5.2.4安裝隔震支座待柱墩混凝土達到一定強度后（設計強度的70%）進行柱墩邊模板的拆除，待混凝土凝固強度達到85%后開始吊裝隔震支座。隔震支座的安裝流程：（1）吊裝支座→（2）支座就位→（3）支座校正→（4）扭緊螺栓。由于隔震支座本身較重，待柱墩混凝土達到一定強度（85%設計強度）時才能進行吊裝，且吊裝須采用塔吊或汽車吊進行吊裝。就位時在吊機操作司機和技術安裝工人的共同配合下，隔震支座下部連接板的螺栓孔對準柱墩頂部預埋板上的螺栓孔緩慢落下（連接螺栓事先卸下），并最終對準就位；松開塔機起吊繩并穿入螺栓后，由技術安裝工人進行精確校正；最后扭緊下部連接板上的螺栓。圖14安裝隔震橡膠支座本體5.2.5隔震支座上預埋件就位及模板支撐隔震支座安裝就位后，用螺栓將支座連接板與上部預埋板套筒連接，然后再支模澆筑上部結構。至此，隔震支座的安裝工作就基本結束，土建施工單位即可進行隔震支座上部隔震層的施工。圖15上預埋板及套筒與隔震橡膠支座本體螺栓連接圖16隔震橡膠支座連接大樣圖6.材料與設備6.1材料機具（見表1）材料機具表1序號材料名稱規(guī)格型號1橡膠隔震支座LRB5002橡膠隔震支座LNR5003橡膠隔震支座LRB6004橡膠隔震支座LRB7005預埋板1040×10440×25鋼板Q235A、預埋螺栓栓套筒Q3456預埋板920×920××25鋼板Q235A、預埋螺栓栓套筒Q3457891011預埋板高強螺栓高強螺栓高強螺栓扭拒扳手扭拒扳手800×800××25鋼板Q235A、預埋螺栓栓套筒Q345M36×120100.9級M30×120100.9級M20×120100.9級700N·m～22000NN·m200N·m～11000NN·m6.2材料進場檢驗試驗6.2.1下預埋板：1、材料進場需提供合格證與檢驗報告；2、材料形狀、尺寸、鋼材種類應符合設計要求；3、預埋螺栓套筒、預埋錨固鋼筋與鋼板的螺紋連接應牢固，套筒內(nèi)螺紋應完好；4、預埋螺栓套筒、預埋錨固鋼筋不能超出鋼板表面，也不能低于鋼板表面超過1扣；6.2.2橡膠隔震支座：1、材料進場需提供合格證與檢驗報告；2、隔震支座外觀檢驗采用目視及直尺測量評定，按表2要求執(zhí)行；隔震橡膠支座的外觀質(zhì)量檢驗標準表2序號缺陷名稱質(zhì)量指標1氣泡單個表面氣泡面積積不超過50mm222雜質(zhì)雜質(zhì)面積不超過330mm23缺膠缺膠面積不超過1150mm22，不得多于2外，且內(nèi)部部嵌件不許外外露4凹凸不平凹凸不超過2mmm，面積不超超過50mm2，不得多于3外5膠鋼粘結不牢（上上下端面）裂紋長度不超過330mm，深度不超超過3mm，不多于3外6裂紋（側面）不允許7鋼板外露（側面）不允許3、隔震支座尺寸允許偏差檢驗采用直尺測量評定，按表3要求執(zhí)行；隔震橡膠支座的外觀質(zhì)量檢驗標準表3序號缺陷名稱質(zhì)量指標1總高度設計值的±10%%2外直徑或邊長設計值的±1%，且且不大于±5mm3中孔直徑±1.5mm4上、下表面平行度度直徑或短邊長的11/3005側表面垂直度支座總高度的1//1004、同型產(chǎn)品每150個為一批，不足150個也視為一批。對于豎向剛度、水平剛度、屈服后水平剛度（有芯型）、等效黏滯阻尼比項目進行抽檢，每批不應少于3件。其中的豎向剛度和水平剛度、屈服后水平剛度（有芯型）、等效黏滯阻尼比中γ=50%，f=0.3Hz項目的檢測，應對全部抽檢試件進行；水平剛度、屈服后水平剛度（有芯型）、等效黏滯阻尼比中γ=250%，f=0.1Hz項目的檢測，應對不少于1件的抽檢試件進行。質(zhì)量控制7.1做好材料進場的檢驗工作：核對產(chǎn)品數(shù)量、規(guī)格型號等有無錯誤；檢查每個產(chǎn)品有無貼“出廠合格證”；核對產(chǎn)品構件，如，螺桿等數(shù)量、型號有無錯誤。