BIM技术提高钢结构大型预埋件施工合格率冯敬涛QC小组

1/1BIM技术提高钢结构大型预埋件施工合格率冯敬涛QC小组目录

一、课题简介

二、小组概况

三、选题理由（选择课题）

四、现状调查

五、活动目标确定（设定目标）

六、原因分析（分析原因）

七、要因确认（确定主要原因）

八、对策制定（制订对策）

九、对策实施（按对策实施）

十、效果检查（检查效果）

十一、效益分析

十二、成果巩固（制定巩固措施）

十三、活动体会及今后打算（总结和下一步打算）

利用BIM技术提高钢结构大型预埋件施工合格率河南省第一建筑工程集团有限责任公司许昌市科普教育基地

项目冯敬涛QC小组

一、课题简介

许昌市科普教育基地工程位于许昌市青梅路以东，南海路以南，竹林路以西，科技广场以北，建成后将是许昌市一座标志性建筑。本工程由地下车库、地上青少年宫、科技馆、海洋馆组成，其中地上三馆采用钢结构和金属穿孔板相互连接，建筑总面积约7.2万平方米，建筑结构类型为框架结构，地下一层，地上三层。

本工程钢结构坐落于主体框架结构上，钢结构形式为空间异形，结构形式复杂，且全部为通过预埋件与土建主体结构相连。因此钢结构大型预埋件必须同主体框架结构同步施工，否则，无法保证预埋件安装合格率。通过对设计图纸分析统计，本工程预埋件数量大、种类多；加工质量、安装位置精度极高；加工制作和安装存在很大难度，且预埋件施工质量直接影响后续钢结构的安装及土建主体的施工。

工程参见单位如下表所示：

建设单位许昌市政府投资项目代建制管理办公室

勘测单位河南大地工程勘察有限公司

设计单位华东建筑设计研究院有限公司

监理单位河南宏业工程咨询管理有限责任公司

施工总承包河南省第一建筑工程集团有限责任公司

制表人：丁雨龙时间：2023年5月1日

目录

一、课题简介

二、小组概况

三、选题理由（选择课题）

四、现状调查

五、活动目标确定（设定目标）

六、原因分析（分析原因）

七、要因确认（确定主要原因）

八、对策制定（制订对策）

九、对策实施（按对策实施）

十、效果检查（检查效果）

十一、效益分析

十二、成果巩固（制定巩固措施）

十三、活动体会及今后打算（总结和下一步打算）

二、小组概况

项目部在以往的工程施工中，积极开展过质量管理活动，成立过QC小组，因此有很大的QC小组管理经验，且通过此次开展QC小组活动，相信项目部的质量管理水平会“更上一层楼”。

为推动中原建筑业的高水平发展，为了追求高质量的工程，为了回馈回报社会，本工程管理决策者通过激发广大员工的积极性和高品质质量意识，于2023年5月在集团公司注册登记成立了本QC小组，小组的目标定位“筑百年精品、留后世口碑”。

小组活动安排：2023年5月，小组组建；2023年5月至6月计划阶段（Plan）；2023年6月至11月实施阶段（Do）、检查阶段（Check）；2023年11月整理阶段（Action）。小组成员平均年龄31.9岁。

小组成员概况表

小组名称河南省第一建筑工程集团有限责任公司冯敬涛QC小组

小组类型现场型成立时间2023.5

注册时间2023.5注册编号HNYJQC20230501课题名称利用BIM技术提高钢结构大型预埋件施工合格率

活动时间2023.5～2023.11活动频次2次/周

TQC教育学时平均72小时出勤率100%

制表人：丁雨龙时间：2023年5月5日

QC小组成员一览表

序号姓名性别职称年龄文化程度小组职务组内分工

1冯敬涛男教授级高工45博士组长全面指挥、决

策

2张现伟男工程师37本科副组长组织策划

3冯昭男工程师3

4研究生副组长技术总负责

4周屹女工程师33研究生组员经济分析

5何晓茗女工程师31研究生组员组织协调

6司涛杰男助理工程师29研究生组员措施实施

7冯小龙男技术员27专科组员质量控制

8王旭男技术员27专科组员测量检测

9李鹏飞男技术员30本科组员质量检查

10丁雨龙男技术员26专科组员成果整理

备注：

制表人：丁雨龙时间：2023年5月5日

三、选题理由

本小组选定课题为“利用BIM技术提高钢结构大型预埋件施工合格率”，选题理由有以下几条：

（1）国家住建部有关政策文件：“建质[2023]67号”、“建市[2023]92号”、“建质函[2023]159号”等文件规定，关于推进建筑信息模型（BIM）应用的重要意义。我公司积极响应国家号召，推进先进技术应用，自主学习BIM技术，将BIM技术应用于实际工程。

