基于BIM技术的叠层橡胶隔震支座施工工法

基于BIM技术术的叠层橡胶胶隔震支座施施工工法申报单位：呼和和浩特铁建公公司建筑安装装项目部总工程师：赵明明申报时间：20021年7月目录TOC\o"1-1"\h\uHYPERLINK\l""1.前言 -24-基于BIM技术术的叠层橡胶胶隔震支座施工工工法1.前言一只船小学扬帆帆校区综合教教学楼建设项项目建设用地地占地8695..1㎡，结构类类型为钢筋混混凝土框架结结构；建筑主主体地上四层层，局部五层层（分为A、B两区），主主体地下设隔隔震层，地下下1层。总建筑筑面积8538..36㎡，地上建建筑面积6683..56㎡，地下建建筑面积1854..8㎡，主体建建筑高度23m。由于本工程小学学的特殊定位位及甘肃的地地质特点，工工程结构设计计为抗震设防防烈度8度，工程采采用隔震消能能技术，在首首层与地下一一层之间设置置层高为2m的隔震层，安安装隔震橡胶胶支座64个，达到隔隔震消能的作作用。本工程程隔震支座为为橡胶建筑隔隔震支座，有有效直径为500mm、600mm、700mm。设计要求隔震支支座埋板轴线线位移及水平平偏差不超过过5mm，震支座安安装精度是本本部分施工的的重点和难点点。为了达到安装质质量，同时积积极响应集团团公司全面推推行建筑BIM技术的精神神，项目部利利用BIM技术建立建建筑结构模型型，通过对隔隔震支座安装装全过程进行行模拟，并在在施工过程中中利用BIM技术辅助测测量，保证了了施工质量，避避免了施工过过程中产生的的损失和延误误，取得了明明显的经济效效益和社会效效益。2.工法特点2.1通过对厂厂家提供的隔隔震器样品进进行精确测量量，建立1：1的BIM模型，保证证数据的准确确性；2.2通过BIIM技术生成的的安装优化图图在尺寸等细细节上与实际际建筑内容精精确对应，大大大提高生产产效率与质量量，避免现场场加工制作及及定位不准确确导致的材料料浪费；2.3施工方法法简单适用，施施工速度快，节节约工期；2.4施工速度度快，采用顺顺序施工法，支支模、扎筋、预预埋、浇筑、安安装一气苛成成；2.5不额外增增加施工成本本。3.适用范围适用于房建工程程中叠层橡胶胶隔震支座施施工。4.工艺原理叠层橡胶支座隔隔震是建筑结结构抗震技术术中的新兴技技术。由于隔隔震结构系统统的周期变长长，在地震作作用下，上部部结构的地震震响应将大幅幅降低，从而而可以降低上上部结构的抗抗震设防烈度度，实现在同同等抗震性能能水准下（与与非隔震结构构相比），降降低构件截面面或降低配筋筋率，节省工工程造价。更更为重要的是是，对于重要要或特殊的工工程结构，隔隔震结构明显显优于常规结结构体系，可可以处理后者者难以解决的的问题（诸如如对室内重要要设备或非结结构构件的保保护、地铁车车辆段上部空空间的开发使使用等，此类类问题共同之之处在于降低低结构的设防防烈度，而常常规结构体系系无法实现这这一点）橡胶支座上下各各有一块连接接钢板，连接接钢板通过高高强螺栓与预预埋钢板连接接。预埋钢板板焊有锚固筋筋，与结构相相连。（见图图1）图1隔震支座结结构示意图鉴于隔震支座及及隔震器的安安装难点主要要集中在精度度要求高、定定位难度大等等方面，本工工法运用BIM技术，对设设计图纸中的的隔震器及隔隔震支座进行行建模，通过过模型准确测测量隔震支座座的轴线位置置、标高等信信息。将工艺艺参数与影响响施工的属性性联系起来，以以反映施工模模型与设计模模型之间的交交互作用。5.施工工艺流流程及操作要要点5.1、施工工工艺流程下支墩底模支设下支墩底模支设绑扎下支墩钢筋、支设梁底模安装下预埋板绑扎隔震层底板梁钢筋支设梁、下支墩侧模与板底模浇筑梁板、下支墩砼绑扎隔震层底板钢筋下预埋板最终校正固定安装橡胶隔震支座安装支座上部连接套筒支设上支墩底模绑扎上支墩钢筋、支设梁底模绑扎隔震层顶板梁钢筋支设梁、上支墩侧模与板底模浇筑梁板、上支墩砼绑扎隔震层顶板钢筋地下一层独立柱拆模隔震层施工完毕预埋板初步校正高强螺栓预拧下预埋板成品保护各方验收各方验收材料进场检验材料进场检验各方验收图2隔震支座安安装流程图5.2、操作要要点5.2.1测量量定位在施工现场找出出标高控制线线，正确给出出隔震支座安安装的底部标标高。