檢查產(chǎn)品外觀有無瑕疵，預埋件套筒與鐵板焊接是否垂直、牢固。施工方材料員應按“產(chǎn)品清單”對照驗收，確認無誤后在“產(chǎn)品清單”上簽字，并留存。7.2安裝下部連接鋼板1、技術負責人核查交底、工藝、質(zhì)量要求。2、檢查支座規(guī)格。3、檢查定位措施。4、嚴格控制連接鋼板的平面位置和標高的偏差。7.3灌注砼灌注砼前，應將預埋螺栓露出部分用塑料布包裹嚴密。灌注砼后，盡快清潔下部連接鋼板表面，解開塑料布并將螺栓上端清洗干凈。7.4安裝隔震支座1、操作技工根據(jù)施工圖檢查核對隔震支座規(guī)格、型號有無放錯。2、上螺栓時應是同一支座四角對稱部位螺栓同步旋緊。3、質(zhì)檢員檢查測量隔震支座中心的平面位置與設計位置的偏差，不大于5mm。4、質(zhì)檢員檢查測量隔震支座中心的標高與設計標高的偏差不大于5mm。7.5安裝上部連接鋼板1、操作技工檢查核對鋼板規(guī)格是否放錯。2、上螺栓前支座連接板螺孔與預埋件螺孔應對正后，再行上螺栓，上螺栓時應是同一支座四角對稱螺栓同步旋緊。7.6檢查螺栓檢查上、下預埋件連接螺栓是否漏裝，每個螺栓是否旋緊上到位。7.7施工后期觀測在工程主體及裝飾施工階段，應對隔震支座的豎向變形進行檢查。隔震支座的豎向變形觀測操作非常簡單，可在隔震支座附近的上下連接部位四邊分別彈一條水平線，量取這四組水平線之間的豎向距離并平均，觀測從隔震支座的上部連接構件做完直至主體施工完成，每周觀測一次，進行裝修工程時，可每2~3周觀測一次，直至工程完工，記錄的豎向距離變化即為隔震支座的豎向變形。7.8資料管理做好以下資料的收集及存檔管理，以利于竣工驗收：1、隔震層部件供貨企業(yè)的合法性證明；2、隔震層部件出廠合格證書；3、隔震層部件的產(chǎn)品性能出廠檢驗報告；4、隱蔽工程驗收記錄；5、預埋件及隔震層部件的施工安裝記錄；6、隔震結構施工全過程中隔震支座豎向變形觀測記錄；7、隔震結構施工安裝記錄；8、含上部結構與周圍固定物脫開距離的檢查記錄。安全控制8.1進入施工現(xiàn)場戴好安全帽，穿戴規(guī)定地勞動保護用具；8.2施工現(xiàn)場嚴禁吸煙；8.3各特殊工種經(jīng)培訓考試合格后持證上崗，嚴禁無證作業(yè)；8.4搬運車吊運時，應檢查車體吊杠及鏈鉤安全，防止鏈斷杠折傷人；8.5安裝過程必須要有足夠的操作空間，并做好防護；8.6橡膠隔震支座存放、安裝處，不得堆放易燃易爆物品；8.7嚴禁亂接亂搭電線，電器設備維修等由專業(yè)人員操作；8.8施工現(xiàn)場人員注意配合，確保施工安全；8.9隔震層構件的更換、修理或加固，應在有經(jīng)驗的工程技術人員的指導下進行。8.10吊裝隔震支座及預埋板時應使用預留的吊裝螺孔，并使用雙吊環(huán)同時起吊，嚴禁單環(huán)起吊或傾斜吊裝，防止起吊時受力不均擺動碰撞安裝人員或其他物體造成事故。嚴禁使用鐵勾直接勾住隔震支座搬動或起吊，防止吊勾脫離時傷人。8.11使用力矩扳手時應防止用力過猛脫手傷人。9.環(huán)保、節(jié)能措施9.1當日工作面完工后，應即時清掃施工時產(chǎn)生的垃圾及廢料，并運至現(xiàn)場指定地點，統(tǒng)一清運處理，清掃時應將地面灑水防塵。9.2剩余材料應及時放回倉庫，保持現(xiàn)場的干凈衛(wèi)生。9.3通過提高加工精度減少鋼筋用量和損耗隔震房屋總體減少不可再生資源鋼材、混凝土用量，增加橡膠加工業(yè)及機械加工業(yè)產(chǎn)值，建設100萬平方米隔震建筑可節(jié)約鋼材上萬噸。由于采用隔震設計，主體結構所承受的地震作用大大減小，因此，構件截面減小、構件配筋減少、跨度增大和高度增加等等，減少了結構的造價。10.