（2）工程施工要求：本工程预埋件数量大、种类多。经统计预

埋件图纸共有399件，11种规格，预埋件最大单重约0.74吨。经市场调研，无成品预埋件选用，只能通过工厂加工订制，加工质量要求高。且预埋件的安装直接影响后续的混凝土浇筑。

（3）预埋件安装要求：预埋件安装位置精度要求高，且混凝土框架柱钢筋密集。加工制作和安装精度控制都存在很大的难度，并且需要其他工种的配合。

（4）后续钢结构施工要求：钢结构外形为空间异形结构，形式复杂，墙面钢结构通过预埋件“悬挑”于主体结构柱上。预埋件安装质量的好坏直接影响钢结构的安装精度，所以要求预埋件施工质量达到一级标准，保证措施必须严密。

（5）公司、业主、设计、及监理一致要求预埋件安装质量全数达标。中原地区空间异形钢结构工程不多，且本工程建筑形式独特，将西方经典美学与中国传统美学完美结合，而钢结构大型预埋件的施工安装恰是建筑外形实现的关键工序。

（6）本工程是政府投资项目，为市重点工程。建筑设计方案是由市民参与，通过网络投票等方法在众多建筑竞标方案中选定的，自开工伊始就备受许昌市人民高度关注。

（7）项目重要性：本工程立足创优质工程，服务许昌市人民,为中原建筑增砖添瓦，推动中原地区建筑发展，质量目标要求高。

结论：鉴于上述选题的背景情况，本小组选定课题为“利用BIM技术提高钢结构大型预埋件施工合格率”，且很大实现上述目标。

四、现状调查

为确保本课题的开展必要性和技术上确实具有很大的难度，我们小组成员结合工程情况，将本项目当前施工阶段的难点、关键点进行分析、研讨、对比，如下表所示：

序号项目名称重要性难度系数经济性紧迫性综合得分

1钢结构大型预埋件

的安装施工

☆☆△☆18

2高大支模系统的安

装

☆△☆□14

3高大混凝土梁的施

工控制

☆△□△12

4建筑大台阶几何尺

寸控制

△△△□10

注：☆5分△3分□1分，满分20分。

制表人：丁雨龙时间：2023年5月10日经分析，钢结构大型预埋件施工质量要求要达到一级标准，不可后置埋设，且对上述关键项目进行分析对比，确定钢结构大型预埋件的安装是迫切需要控制的项目。

本工程预埋件市场无成品，必须要工厂订制加工，这需要很大的周期，项目主体一层就存在预埋件的安装。如预埋件施工不到位，会影响钢筋工、木工、架子工、混凝土工等不同工种的作业，进而严重影响项目的进度和工期。

随着行业BIM技术的不断发展、成熟，为了积极响应国家政策号召，也为了推动中原建筑业BIM技术的广泛应用，经项目部及全体QC小组成员的探讨研究，本次课题开展决定引用BIM技术指导预埋

件的施工。

QC小组全体成员与项目部其他相关成员共同对许昌市及周边城市有大型预埋件的公共建筑工程有针对性的进行质量调查，调查情况如下表所示：

序号子项目频数（点）频率（%）累计频率（%）

A中心位移3639.139.1

B与混凝土面的平整偏差2527.266.3

C标高偏差1819.685.9

D水平或垂直偏差77.693.5

E外观质量44.397.8

F其他22.2100

合计92100-制表人：丁雨龙统计人：王旭时间：2023年05月20日根据以上调查信息进行统计分析，制作预埋件的质量问题排列图，如下图所示：

预埋件质量问题排列图

制表人：丁雨龙统计人：王旭时间：2023年5月21日由排列图可以看出，影响预埋件施工质量问题的关键因素为：中心位移、与混凝土面的平整偏差、标高偏差。

五、活动目标确定

依据上述类似项目分析统计，确保本项目避免上述质量问题的发生，使本项目预埋件施工质量达标，符合设计要求，且保证预埋件施工质量符合国家验收规范要求，合格率控制在95%以上。

