BIM技术辅助劲性混凝土结构梁柱节点施工工法.docx

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1、BIM技术辅助劲性混凝土结构梁柱节点施工工法1前言1.1随着我国经济的发展，对建筑的性能有了更高的要求，劲性混凝土结构应运而生。劲性混凝土结构是在钢筋混凝土结构的基础上，在梁柱等构件中加入型钢，提高了构件的承载力，减小了构件尺寸。劲性混凝土结构节点作为混凝土结构与型钢之间的传力连接段，为结构施工过程中的重点也是难点。施工设计图纸一般只对梁柱节点连接做简要说明，无法直接指导现场施工，需要对劲性混凝土结构梁柱节点进行二次深化设计。1. 2本文根据北京新机场教育科研基地项目的施工经验，对劲性混凝土结构梁柱节点的深化设计、加工、安装、工艺检验进行系统的实施后，总结形成了本工法。2.特点2. 1构件深化

2、设计及加工生产精度高，本工法采用BIM技术辅助梁柱节点深化设计，型钢上的焊接套筒、搭筋板、腹板开孔、屈曲约束支撑牛腿梁及节点板、钢筋排布等均采用B1M建模，碰撞核查后形成CAD图纸，工厂内加工制作。3. 2工程质量有保证，型钢上的焊接套筒焊接、搭筋板焊接、腹板开孔、屈曲约束支撑牛腿梁及节点板焊接等均在工厂内加工及探伤检测，焊缝质量有保证。4. 3施工方便、快捷，通过调整局部柱纵筋位置，由一排改为二排，避开搭筋板及屈曲约束支撑节点板，解决柱钢筋与型钢的节点连接问题，降低操作难度，提高施工效率；通过采用绕开法、焊接套筒、搭筋板组合的连接方式，解决整根梁钢筋不宜安装问题，降低操作难度，提高施工效率；

3、通过增加T型板的方式，将屈曲约束支撑节点板推出混凝土柱，解决柱箍筋安装问题，降低操作难度，提高施工效率。3 .适用范围本工法适用于劲性混凝土结构或带屈曲约束支撑的劲性混凝土结构梁柱节点深化设计、构件加工及现场施工。4 .工艺原理1 .1利用B1M模型可视化特点，优化节点钢筋排布、钢筋与型钢的连接、屈曲约束支撑节点板构造，解决劲性混凝土结构梁柱节点深化设计复杂、抽象等问题。4 .2利用BIM技术可出图特性，节点优化完成后，形成CAD图纸及构件明细表，指导工厂进行构件加工。5 .工艺流程及操作要点5.1工艺流程劲性混凝土结构梁柱节点深化设计（ReVit）一钢骨柱深化设计（Tek1a）一钢骨柱加工图

4、纸（AUtOead）一钢骨柱工厂加工一钢骨柱现场安装一劲性混凝土结构梁柱节点施工一焊缝探伤检测。劲性混凝土结构梁柱节点深化设计流程：Revit节点建模f检查柱筋梁筋碰撞，进行优化f屈曲约束支撑设计一连接板、套筒设计，穿孔设计一检查碰撞,进行优化设计钢骨柱深化设计：ReVit模型导入TekIaf连接板、套筒设计、开孔设计一栓钉调整、加劲板灌浆孔设计一吊装耳板、连接耳板设计5.2操作要点5.2.1施工准备施工图纸，软件：ReVit、Tek1.a、AutoCAD5.2.2劲性混凝土结构梁柱节点深化设计（RCVit）施工图优化是劲性混凝土结构施工的重要基础工作之一，是在符合设计要求的前提下，结合现场实

5、际施工环境、工厂加工能力、运输能力，详细计划钢构件分节分段拼装方式、安装顺序、焊接顺序以及钢筋穿筋顺序的基础上进行。特别是梁柱节点部位,应利用BIM技术进行施工模拟验证，便于有序组织，提高工效。钢筋与钢构件节点部位的处理，一般采用钢筋绕开法、穿孔法、连接件法等进行处理。当采用钢筋绕开法时，钢筋应按不小于1：6角度弯折绕过型钢。当钢筋正对型钢翼缘时，采用连接件法，每个型钢的左侧和下侧采用连接板形式连接，右侧和上侧采用直螺纹套筒进行连接，这样可以减少现场施工时焊接量，为施工减少时间：当钢筋出现一排以上时，二排钢筋的连接方式应与一排连接方式不同，避免因连接板距离过近产生的焊接难点。当钢筋正对型钢腹板