技術經(jīng)濟效益分析10.1經(jīng)濟效益隔震技術是在不改改變原建筑設設計方案的同同時，在上部部結構與基礎礎之間設置隔隔震層，實踐踐證明，隔震震體系一般可可使結構水平平地震加速度度反應下降60%左右，讓上上部結構設防防裂度降低1－2度，使建筑筑布置更加靈靈活，還可減減小上部結構構的部分土建建造價。按設設計經(jīng)驗，隔隔震結構一般般比非隔震結結構造價可降降低5%-7%。10.2社會效效益使用隔震支座的建建筑在遭受高高于本地區(qū)抗抗震設防烈度度預估的罕遇遇地震時，應應不致發(fā)生危危及生命的破破壞和喪失使使用功能，其其社會效益巨巨大。10.3隔震結構構可以降低上上部結構的抗抗震設防烈度度，降低構件件截面或降低低配筋率，節(jié)節(jié)省工程造價價；10.4順利的、高高質(zhì)量的完成成隔震層施工工，避免了額額外增加成本本，也獲得了了良好的社會會效益。11.工程實例一只船小學揚帆校校區(qū)綜合教學學樓建設項目目建設用地占占地86955.1㎡，結構類型型為鋼筋混凝凝土框架結構構；建筑主體體地上四層，局局部五層（分分為A、B兩區(qū)），主主體地下設隔隔震層。在隔隔震層施工中中，我們采用用了BIM輔助施工的的以上方法，保保證了施工質(zhì)質(zhì)量與進度的的同時，教育育局、設計院院專家多次來來現(xiàn)場觀摩，給給予了很高的的評價。基于BIM的建筑可視視化施工管理理有助于現(xiàn)場場技術人員合合理制訂施工工方案和計劃劃、精確掌握握施工進度、優(yōu)優(yōu)化施工資源源，對整個項項目的進度、資資源和質(zhì)量進進行動態(tài)管理理和控制。相相信隨著BIM技術的不斷斷發(fā)展與成熟熟，基于BIM的建筑可視視化施工必將將提高我局建建筑建設的技技術水平和管管理水平。執(zhí)筆人：孟芃基于BIM技術的疊層層橡膠隔震支支座施工工法法經(jīng)濟效益證明由中鐵六局集團呼呼和浩特鐵建建公司建筑安安裝工程項目目部承建的一一只船小學揚揚帆校區(qū)綜合合教學樓建設設項目工程，于2021年5-7月進行BIM建筑信息模型的建立以及基于模型數(shù)據(jù)的隔震支座施工，保證了施工過程的順利優(yōu)質(zhì)進行，成功地應用了該施工工法。在一只船小學揚帆校校區(qū)綜合教學學樓工程中采采用本施工工工法，節(jié)約資資金情況如下下∶利用基于BIMM技術的隔震支支座精準定位位方法施工的的返工率為0.8%，而傳統(tǒng)施施工方法返工工率為7%，節(jié)約支座施施工過程中可可能發(fā)生的返返工成本∶190kgg*（0.07--0.0088）*60元*64個=452335元，因此采用用此工法節(jié)約約的返工人工工費用為3500元*6人*5工天=8750元。合合計：557735元。最大經(jīng)濟效益在于于保證施工工工期，在避免返工工的前提下，通通過精確定位位及施工模擬擬，工期縮短10天，節(jié)約人工費費為：3500元*6人*10天=210000元合計節(jié)約資金776735元。中鐵六局集團呼和和浩特鐵路建建設有限公司司建筑安裝工程項目目部財務部2021年7月基于BIM技術的疊層層橡膠隔震支支座施工工法法環(huán)保節(jié)能效效益證明由中鐵六局集團呼呼和浩特鐵建建公司建筑安安裝工程項目目部承建的一一只船小學揚揚帆校區(qū)綜合合教學樓建設設項目工程，于2021年5-7月進行BIM建筑信息模型的建立以及基于模型數(shù)據(jù)的隔震支座施工，保證了施工過程的順利優(yōu)質(zhì)進行，成功地應用了該施工工法。在一只船小學揚帆校校區(qū)綜合教學學樓工程中采采用本施工工工法，在環(huán)保保節(jié)能方面取取得了良好的的效果，具體體情況如下∶由于采用的是B