建筑行业BIMD综合技术解决高精度型钢柱安装施工工法

BIM5D综合技术辅助高精度型钢柱施工的施工工法1、前言在信息技术高度发达的今天，目前在市场中的各行各业信息技术都在其中得到了很好的应用。而信息化的建筑产业也是目前建筑行业的特点之一。BIM技术则是在建筑行业中使用较为广泛的一种信息化技术。如何利用BIM构件追踪、报告生成、三维建模、模拟施工等有效的综合施工技术，来指导型钢柱的从原材进场到现场吊装全过程工作，实时监测型钢柱施工。加强管理，提高效率，有效的型钢柱场外制作与现场吊装的施工问题，取得了良好的施工效果与效益，最终编制本施工功法，为后续类似条件工程的施工提供参考依据，并具有一定的指导意义。2、工法特点2.1BIM5D构建追踪实时监测型钢柱位置。控制型钢柱施工进度，加强材料管理，合理安排施工，有效紧密的将型钢柱生产运输与现场吊装衔接，提高施工效率，提高现场机械利用率。2.2基于BIM技术的报告生成、数字化、信息化、集成化生产管理技术。有效监测钢结构在加工厂加工情况，有利于总承包方管理。2.3基于BIM技术的三维建模技术。利用三维建模技术进行型钢柱深化设计，可对型钢混凝土构件节点以及梁柱节点排布、钢筋穿腹板打孔实现精细化的设计，并形成深化后的完整模型，用于指导实际施工。2.4基于BIM技术的模拟施工、可视化交底技术。可将施工过程中的各个过程、各个细节具在模型中表达出来，使得交底更加直观清晰，进而有利于管理人员组织施工、进行现场管理。3、适用范围适用于房建、桥梁等各领域需要进型钢柱施工控制的工程。4、工艺原理4.1在已建立的模型中对PC构件进行拆分，

把预制构件眼现浇构件区分开，把拆分后的模型导入BIM5D平台，生成二维码，对每个预制构件编制“跟踪编号”，设定跟踪和监督计划，通过BIM云平台，

实现手机端、电脑端网页端，三端信息协。同构件预制厂、总包单位、监理单位、甲方、质监站等相关参与单位开展协同操作和管理，实现了全过程构件跟踪和质量监督。4.2BIM技术的应用有助于建立数字化的生产管理系统，改变以往订单需要层层发回的状态。其生产协同信息平台具有集成化、扁平化的特点，可以将加工订单信息有序地发送到工作站，加工完成后及时反馈到平台。其数字化生产管理系统可以完善标准数据接口，导入相关文件清单，生成初步处理清单。生产组织的重要基础是工艺流程的规划。要求熟悉相关设备和工艺技术的人员，根据工艺流程编制和设置各结构形式的工艺流程，合理配置各工艺参数，优先使用设备，选择工艺路线。在准备好各种生产数据后，系统指挥员将充分发挥生产指令的作用，系统将自动匹配零件清单和生产过程。结合车间位置、设备负载反馈信息等，指令将迅速到达系统指定位置，终端计算机，然后对每个位置进行处理。根据生产计划，管理人员可以得到物料信息，提前备料。在各项生产流程指定工位、设备旁，会设置计算机控制台，以及时获得流转过来的待加工指令。生产人员可在计算机上操作，选择构件和运行状态，同时系统可以将其过程状态及时记录，便于管理人员对生产情况确切掌握，及时进行合理调整。4.3在型钢的混凝土的组合结构中，往往型钢骨架的单个构件在重量上很大，要求也很高，因此要保障施工的质量就必须保障安装施工环节的定位准确。而在型钢钢筋的绑扎和安装的环节又存在着工序的交叉的问题。而在安装施工环节将BIM技术应用其中，可在三维模型中对单个构件进行节点施工和构件组装的虚拟化模拟。因此可在实际的现场施工之前对可能出现的问题，进行及时的发现的处理优化，可避免施工工期的滞后问题发生。此外在型钢混凝土组合结构的安装施工过程中，基于BIM技术还可以通过建立相应的模型，将施工的流程进行动态化、直观化的展示，进而更加便于施工的技术指导人员和施工人员之间的技术交底，可提升施工人员在施工前对施工顺序、内容以及注意点的了解程度，进而对提升施工的质量也有一定的帮助。最后在梁柱的节点施工上，因为节点处的钢筋往往十分密集，同时还和型钢柱以及型钢梁存在着一定的交叉现象。