目标可行性分析：

（1）公司有BIM工作中心，项目部有BIM技术部，在之前项目中某些分部工程已使用BIM技术，有很大的BIM技术工作经验；

（2）与省内几所知名高校建立战略合作关系，对工程中的一些实际难题的解决具有知识、技术储备；

（3）技术上对于预埋件施工过程可能存在的风险分析进行过评估，能做到事前控制，且制定了突发问题的应急方案；

（4）QC小组成员具有丰富的操作经验和较高的管理水平，并且具有很大科研能力。

（5）公司安排了新技术应用专项资金，专款专用，资金有保障。

结论：经全体小组成员的认真讨论，一致认为只要大家齐心协力，认真钻研学习，很大能够实现课题目标。

六、原因分析

经过小组成员对设计图纸和现场进行研究、分析、归纳，从中找出影响钢结构大型预埋件施工质量的19个因素。因果图如下：

原因分析图

制表人：丁雨龙时间：2023年5月21日

七、要因确认

经过小组成员对工程现场、图纸、检测方法、测量数据、及设备等因素进行分析，进行要因的确认。分析情况如下表：

序号末端因

素

确认内容

确认

方法

确认标准责任人结果

计划完

成时间

1安装队

伍专业

水平不

足

安装队伍是

否专业，是

否对相关工

艺了解熟

悉。是否都

进行岗前教

育

考核

分析

岗位培训

考核，合

格率100%

张现伟非要因

2023.5

.21

2检查力

度不够

测量员、质

检员是否对

测量

检查

现场通数

检查，真

何晓茗非要因

2023.5

.21

现场完全检查，且记录是否完善。实完善记录测量结

果

3责任落

实不到

位

相关人员是

否落实各项

内容

现场

检查

检查合格

率100%。

冯昭非要因

2023.5

.22

4技术交

底不彻

底

确认现场是

否完全掌握

技术交底

业务

考核

确保每个

人掌握预

埋件安装

及控制技

术

司涛杰要因

2023.5

.22

5钢板进

场验收

控制不

严

钢材合格

证、钢材试

验报告及成

品钢板截面

参数

检测

复查

保证进场

锚板合格

率100%，

未达标不

得进入施

工现场

冯小龙非要因

2023.5

.21

6下料不

准确

下料单计算

复核

复核

验算

验算完

毕，准确

无误后方

可作为技

术指导文

件

司涛杰非要因

2023.5

.20

7锥形孔

太大

测量锥形孔

内外径，塞

焊探伤

测量、

探伤

确保内外

孔径误差

＜1mm，探

伤合格率

100%

冯小龙非要因

2023.5

.21

8加工器检查设备和现场检查器具王旭非要因2023.5

具性能

差

相关证书检查合格证.21

9焊机性

能差

等条件焊接

试验检查

现场

检查

现场确认

焊机性能

稳定

王旭非要因

2023.5

.21

10机械保

管包养

不到位

机械保管保

养记录

定期

检查

保管保养

记录完善

王旭非要因

2023.5

.21

11

施工方

案不够

深入、不

详细、针

对性不

高

预埋件专项

方案的完善

深化

分析

完善预埋

件施工专

项方案，

且经总监

审核认可

冯昭要因

2023.5

.21

12图纸设

计有误

深化图纸，

确认图纸能

否直接指导

施工

深化

图纸

确保图纸

无误能指

导施工

张现伟要因

2023.5

.21

13操作方

法不当

工人是否按

方案、作业

指导书作业

现场

检查

工人作业

能按照规

范、方案

实施

司涛杰非要因

2023.5

.21

14焊接过

程控制

不严

夹渣、气孔、

咬边、焊缝

高度、焊接

变形等

检查

分析

焊接后锚

板平整度

＜

L/1000，

塞焊完毕

保证塞焊

质量达标

李鹏飞非要因

2023.5

.21

15未合理

安排各

工种作