由于隔隔震支座安装装于隔震下支支墩顶面，因因此下支墩顶顶部的标高和和轴线的控制制是安装质量量的关键。根据图纸生成模模型，在施工工放线的过程程中，利用模模型的精确数数据，辅助支支座平面定位位（图3）。并且在在此过程中初初步确定隔震震器与支座的的位置关系，通通过设置辅助助线和工作平平面可以快速速查看任意部部分的精确数数值（图4）。图3隔震支座平平面布置图图4隔震器及支支座数据由于隔震支座位位于建筑A、B两个建筑单单元，建筑标标高不同，在在加上不同尺尺寸隔震支座座和隔震器的的组合关系，下下隔震支座有有多个不同顶顶标高，在放放线定位过程程中需要不断断通过BIM模型，快速速查看各个标标高位置关系系（图5）。图5隔震支座标标高图在建模过过程中，需要要严格按照设设计图纸和厂厂家样品数据据制作，这样样就可以随时时随地查看隔隔震器及支座座任意位置的的标高关系（图6、图7），保证安装过程的低误差。图6标高测量图7隔震器模型型图5.2.2安装装隔震橡胶支支座下预埋件件隔震支座下预埋埋件的定位、安安装是整个安安装过程最关关键的环节，其其具体步骤为为：1、建立隔震支支座钢筋模型型，并模拟隔隔震器的安装装过程，观察察隔震器固定定孔与预埋钢钢板开孔位置置是否符合，并并检查螺栓套套筒是否与钢钢筋发生碰撞撞。由于支座座钢筋设计复复杂，实际操操作中发生碰碰撞几乎不可可避免，因此此往往需要在在后期安装过过程中想方设设法对已绑扎扎的钢筋笼进进行调整，费费时费力。本项目也遇到了了同样的情况况，但是由于于已经在利用用BIM模型提早发发现，故提前前对产生碰撞撞的个别钢筋筋进行了单独独放样预制，对对于预制好的的钢筋进行编编号存放，绑绑扎就位后，实实际误差较小小，碰撞情况况得到避免，隔隔震器一次性性安装成功。见见图8-图10图8BIM模模型钢筋碰撞撞检查图图9钢筋调整图图图10钢筋加工工大样图2、支墩钢筋绑绑扎：首先绑绑扎并固定好好下支墩钢筋筋，保证下支支墩钢筋牢固固不偏位。3、柱墩模板支支设：柱墩边边模板的支设设及加固必须须在支座预埋埋板固定前完完成以免在校校核加固柱墩墩模板时对预预埋板的定位位造成影响。4、弹放标高及及定位控制线线：待柱墩边边模校核并加加固后，使用用经纬仪和水水准仪将建筑筑轴线和柱墩墩顶标高线（柱柱墩顶标高即即为预埋板顶顶标高）同时时抄测弹放在在柱墩边模顶顶上，以便随随时对预埋板板的定位和标标高及水平度度进行检查。5、安放预埋板板：将拧紧螺螺栓的预埋板板（带套筒）从从柱墩钢筋上上方贯入，依依据抄测在柱柱墩边模顶上上的标高和建建筑轴线对预预埋板进行初初次定位和临临时固定。6、预埋板标高高及定位调校校：使用抄测测在柱墩边模模顶上的标高高线和建筑轴轴线对预埋板板的顶标高及及定位中轴线线反复进行复复核，直至预预埋板的顶标标高及定位轴轴线满足规范范和设计要求求（需保证下下支墩顶面水水平度误差不不大于0.5%；支座安装装后隔震支座座中心平面位位置不大于5mm，隔震支座座顶面的水平平度误差不宜宜大于0.8%）。7、预埋板固定定：待预埋板板标高及轴线线位置调校准准确后，通过过连接短筋把把预埋板与柱柱墩钢筋笼焊焊接固定（点点焊）。图11BIMM模型辅助测测量及钢筋绑绑扎5.2.3隔震震支座下支墩墩混凝土浇筑筑按照上述步骤把把所有预埋板板安装完成后后，开始浇筑筑柱墩混凝土土，浇筑顺序序宜按照隔震震支座预埋板板安装顺序逐逐个单独浇筑筑，即浇筑完完成一个柱墩墩后再浇筑下下一个柱墩。隔隔震支座下支支墩混凝土浇浇筑时，浇捣捣混凝土工作作由专人负责责。