因此通过BIM技术进行4D模型的虚拟建造，则可清晰的对实腹型钢混凝土节点施工的过程中为钢筋的排放、下料以及型钢结构搭建进行数据的支持，同时也为施工现场中的施工人员的安排和施工材料的准备工作提供一些数据上的支持。BIM模拟节点节点优化4.4基于BIM技术可实现在型钢混凝土组合结构设计上深化设计。因为型钢混凝土在结构上往往十分复杂，在传统设计中深化设计的难度很大，通过二维图纸和空间想象的方式常常会出现各种设计上的纰漏。而BIM技术应用其中，可对型钢混凝土构件节点以及梁柱节点排布上实现精细化的设计，并形成深化后的完整模型。而基于BIM的三维模型，其可将施工过程中的各个细节具在模型中表达出来，进而有利于施工人员在施工过程的放样施工，对保障施工质量大有裨益。5、施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程BIM技术钢结构工程5.2操作要点5.2.1三维建模技术作用深化设计本工程型钢混凝土柱为十字型钢柱加翼板，采用Xsteel、STAAD等软件实体结构模型与结构分析完全整合、3D钢结构细部设计、专案管理、自动shopDrawing、BOM表自动产生系统等创建一个三维BIM模型。深化设计工作为工程设计与工程施工的桥梁，需要准确无误地将设计图转化为直接供施工用的制造安装图纸。同时，还需考虑与各相关专业的施工措施，并绘制在深化图中，以便与各专业之间能很好地协调配合。建模过程包括两部分:首先，根据结构施工图建立轴线布置和搭建构建模型。保证BIM构件的定位和拼装的精度。其次，对一些较为细小和复杂的节点进行布置。钢结构BIM三维实体建模出图，其本质就是进行电脑预拼装、实现真实的过程。首先，所有的钢杆件、装饰材料，节点连接、螺栓焊缝等信息都通过三维实体建模进入整体模型，该BIM三维实体模型与以后实际建造的建筑完全一致。所有设计图(包括布置图、构件图、零件图等）均是利用三视图原理投影生成，图纸中所有尺寸，包括杆件长度、断面尺寸、杆件相交角度等均是从三维实体模型上直接投影产生，完全实现电脑预拼。第二，通过建立实体模型，可以再模型中任意进行旋转和查看材料属性，并可以任意剖面，软件并可以自动碰撞校核检查，解决了结构与结构，结构与其他专业碰撞问题。BIM模拟型钢柱实际型钢柱5.2.2报告生成技术作用信息化化、集成化施工管理在BIM技术实现了施工管理的高度信息化和集成化。因为在BIM模型的建立过程中，有更多的工程数据存储、生成报告。施工单位在组织施工时，便于取用。编制施工组织或施工进度计划时，可以快速提取有用信息。给定BIM模型的时间参数，可以建立4D模型。与传统规划方法相比，该模型能较好地模拟实际施工过程，实现工程量的精细划分。管理者可以直接看到整个施工计划是否不合理。制定劳动力、材料、机械资源计划的安排时，可以直观的提取工程量、施工划分，以便于完成预定目标，避免资源计划不足或资源重复的发生，保证项目计划的顺利实施。基于BIM技术的施工方案具有很强的可执行性。由于钢结构工程量较大，施工周期长，在整个施工过程中专业分包利用BIM报告生成技术每日上报钢结构场外加工情况，总承包单位可以实现对施工全过程的可视化、联动、可追溯的监督管理，减少驻加工厂，实现远程管理，合理安排施工，准确衔接工序，节省工期。加工厂安排钢材进场时，利用BIM三位建模与报告生成技术，可快速对各零部件数量进行统计分析，发布零部件清单，作为订货备料、物资供应组织和运输的依据，并由专人逐一实施，大大减少了复杂的人工操作和各种潜在的错误，便于项目实体根据构件、面积和楼层尽快实施，从而方便工程量统计实现分阶段的物资采购管理。商务核算时通过对BIM模型量、预算量和实际量的比较，找出偏差，分析偏差产生的原因，并采取纠正措施，将最终控制改为过程控制。最后，利用BIM软件发布更贴近实际工程的施工方案，形成分工任务单，进一步控制施工过程中的人工、材料、机械成本。

5.2.3构件追踪技术作用宏观调控BIM模型建立后在已建立的模型中对钢构件进行拆分，

把预制构件眼现浇构件区分开，把拆分后的模型导入BIM5D平台，生成二维码，对每个预制构件编制“跟踪编号”，设定跟踪和监督计划，通过BIM云平台，