业先后

顺序

交叉作业影

响

现场

检查

各工序合

理安排，

不同工种

作业互不

影响

李鹏飞非要因

2023.5

.21

16钢筋位

置影响

预埋件

安装

钢筋与锚筋

碰撞检查

深化

图纸

确定碰撞

尺寸，对

钢筋做出

调整，保

证预埋件

定位准确

冯昭要因

2023.5

.21

17测量控

制不当

测量控制精

度

检查

分析

测量控制

精度要求

达到规范

要求

冯昭非要因

2023.5

.21

18测量工

具有误

差

测量工具精

度

鉴定

检测

计量工具

鉴定证书

王旭非要因

2023.5

.21

19焊工技

能水平

不够

焊工证件及

等条件焊接

样本

现场

检查、

考核

焊工持证

上岗、焊

接样本符

合验收规

范要求

李鹏飞非要因

2023.5

.21

制表人：丁雨龙时间：2023年5月23日结论：根据上表分析，经过小组充分讨论，最终确定影响预埋件施工质量的关键因素有四条，分别为：技术交底不彻底；施工方案不够深入、不详细、针对性不高；图纸设计有误；钢筋位置影响预埋件安装。

八、对策制定

针对上述影响预埋件安装质量的各要因，并经过分析论证，小组成员决定采用BIM技术进行图纸深化及指导预埋件的安装。利用BIM技术进行图纸分析，三维放样，方案交底等。

对策制定表

序号要因对策目标措施地点时

间

责

任

人

1技术

交底

不彻

底

可视化技

术交底文

件，施工过

程关键点

进行详细

交底。

保证每个

作业人员

都能明白

安装过程

关键点。

现场考核

合格率

100%。

1、细化交底

文件；

2、组织相关

人员进行培训

学习；

3、培训后进

行考核；

4、针对特殊

的节点、部位

进行单独交

底。

现场、

会议室

201

5.5

.30

张

现

伟

2施工

方案

不够

深入，

不详

细、针

深化预埋

件图纸，针

对不同型

号、位置的

预埋件进

行计算机

模拟施工。

深化方案，

使方案能

更全面、直

观反映工

程实际问

题

1、运用BIM技

术建立土建结

构模型；

2、运用BIM技

术对每一种规

格预埋件进行

三维放样，建

立预埋件空间

技术部

201

5.5

.30

司

涛

杰

对性不高模型；

3、针对特殊部位节点单独进行深化。

3钢筋

位置

影响

预埋

件安

装

可视化钢

筋和锚筋

的空间几

何位置，事

前控制锚

筋和钢筋

的问题。

在计算机

中模拟钢

筋空间几

何位置，将

影响安装

的钢筋碰

撞问题进

行消除。

1、深化柱筋、

箍筋及预埋件

三维模型；

2、特制钢筋

定位卡；

3、安装特制

定位卡。

技术

部、现

场

201

5.5

.30

司

涛

杰

4图纸

设计

有误

深化设计

图纸，建立

预埋件空

间模型

保证预埋

件空间模

型正确，深

度挖掘图

纸信息

1、附加预埋

件空间模型与

土建结构模

型；

2、将问题反

馈给设计院，

由设计院形成

可指导施工的

变更图纸。

技术部

201

5.5

.30

冯

昭

制表人：丁雨龙时间：2023年6月3日

九、实施对策

为重点控制预埋件施工安装的关键点，QC小组成员与项目部管理人员、各安装队伍对目标进行逐条实施，并且每条要因对策都落实至个人负责。

对策实施一：可视化技术交底文件，施工过程关键点进行详细交

底。

（1）细化交底文件

由技术总工负责，进行预埋件BIM模型的建立。将模型进行平面截取和动画制作。将截取的模型作为技术交底文件内容。

在具体施工前，召集安装队伍进行安装视频演练培训。培训过程中随机抽查安装队伍进行安装过程控制问答。培训后进行考核，考核达标的安装队员参与预埋件安装施工。安装队伍严格按照技术交底文件进行施工。