施工人员员需对预埋套套筒的标高和和平面位置复复核精准，严严格按照隔震震支座连接板板通孔的位置置，当混凝土土浇至柱顶面面时,再次复核轴轴线位置和标标高，在混凝凝土初凝时，及及时对隔震支支座支墩顶面面进行找平工工作。严格控控制隔震支座座下支墩顶面面水平度误差差不大于0.5%。图12下支墩浇浇筑混凝土图13下支墩浇浇筑混凝土模模拟5.2.4安装装隔震支座待柱墩混凝土达达到一定强度度后（设计强强度的70%）进行柱墩墩边模板的拆拆除，待混凝凝土凝固强度度达到85%后开始吊装装隔震支座。隔震支座的安装装流程：（1）吊装支座→（2）支座就位→（3）支座校正→（4）扭紧螺栓栓。由于隔震支座本本身较重，待待柱墩混凝土土达到一定强强度（85%设计强度）时时才能进行吊吊装，且吊装装须采用塔吊吊或汽车吊进进行吊装。就就位时在吊机机操作司机和和技术安装工工人的共同配配合下，隔震震支座下部连连接板的螺栓栓孔对准柱墩墩顶部预埋板板上的螺栓孔孔缓慢落下（连连接螺栓事先先卸下），并并最终对准就就位；松开塔塔机起吊绳并并穿入螺栓后后，由技术安安装工人进行行精确校正；；最后扭紧下下部连接板上上的螺栓。图14安装隔震震橡胶支座本本体5.2.5隔震震支座上预埋埋件就位及模模板支撑隔震支座安装就就位后，用螺螺栓将支座连连接板与上部部预埋板套筒筒连接，然后后再支模浇筑筑上部结构。至至此，隔震支支座的安装工工作就基本结结束，土建施施工单位即可可进行隔震支支座上部隔震震层的施工。图15上预埋板板及套筒与隔隔震橡胶支座座本体螺栓连连接图16隔震橡胶胶支座连接大大样图6.材料与设备备6.1材料机具具（见表1）材料机具表1序号材料名称规格型号1橡胶隔震支座LRB5002橡胶隔震支座LNR5003橡胶隔震支座LRB6004橡胶隔震支座LRB7005预埋板1040×10040×255钢板Q235A、预埋螺栓栓套筒Q3456预埋板920×9200×25钢板Q235A、预埋螺栓栓套筒Q3457891011预埋板高强螺栓高强螺栓高强螺栓扭拒扳手扭拒扳手800×8000×25钢板Q235A、预埋螺栓栓套筒Q345M36×1200110.9级M30×1200110.9级M20×1200110.9级700N·m～～2000N·m200N·m～～1000N·m6.2材料进场场检验试验6.2.1下预预埋板：1、材料进场需需提供合格证证与检验报告告；2、材料形状、尺尺寸、钢材种种类应符合设设计要求；3、预埋螺栓套套筒、预埋锚锚固钢筋与钢钢板的螺纹连连接应牢固，套套筒内螺纹应应完好；4、预埋螺栓套套筒、预埋锚锚固钢筋不能能超出钢板表表面，也不能能低于钢板表表面超过1扣；6.2.2橡胶胶隔震支座：：1、材料进场需需提供合格证证与检验报告告；2、隔震支座外外观检验采用用目视及直尺尺测量评定，按按表2要求执行；隔震橡胶支座的的外观质量检检验标准表2序号缺陷名称质量指标1气泡单个表面气泡面面积不超过50mm222杂质杂质面积不超过过30mm223缺胶缺胶面积不超过过150mmm2，不得多于2外，且内部部嵌件不许外外露4凹凸不平凹凸不超过2mmm，面积不超超过50mm2，不得多于3外5胶钢粘结不牢（上上下端面）裂纹长度不超过过30mm，深度不超超过3mm，不多于3外6裂纹（侧面）不允许7钢板外露（侧面面）不允许3、隔震支座尺尺寸允许偏差差检验采用直直尺测量评定定，按表3要求执行；；隔震橡胶胶支座的外观观质量检验标标准表3序号缺陷名称质量指标1总高度设计值的±100%2外直径或边长设计值的±1%%，且不大于±5mm3中孔直径±1.5mm4上、下表面平行行度直径或短边长的的1/30005侧表面垂直度支座总高度的11/1004、同型产品每每150个为一批，不不足150个也视为一一批。对于竖竖向刚度、水水平刚度、屈屈服后水平刚刚度（有芯型型）、等效黏黏滞阻尼比项项目进行抽检检，每批不应应少于3件。