实现手机端、电脑端网页端，三端信息协。同构件预制厂、总包单位、监理单位、甲方、质监站等相关参与单位开展协同操作和管理，实现了全过程构件跟踪和质量监督。BIM5D手机端构建跟踪BIM5D实施更新构件信息型钢上贴二维码5.2.4施工模拟技术作用可视化交底与重难点施工操作在做交底时将BIM技术应用其中，可在三维模型中对钢构件与钢筋的连接形式，以及穿插孔位和钢筋的位置都精确的表达的出来。而施工人员在具体的施工过程中便可以按照模型进行使用，在施工现场的工序组织以及施工质量上都更为保障。在型钢的混凝土的组合结构中，往往型钢骨架的单个构件在重量上很大，要求也很高，因此要保障施工的质量就必须保障安装施工环节的定位准确。而在型钢钢筋的绑扎和安装的环节又存在着工序的交叉的问题。而在安装施工环节将BIM技术应用其中，可在三维模型中对单个构件进行节点施工和构件组装的虚拟化模拟。因此可在实际的现场施工之前对可能出现的问题，进行及时的发现的处理，可避免施工工期的滞后问题发生。利用BIM模型演示十字型钢柱加工流程型钢柱安装演示视频5.3钢结构工程施工工艺5.3.1深化设计本工程的深化设计采用专业详图绘制软件有Xsteel软件在完成每个分项设计后，即刻向设计院上报并申请深化设计图纸的审批，对审批后需要修改的部分，及时进行修改，直到审批合格。5.3.2加工制作首先在开工前，对进厂的钢材进行复验，按炉批号分别抽样，对构件种类编制工艺评定方案并做好工艺评定。操作人员将钢板表面距切割线边缘50mm范围内的锈斑、油污，灰尘等清除干净，H型钢组立在H型钢自动组立机上进行；定位焊采用气保焊，定位焊点长度40mm—60mm，间距为250-300mm。再将腹板纵向切割成T型钢的加工方法，用半自动切割机倒坡口，用角磨将火焰切割氧化皮磨光。最后十字型柱组立定位焊接。十字型构件的焊接采用十字型埋弧自动焊机进行焊接，采用埋弧自动焊多层焊接焊脚为9-10mm，进行二层焊接。十字柱采用火焰矫正方法，矫正后板材的平面度：当板材厚度不大于4mm时，每平方米应不大于2mm；当板材厚度大于4mm时，每平方米应不大于1.5mm，且整个钢板的平面度不大于5mm。除图样有明确要求外，矫正后型材、管材的直线度每米不大于1mm，全长直线度应不大于4mm。热轧H型钢构件钻孔采用AMADA生产线上数控三维钻床钻孔，十字构件、异型H型钢构件、焊接H型构件的零件板钻孔采用平面钻床、摇臂钻钻孔。栓钉的焊接采用栓钉焊机焊接，按设计要求选用栓钉直径规格。5.3.3钢结构运输因为现场焊接环境不如生产车间理想，施焊条件不如生产车间便利，为了保证焊接质量，减少现场焊接施工量，构件整体制作、整体运输、整体安装。对于大型设备的装载，要求设备的重心，在纵向上，要与承载机具的纵向中心线重合；在横向上要与承载机具的横向中心线重合。5.3.4构件安装型钢柱吊装施工在B塔楼十字柱。吊装顺序按主体流水施工顺序逐层进行吊装。（1）根据控制定位轴线引到柱位置的基础上，定位线必须重合封闭，每根定位线的总尺寸误差是否超过控制数，定位轴线必须垂直或平行；（2）吊装方法：做一个等边三角形的扁担，在顶部割一个孔，用以挂在吊钩上。在底边角位置钻两个直径为40mm的孔，孔边距离板边大于60mm，用直径30mm的钢丝绳和卡环两点起吊钢柱，吊点设置在柱顶处，柱身竖直，吊点通过柱重心位置，易于起吊、对线、校正。（3）钢柱校正要做三件工作：柱顶标高调整，柱身轴线调整，柱身垂直度校正，现场使用两台经纬仪同时控制两个方向垂直度。现场吊装5.3.5现场焊接本工程钢柱材质均采用Q345B钢。上下钢柱的连接节点处，翼缘板和腹板均采用工地安装拼接焊缝，采用全熔透坡口对接焊缝。在焊接工艺评定的基础上，确定钢结构焊接的焊接材料，焊接技术参数，即焊接电流、电压、焊接顺序，焊接层数，焊接方法及是否进行预热或热处理等。接头坡口的处理：在吊装之前应对照图纸，对坡口角度和平直度进行检查，对受损和达不到图纸要求的部位进行打磨和修补处理，合格后，再对接头部位的坡口和附近内外侧表面20mm范围内进行打磨清理，直至露出金属光泽。