6、时，采用穿孔法，在钢筋穿孔位置处开大于钢筋5-8mm的圆孔，保证钢筋顺利通过孔洞。为了避免不同方向的钢筋发生碰撞，采取位移法进行合理的避让。南北向梁的上铁钢筋统一向下位移25mm,东西向梁的下铁钢筋统一向上位移25mm,钢筋一排和二排钢筋的间距定为55mm,这样能够保证每一侧的梁筋在施工时都不发生碰撞。采用连接板焊接的位置，柱筋会与连接板发生碰撞，采用替换法，将碰撞位置的柱筋替换为直径20mm的构造钢筋，原位柱筋移至柱二排，构造钢筋与连接板发生碰撞时断开与连接板进行焊接处理。钢筋与屈曲约束节点部位的处理，一般采用开孔法，当钢筋遇到屈曲约束构件腹板时，在腹板处开大于5-8un的圆孔，保证钢筋顺利

7、通过孔洞。考虑到开孔对屈曲约束构件的影响，梁的抗扭腰筋遇到屈曲约束构件的腹板时时，抗扭腰筋采取锚固板连接。钢筋与型钢梁构件节点部位的处理，一般采用连接件连接法，当柱筋遇到型钢梁翼缘时，采用套筒对钢筋进行连接，上下层处都有型钢梁的位置，可以采用冷挤压法处理钢筋与钢筋之间的连接问题。当柱箍筋遇到型钢梁时，采用开孔法和连接件连接法，外侧箍筋焊接到型钢梁的加劲板上，内侧箍筋穿孔。5.2.3钢骨柱深化设计(Tek1a)型钢柱、梁在满足设计受力要求下，根据吊装能力和运输能力，结合工厂制造加工能力，优化梁柱节点设计，优化型钢柱拼接方式、拼接位置。首先需要先确定型钢框架的安装单元应综合考虑加工、运输和现场起重

8、设备能力，本着方便实施、减少现场作业量的原则进行，考虑现场吊装能力以及作业环境等因素可为一层两根或者一层一根。其次确定拼接方式，柱在施工现场拼接时，采用全熔透焊缝连接。运用Tak1a对型钢柱进行进一步优化，绘制牛腿、加劲板、连接板、耳板、栓钉定位，绘制混凝土浇筑时需要的灌浆孔、排气孔、排水孔等。5.2.4钢骨柱工厂加工1、钢构件制作的一般要求十字劲性钢骨柱的材料采购、放样下料、组装焊接、矫正、检验及发运，按国家标准及质量保证体系文件要求执行。1）放样：放样及制作所需使用的测量工具均需经检测合格后方可使用；放样按施工图及工艺要求进行1:1的放样。在画出每个零部件的草图后进行合理的下料,必要时采用

9、1:1样板供制作及验收使用，异形板件可采用数控下料。2）下料及加工：根据号料板图要求，分别进行钢板的数控自动切割、门式自动切割、数控切割及部分手工切割下料。焊接坡口，一般采用自动切割或半自动切割，也可机械刨边；钢板切割边按质量要求打磨光洁；翼缘板因厚度较薄根据焊接变形情况要求，压制反变形折角；对节点板进行套模钻孔。坡口火焰切割时，切面上不得有裂纹，并不宜有大于1Omm的缺棱；当缺棱为13mm时，应修磨平整；当缺棱超过3mm时则应用直径不超过3.2mm的低氢焊条补焊，并修磨平整。3）制孔：钢骨柱的零部件钻孔采用精密机械钻孔，为了确保钻孔精度和质量，须有放样工放样划线划出基准轴线和孔中心，零部件钻

10、孔后均需经检验员检验合格后做上合格标识后方可进行下部工序。加工后的零部件均按规定进行边缘加工，去除毛刺、焊渣、焊接飞溅物、污垢等，并进行表面检查。4）直螺纹套筒焊接：工厂应根据本工程的焊接特点进行各种焊接工艺评定，合格后编制焊接工艺指导书，焊接完成后即时进行焊缝外观检查和无损探伤。钢骨柱上直螺纹套筒焊接采用气体保护焊接，首先应清楚焊接部位的铁锈，为了确保直螺纹套筒的精度，须有放样工放样划线划出基准轴线和套筒边线，定位后进行点焊连接，需经检验员检验合格后做上合格标识后方可进行下部工序。加工后的零部件均按规定进行边缘加工，去除毛刺、焊渣、焊接飞溅物、污垢等，并进行表面检查。5）组立：组立是在自动组

11、立机上进行，组立前应对翼缘板和腹板去除毛刺、割渣，并应进行矫正，由放样人员划出定位线，待检验合格后才准上组立机进行组立点焊固定。6）焊接：工厂应根据本工程的焊接特点进行各种焊接工艺评定，合格后编制焊接工艺指导书，焊接完成后即时进行焊缝外观检查和无损探伤。7）矫正：矫正工作贯穿钢骨柱制作的整个过程，从下料前到下料、埋弧焊、组装手工焊等均应矫正，确保构件的尺寸、质量、形状满足规范要求。矫正的方法主要有型钢矫正机机械矫正、火焰矫正等。8）端钱：待加工及检验合格后，应采用端头钱进行端头铳平加工，加工时应保证尺寸准确。9）检测：针对于成品构件尺寸、外观、焊缝质量进行检测。10）编号、包装、运输、装卸、堆