其中的的竖向刚度和和水平刚度、屈屈服后水平刚刚度（有芯型型）、等效黏黏滞阻尼比中中γ=50%，f=0.33Hz项目的检测测，应对全部部抽检试件进进行；水平刚刚度、屈服后后水平刚度（有有芯型）、等等效黏滞阻尼尼比中γ=250%，f=0.11Hz项目的检测测，应对不少少于1件的抽检试试件进行。质量控制7.1做好材料料进场的检验验工作：核对对产品数量、规规格型号等有有无错误；检检查每个产品品有无贴“出厂合格证”；核对产品品构件，如，螺螺杆等数量、型型号有无错误误。检查产品品外观有无瑕瑕疵，预埋件件套筒与铁板板焊接是否垂垂直、牢固。施施工方材料员员应按“产品清单”对照验收，确确认无误后在在“产品清单”上签字，并并留存。7.2安装下部部连接钢板1、技术负责人人核查交底、工工艺、质量要要求。2、检查支座规规格。3、检查定位措措施。4、严格控制连连接钢板的平平面位置和标标高的偏差。7.3灌注砼砼灌注砼前，应将将预埋螺栓露露出部分用塑塑料布包裹严严密。灌注砼砼后，尽快清清洁下部连接接钢板表面，解解开塑料布并并将螺栓上端端清洗干净。7.4安装隔震震支座1、操作技工根根据施工图检检查核对隔震震支座规格、型型号有无放错错。2、上螺栓时应应是同一支座座四角对称部部位螺栓同步步旋紧。3、质检员检查查测量隔震支支座中心的平平面位置与设设计位置的偏偏差，不大于于5mm。4、质检员检查查测量隔震支支座中心的标标高与设计标标高的偏差不不大于5mm。7.5安装上部部连接钢板1、操作技工检检查核对钢板板规格是否放放错。2、上螺栓前支支座连接板螺螺孔与预埋件件螺孔应对正正后，再行上上螺栓，上螺螺栓时应是同同一支座四角角对称螺栓同同步旋紧。7.6检查螺螺栓检查上、下预埋埋件连接螺栓栓是否漏装，每每个螺栓是否否旋紧上到位位。7.7施工后后期观测在工程主体及装装饰施工阶段段，应对隔震震支座的竖向向变形进行检检查。隔震支支座的竖向变变形观测操作作非常简单，可可在隔震支座座附近的上下下连接部位四四边分别弹一一条水平线，量量取这四组水水平线之间的的竖向距离并并平均，观测测从隔震支座座的上部连接接构件做完直直至主体施工工完成，每周周观测一次，进进行装修工程程时，可每2~3周观测一次次，直至工程程完工，记录录的竖向距离离变化即为隔隔震支座的竖竖向变形。7.8资料管理理做好以下资料的的收集及存档档管理，以利利于竣工验收收：1、隔震层部件件供货企业的的合法性证明明；2、隔震层部件件出厂合格证证书；3、隔震层部件件的产品性能能出厂检验报报告；4、隐蔽工程验验收记录；5、预埋件及隔隔震层部件的的施工安装记记录；6、隔震结构施施工全过程中中隔震支座竖竖向变形观测测记录；7、隔震结构施施工安装记录录；8、含上部结构构与周围固定定物脱开距离离的检查记录录。安全控制8.1进入施工工现场戴好安安全帽，穿戴戴规定地劳动动保护用具；；8.2施工现场场严禁吸烟；；8.3各特殊工工种经培训考考试合格后持持证上岗，严严禁无证作业业；8.4搬运车吊吊运时，应检检查车体吊杠杠及链钩安全全，防止链断断杠折伤人；；8.5安装过程程必须要有足足够的操作空空间，并做好好防护；8.6橡胶隔震震支座存放、安安装处，不得得堆放易燃易易爆物品；8.7严禁乱接接乱搭电线，电电器设备维修修等由专业人人员操作；8.8施工现场场人员注意配配合，确保施施工安全；8.9隔震层构构件的更换、修修理或加固，应应在有经验的的工程技术人人员的指导下下进行。8.10吊装隔隔震支座及预预埋板时应使使用预留的吊吊装螺孔，并并使用双吊环环同时起吊，严严禁单环起吊吊或倾斜吊装装，防止起吊吊时受力不均均摆动碰撞安安装人员或其其他物体造成成事故。严禁禁使用铁勾直直接勾住隔震震支座搬动或或起吊，防止止吊勾脱离时时伤人。8.11使用力力矩扳手时应应防止用力过过猛脱手伤人人。9.