（2）针对特殊部位预埋件单独进行深化；

BIM模型搭设完毕后，安排专职技术员随着主体进度进行跟踪检查。提前安排后续预埋件施工顺序和应注意的问题。针对施工方案撰写时疏忽部位及时完善交底文件；现场实际情况复杂的部位进行单独三维放样、重点交底。

通过专职技术员的努力，规避了3处危险源部位安装的安全风险和4处现场安装与设计冲突的部位。取得了良好的效果，保证预埋件安装的施工质量和进度。

实施对策二：深化预埋件图纸，针对不同型号、位置的预埋件进

行计算机模拟施工。

（1）对每种规格预埋件进行三维放样，如下图所示：

（2）运用BIM技术对每一种规格预埋件进行三维放样，建立预埋件空间模型：

（3）运用BIM技术建立土建结构模型，进行预埋件检查，针对不同位置、不同型号等制定单独的安装方案与措施，保证预埋件安装的质量。

实施对策三：可视化钢筋和锚筋的空间几何位置，事前控制锚筋和钢筋的问题。

通通过三维钢筋放样，发现柱筋位置影响预埋件锚筋安装，且箍筋与锚筋碰撞，因此在柱脚部位特制定位筋，将预埋件锚筋上部空间预留出来，避免锚筋和钢筋碰撞影响安装质量。定位筋安装牢固后，开始绑扎箍筋，待预埋件安装完毕后，将特制定位筋拆除。保证混凝土浇筑时，柱脚底部无漏筋问题。项目中特殊定位筋设置如下图所示：

定位筋安装示意图

实施对策四：深化设计图纸，建立BIM模型。

依据预埋件设计图纸，建立预埋件BIM模型。模型经过土建工程师、钢结构工程师及相关专家审核，确认符合国家规范及设计要求。

附加预埋件空间模型与土建结构模型，进行预埋件碰撞统计。将图纸中错、漏、碰、缺等问题及时进行反馈，并对图纸中的问题提出合理化建议。第一时间反馈给监理、甲方进行复核，并将问题反馈给设计院。图纸经修正无误后，指导施工并进行预埋件安装。

举例如下：

如图所示，预埋件设计标高为17.650m、11.425m，埋件高度为0.850m，埋件高度范围为16.800～17.650m、10.575～11.425m，土建结构梁顶标高为17.400m、11.600m。因此，此部位预埋件将土建结构梁隔断，无法施工。

经优化分析，设计院将预埋件标高改为20.225m、16.225m，避免了预埋件隔断混凝土梁的问题，施工得到保证，安装质量也便于控制。

图纸设计统一标高相邻预埋件存在锚筋碰撞的问题，经与设计沟通协商，将碰撞的预埋件的锚固方式进行改进，且将相邻预埋件的标高进行调整，避免同一柱子相邻埋件锚筋碰撞。依据深化设计图纸施工，如图所示。

原设计锚筋碰撞经优化后，锚筋不碰撞

十、效果检查

1、质量检查结果

通过以上对策的实施，小组成员于2023年10月10日～20日，对已完工的预埋件进行了质量检查，全部合格。

序号项目名称检查点数合格点数合格率（%）

1中心位移37136799

2与混凝土面的平整偏差37136598

3标高偏差37135395

4水平或垂直偏差37136697

5其他37135896

测量：王旭制表人：丁雨龙间：2023年11月25日经甲方技术人员再次复查，达到国家质量验收规范要求，达到预

期目标！

活动前后对此柱状图

制表人：丁雨龙间：2023年11月25日

十一、效益分析

（1）经济效益

通过本次QC小组活动，优化预埋件图纸及方案。按照传统施工方法，必将产生碰撞问题，继而影响工期和成本，也相应的影响预埋件埋设的质量。通过本次课题的开展，使得预埋件安装施工一次成优，且优化钢结构大型预埋件施工图纸，由原设计预埋件件数399件减少到371件，直接节约经济成本：28件×985元/件=27580元，节约人工成本：28件×515元/件=14420元，节约机械租赁成本：19天×200元/天=3800元。共计节约成本45800元。

同时，按照项目进度计划计算，节约工期19天，且未给其他工种造成影响，使项目进度得到保障。

（2）社会效益

通过本次QC小组活动，钢结构大型预埋