12、放：钢骨柱按规定制作完毕检验合格后，应及时分类贴上标识；按编号顺序分开堆放，并加垫铁（垫木），减少变形、磨损。钢骨柱运输时绑扎必须牢固，防止松动。钢构件在运输车上的支点、两端伸出的长度及绑扎方法均能保证构件不产生变形、不损伤涂层且保证运输安全。2、加工制作的重点钢骨柱工程制作主要的难点在于装配精度及焊接变形的控制。对于装配精度,我们采取自动组立与工装夹具来保证；对于焊接变形，采取适当的焊接工艺及加上必要的机械与火工校正。1）制作流程：图524-1制作流程图2)H型钢制作流程图5.2.4-2制作示意图、机加下料，包括切割，刨边等。、翼缘与腹板组立，小直径焊条或焊丝底1道。坡口底层焊道采用焊条手工

13、电弧焊时宜使用不大于Mmm的焊条施焊，底层根部焊道的最小尺寸应适宜，但最大厚度不应超过6mmo打底反面需继续施焊的，必须在反面清根后才能施焊。、组立后的H型构件放在450门式埋弧焊机的胎架上，进行全自动埋弧焊接。、成型后的H型钢放在翼缘矫正机上矫正。3）T型钢制作T型钢制作是由焊接H型钢切割而成，工厂制作时按设计要求尺寸先做成H型钢，然后从腹板中间把H型钢切割成两个T型钢。4）十字型钢骨柱组立、焊接十字型钢骨柱是由一个焊接H钢和两个T型钢组立、焊接而成。十字型钢骨柱的制作采用专用的胎具来保证其尺寸要求，如下图：型钢柱组对焊接胎架图5.2.4-3组装不意图十字型焊接按以下顺序：第一步：正面小直径

14、CO2打底1道，翻转180；第二步：背面焊接至板厚，翻转180。；第三步：正面焊接至板厚。5）矫正H型钢和T型钢采用机械矫正和火焰矫正相结合。十字型矫正使用火焰矫正,矫正时应特别注意对扭曲变形的控制和防止；机械矫正可在H型钢翼缘矫正机上进行，也可以通过H型钢组焊一体机进行操作。1）栓钉将采用自动调节的焊接设备接上合适的电源后焊接，栓钉的焊接需要采用独立的电源供电。2）如果两个或更多栓钉枪在同一电源上使用，采用联动装置保证一次只一把栓钉枪能使用。这样电源就能在一个栓钉焊后再开始下一次焊接。3）焊接电压，电流，时间及栓钉枪焊接参数根据设计要求调到相应状态及相应值。4）每个栓钉都带有一个瓷环来保护电

15、瓠的热量以及稳定电弧。电弧保护瓷环要保持干燥，如果表面有露水和雨水痕迹则应在120。C的干燥器内烘干2小时后再使用。5）焊接栓钉的地方应当无铁锈，灰尘，露水或其它对产生合格焊缝有危害的物质。6）操作时，要待焊缝熔透后才能移去焊钉枪。7）焊后，去掉瓷环，以便于检查。5.2.5钢骨柱现场安装1、安装工艺流程图525-1安装流程图2、地脚螺栓预埋为了保证地脚螺栓的埋设精度，依据平面控制线（基准轴线或中心线等）及标高控制线。埋设钢骨柱地脚螺栓前，为保证锚栓埋设精度制作螺栓固定框就位,再将螺栓固定在锚固框上。地脚螺栓的螺纹保护相当重要，螺纹上要涂黄油并包上油纸。地脚螺栓尺寸允许偏差表5.2.5项目允许偏差支承面标高3.0水平度1/1000地角螺栓（锚栓）螺栓中心偏移5.0预留孔中心偏移10.03、第一节钢骨柱的吊装就位与临时固定1）钢骨柱吊装采用塔吊旋转垂直吊法。起吊钢索根据分节重量经过计算后确定钢丝绳型号，钢骨柱吊点设置在柱顶部，通过专用吊具与焊在柱顶两侧面耳板螺栓相连。钢骨柱起吊时必须垂直，回转时必须具有一定的高度，以免碰撞其它构件。KN图5.2.5-22）钢骨柱在吊装前,在柱身上焊接好爬梯（挂梯）以便于操作人员上下和钢骨柱就位后松钩。3）钢骨柱就位时，首先将钢骨柱底板穿入地脚螺栓，放置在调节好标高的