焊接工程采用二氧化碳气体保护焊机焊接。总的焊接顺序由平面中心向四周扩展，采用结构对称、节点对称、全方位对称焊接；在同一节点处采用双人对称的焊接方法；在钢柱的连接侧焊接钢梁翼缘板焊接的垫板，两端加焊接引弧板，其材质与被焊接构件相同，板长60mm，板宽50mm，焊缝引出长度不小于25mm。模拟焊接顺序现场焊接5.3.5焊缝检测普通碳素结构钢Q235B应焊接冷却到工作环境温度、低合金结构钢Q345B应在焊接24小后进行100%的外观检查。所有柱-柱连接焊缝的完成外观检查之后100%进行超声波无损伤检测，执行标准《钢结构焊缝手工超声波探伤方法和结果分级》（GB11345-89），焊缝质量应符合设计要求。现场探伤检测焊接过程中如发现焊缝有缺陷，立即中止焊接，进行碳弧刨清除缺陷，待缺陷完全清除后再继续进行焊接。对不合格的焊缝，根据其超标缺陷的位置，采用碳弧气刨法切除，超声波检查有缺陷的焊缝，从裂纹两端加上50mm作为清除部分，并以校正或焊缝相同的焊接工艺进行补焊，同样的标准和方法进行检验。6、材料与设备6.1型钢生产厂家设备机械设备名称型号规格数量产地额定功率备注液压剪板机QC12Y-16×32001上海30机械剪板机Q11-20×25001上海25数控分条机CNG-40003无锡25H型钢组立机HZL-153洲翔15自动埋弧焊MZG-2×10003无锡88重钢生产线ZX-20041无锡20数控成套生产线BM381山东15平板机组(4-16)mm1山东15平板矫直机YJZ-60B2山东10翼缘矫直机JZJ-8002山东15抛丸清理机HP6012B1山东113电渣焊机XD-121山东36数控龙门钻床PD-161沈阳25摇臂钻床Z3050×16112沈阳10万能升降铣床XA61321沈阳15普通车床CA61406沈阳6卧式车床CW6163L1沈阳2折弯机WB67Y1上海2多角度折边机JZW800A1上海1单梁桥式起重机5t×24m12沈阳12双梁桥式起重机10t×24m2沈阳2双梁桥式起重机20t×24m1沈阳1端面铣床DX14161山东1带锯床BS12501山东1CO2半自动焊接机50012松下1真空喷漆机WQP3310沈阳12栓钉电弧焊机JLR-15002沈阳106.2现场型钢柱安装设备序号名称规格/型号数量性能1塔吊STT373A1台良好TC7035B1台良好2螺旋千斤顶16t/20t2-4个良好3倒链2t/3t/5t/10t4-10个良好4钢丝绳￠21.5mm（6×37+1）700m良好5钢丝绳￠13mm（6×37+1）400m良好6钢丝绳￠8mm（6×37+1）400m良好7卸扣9.5t20个良好8卸扣4.75t20个良好9卸扣2t50个良好10对讲机/4副良好11二级电箱/2个12三级电箱/4个6.3主要焊接设备序号名称规格数量备注1二氧化碳焊机奥泰5002台2直流焊机（手把焊）奥泰5002台3熔焊栓钉机SLH-25002台4空压机0.9立方米2台5碳弧气刨枪600A2支6角磨机Ф200/Ф1002台7氧割设备1套6.4主要测量设备号名称型号数量备注1全站仪拓普康1台2经纬仪中海达2台3激光垂准仪DZJ-300A1台4水准仪苏州一光DSZ22台5塔尺5m2把6水平尺8004把7激光接收靶100×1002个8磁铁线坠0.5kg/1kg4个9钢卷尺5m4把10标准钢盘尺50m1副11三脚架/3个7、质量控制7.1技术质量保障措施7.1.1构件检查（1）安装前，应按构件明细表核对进场的构件，查验产品合格证和设计文件；（2）钢构件进入现场后应进行质量检验，以确认在运输过程中有无变形、损坏和缺损，并会同有并部门及时处理；（3）安装前施工小组应检查构件几何尺寸、焊缝坡口等是否符合设计图规定，发现问题后应报请有关部门，原则上必须在吊装前处理完毕。7.1.2施工质量注意事项（1）每道工序认真填写质量数据，质量检验合乎要求后方可进行下道工序施工。（2）施工质量问题的处理必须符合规定的审批程序。