环保、节能能措施9.1当日工工作面完工后后，应即时清清扫施工时产产生的垃圾及及废料，并运运至现场指定定地点，统一一清运处理，清清扫时应将地地面洒水防尘尘。9.2剩余材材料应及时放放回仓库，保保持现场的干干净卫生。9.3通过提高高加工精度减减少钢筋用量量和损耗隔震房屋总体减减少不可再生生资源钢材、混混凝土用量，增增加橡胶加工工业及机械加加工业产值，建建设100万平方米隔隔震建筑可节节约钢材上万万吨。由于采用隔震设设计，主体结结构所承受的的地震作用大大大减小，因因此，构件截截面减小、构构件配筋减少少、跨度增大大和高度增加加等等，减少少了结构的造造价。10.技术经济济效益分析10.1经济济效益隔震技术是在不不改变原建筑筑设计方案的的同时，在上上部结构与基基础之间设置置隔震层，实实践证明，隔隔震体系一般般可使结构水水平地震加速速度反应下降降60%左右，让上上部结构设防防裂度降低1－2度，使建筑筑布置更加灵灵活，还可减减小上部结构构的部分土建建造价。按设设计经验，隔隔震结构一般般比非隔震结结构造价可降降低5%-7%。10.2社会会效益使用隔震支座的的建筑在遭受受高于本地区区抗震设防烈烈度预估的罕罕遇地震时，应应不致发生危危及生命的破破坏和丧失使使用功能，其其社会效益巨巨大。10.3隔震结结构可以降低低上部结构的的抗震设防烈烈度，降低构构件截面或降降低配筋率，节节省工程造价价；10.4顺利的的、高质量的的完成隔震层层施工，避免免了额外增加加成本，也获获得了良好的的社会效益。11.工程实例例一只船小学扬帆帆校区综合教教学楼建设项项目建设用地地占地8695..1㎡，结构类类型为钢筋混混凝土框架结结构；建筑主主体地上四层层，局部五层层（分为A、B两区），主主体地下设隔隔震层。在隔隔震层施工中中，我们采用用了BIM辅助施工的的以上方法，保保证了施工质质量与进度的的同时，教育育局、设计院院专家多次来来现场观摩，给给予了很高的的评价。基于BIM的建筑可视视化施工管理理有助于现场场技术人员合合理制订施工工方案和计划划、精确掌握握施工进度、优优化施工资源源，对整个项项目的进度、资资源和质量进进行动态管理理和控制。相相信随着BIM技术的不断断发展与成熟熟，基于BIM的建筑可视视化施工必将将提高我局建建筑建设的技技术水平和管管理水平。执笔人：孟芃基于BIM技术术的叠层橡胶胶隔震支座施施工工法经济效益证明由中铁六局集团团呼和浩特铁铁建公司建筑筑安装工程项项目部承建的的一只船小学学扬帆校区综综合教学楼建建设项目工程程，于2021年5-7月进行BIM建筑信息模模型的建立以以及基于模型型数据的隔震震支座施工，保保证了施工过过程的顺利优优质进行，成成功地应用了了该施工工法法。在一只船小学扬扬帆校区综合合教学楼工程程中采用本施施工工法，节节约资金情况况如下∶利用基于BIIM技术的隔震震支座精准定定位方法施工工的返工率为为0.8%，而传统施施工方法返工工率为7%，节约支座座施工过程中中可能发生的的返工成本∶190kgg*（0.07--0.0088）*60元*64个=452335元，因此采采用此工法节节约的返工人人工费用为350元*6人*5工天=8750元。合计：55735元。最大经济效益在在于保证施工工工期，在避免返返工的前提下下，通过精确确定位及施工工模拟，工期期缩短10天，节约人人工费为：350元*6人*10天=210000元合计节约资金767355元。中铁六局集团呼呼和浩特铁路路建设有限公公司建筑安装工程项项目部财务部部2021年7月月基于BIM技术术的叠层橡胶胶隔震支座施施工工法环保保节能效益证证明由中铁六局集团团呼和浩特铁铁建公司建筑筑安装工程项项目部承建的的一只船小学学扬帆校区综综合教学楼建建设项目工程程，于2021年5-7月进行BIM建筑信息模模型的建立以以及基于模型型数据的隔震震支座施工，保保证了施工过过程的顺利优优质进行，成成功地应用了了该施工工法法。在一只船