（3）钢结构焊接前应由专业人员编制焊接工艺评定及指导书。焊接前进行交底，焊接时严格按照指导书的焊接工艺流程和施工规程进行。（4）组装前，应按构件明细表核对进场的构件零件，查验产品合格证和设计文件；（5）钢结构安装定位轴线、基础轴线和标高位置等进行检查，并应进行基础检测。（6）钢结构组装安装、校正时，应根据风力、温差、日照等外界环境和焊接变形等因素的影响，采取相应的调整措施。（7）钢构件吊装前应清除其表面上的油污、冰雪、泥沙和杰尘等杂物。（8）钢结构的安装应按施工组织设计进行。安装程序必须保证结构的稳定性和不导致永久性变形。（9）钢结构件安装就位后，应立即进行校正、固定。当天安装的结构件应形成稳定的空间体系。6、测量质量控制（1）仪器定期进行检验校正，确保仪器在有效期内使用，在施工中所使用的仪器必须保证精度的标。（2）保证测量人员持证上岗。（3）各控制点应分布均匀，并定期进行复测，以确保控制点的精度。（4）施工中放样应有必要的检核，保证其准确性。（5）根据施工区的地质情况、通视情况对测量方法进行优化，并尽量在外界条件较好的情况下进行测量。7.2质量标准（1）放样和号料应根据工艺要求预留制作和安装时的焊接收缩量及切割等加工余量。焊接收缩量为0.2‰，切割余量为0.5mm。（根据本企业工艺评定要求）（2）放样和样板的允许偏差见下表：项目允许偏差平行线距离和分段尺寸±0.5mm对角线差1.0mm宽度、长度±0.5mm孔距±0.5mm加工样板的角度±20′（3）号料的允许偏差见下表：项目允许偏差零件外形尺寸±1.0mm孔矩±0.5mm（4）气割前应净钢材切割区域表面的铁锈、污物等清除干净，气割后应清队熔渣和飞溅物。（5）气割的允许偏差见下表项目允许偏差（mm）零件宽度、长度±3.0切割面平面度.05t且不大于2.0t为板厚割纹深度0.2局部缺口深度1.0（6）连接板机械剪切尺寸允许偏差见下表项目允许偏差（mm）零件宽度、长度±3.0边缘缺棱1.0型钢端部垂直度2.0（7）H型钢组立精度要求见下表项目H型钢组立允许偏差（mm）长度L≤±3.0高度H≤±2.0垂直度Δ≤B/100且不大于2.0中心偏移e≤2.0焊接组装构件端部偏差a≤3.0翼缘板角变形连接处e≤b/100且≤1mm非连接e≤2b/100且≤2mm腹板的弯曲el≤H/150且≤4mm8、安全措施8.1高处作业防护措施（1）施工中对高处作业的安全技术设施，发现有缺陷和隐患时，必须及时整改；危及人身安全时，必须停止作业。（2）雨天进行高空作业时，必须采取可靠的防滑措施。积水应及时清除。遇有6级以上强风、浓雾等恶劣气候，不得进行露天攀登与悬空高处作业。大风暴雨后，应对高处作业安全设施逐一加以检查，发现问题，立即修理完善。（3）为防止人从高处坠落，操作人员进行高处作业时，必须正确使用安全带。安全带应高挂低用，即将安全带的绳端挂在较高处，而人在较低处操作。（4）构件吊装后，必须检查连接质量；无误后，才能摘钩或拆除临时固定工具，以防构件掉下伤人。（5）地面操作人员，尽量避免在高空作业的正下方停留或通过，也不得在正在吊装的构件下停留或通过。（5）设置吊装禁区，禁止与吊装作业无关的人员入内。（6）各工种进行上下立体交叉作业时，不得在同一垂直方向上操作。下层操作必须在上层高度确定的可能坠落半径范围以外，不能满足时，应设置硬隔离安全防护层。8.2型钢柱构件吊装安全措施（1）构件起吊时应保证水平，均匀离开平板车或地面。起重吊钩应在重心的正上方，起钩后构件不作前后、左右摆动。检查钢绳受力状况，几根钢绳应均匀受力。吊钩要求具有防跳绳装置，无排绳打搅现象。构件吊点应牢固，无滑落现象。起钩由地面人员指挥，塔司应仅听从地面的专职人员指令。起钩速度应缓慢，施工人员不得站在构件上。（2）构件起重高度应在人手可触及的高度，不能在空中自由任意摆动。构件吊运通道应无障碍物，施工人员不要站在构件运动方向，构件不得超跃头顶。（3）落钩前应明确构件位置，摆正构件，避免无目的随意摆放。构件下要垫放枕木以利于取出钢丝绳。落钩要使