CN109184213B

CN109184213B - 基于bim放样与三维扫描的钢网架施工工艺

Info

Publication number: CN109184213B
Application number: CN201811287107.3A
Authority: CN
Inventors: 张广鹏; 张涛; 李堂飞; 傅积平; 许海英
Original assignee: Qingdao No 1 Construction Group Co Ltd
Current assignee: Qingdao No 1 Construction Group Co Ltd
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2020-08-28
Anticipated expiration: 2038-10-31
Also published as: CN109184213A

Abstract

本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种基于BIM放样与三维扫描的钢网架施工工艺。其包括以下步骤：（1）确定钢网架BIM模型；（2）建立点坐标数据库；（3）导入BIM放样机器人；（4）BIM放样机器人现场定位测量；（5）钢网架安装；（6）三维扫描仪复测校核；（7）调整、固定。本发明通过从基础的BIM建模开始，至施工现场进行自动放样实际操作，再至三维扫描仪现场测绘得到的实际建造结构信息与模型汇总的数据对比，系统地结合了软硬件的兼容性、实测实量放样精度分析、多专业数据共享、提高测量放样效率。本发明施工精度高，提高了测量工作效率，施工工期短，节约成本，提高经济效益，值得广泛推广应用。

Description

基于BIM放样与三维扫描的钢网架施工工艺

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，特别涉及一种基于BIM放样与三维扫描的钢网架施工工艺。

背景技术

BIM(Building Information Modeling)，又称为建筑信息模型，是一种新型的工程建设行业的计算机应用技术，通过设计、使用建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，在建设项目的策划、设计、施工、运营管理等阶段的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队、施工单位以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。

随着建筑工程技术的进步，钢网架结构越来越多的被应用于工业厂房及大型公共建筑中。对于施工范围广，施工测量控制区域大、面广，施工过程中整体平面布局变化较大的钢网架结构，施工控制网布设的合理性、测量控制点的建立与维护，直接影响整个测量施工的成果。传统的放线测量和安装技术，不论从操作安全性、准确性，还是从进度、成本、质量等方面均已不能满足精度的要求。

针对以上技术难题，亟需一种针对性的技术方法或手段，以协助工程各方更有效的对大型、复杂建设项目的钢网架安装进行精确的参数化设计、控制、协调及管理。

对比文件公告号为CN 102877547 B，公开了一种整体提升高空移动就位的钢网架安装方法，该方法按下述步骤进行：1）确定网架与网架支承结构柱的初始偏移量；2）安装提升支架，在提升支架顶部安装十字梁；3）通过提升倒链提升网架；4）首次提升网架静置12小时；5）再次提升网架到支承结构柱顶部以上；6）减小网架Y轴方向上的初始偏移量；7）减小网架X轴方向上的初始偏移量；8）使网架Y轴方向初始偏移量为0；9）使网架X轴方向初始偏移量为0；10）将网架就位于网架支承结构柱柱顶。

上述方法虽然可以完成网架的安装就位，但是存在钢网架在整体提升过程中由于受牵引力不均匀的影响，钢网架两端易发生提升速度不一致的情况，最终导致安装不精准；使整体吊装的精准性、安全性和施工效率得不到明显改善，只适用平面设置、整体刚度较大网架的安装施工中，但对于对拼装精度高、安装精度高以及安装过程监测精度高，结构复杂，构件数目多且比较大，复杂奇异造型的钢网架的安装不适用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种高效精准，节约施工成本，施工工期短，经济效益高的基于BIM放样与三维扫描的钢网架施工工艺。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：基于BIM放样与三维扫描的钢网架施工工艺，包括以下步骤：

（1）、确定钢网架BIM模型：

将钢网架模型按排布原则、净空要求以及深化标准进行优化，确定钢网架BIM模型；

（2）、建立点坐标数据库：

根据平面定位和高程数据在钢网架BIM模型中设置现场需放样的坐标点作为基准点，再将各区域点位进行数据处理，最后生成若干数据点，最终若干数据点形成点坐标数据库；

（3）、导入BIM放样机器人：

A、根据选中的基准点作为放样点，选择要放样的点位，并将所有的放样点导入BIM放样机器人的手持终端的Trimble Field Link软件中；

B、通过对基准点聚焦计算出BIM放样机器人在空间的位置及与放样点的距离，即确定BIM放样机器人架设位置；

（4）、BIM放样机器人现场定位测量：

BIM放样机器人现场测量步骤：

A、BIM放样机器人内置跟踪器的自动锁定发射器发射红外激光；

B、BIM放样机器人内置的四个象限的探测器通过BIM放样机器人发射的红外激光经过反射棱镜反射的反射光探测出目标反射棱镜的位移；

C、BIM放样机器人指挥磁驱系统实现快速照准和跟踪反射棱镜的位移；

D、跟踪完成后即可在BIM放样机器人的手持终端输入将要放样的点位；

E、Trimble Field Link软件中实时显示并提示所处BIM模型的位置及偏移量数据，并提示精确定位控制点和放样点,根据提示进行现场标定定位控制点和放样点。

（5）、钢网架安装：

A、根据定位控制点和放样点进行选择临时支点，选择临时支点后，将钢网架第一跨间的支座安装就位，对好柱顶轴线、中心线、标高；

B、安装钢网架的下弦平面网络，依据BIM放样机器人检查网架、网格位置，可通过调整临时支点的高低位置来控制网架的相对标高；

C、安装钢网架的上弦倒三角网络和下弦正三角网络，在安装下弦正三角网络时通过逐一定位螺栓球节点来消除由于测设累积带来的误差;

（6）、三维扫描仪复测校核：

A、三维扫描仪进行外业扫描获取点云数据，用点云数据进行逆向建模；钢网架安装过程中，首先确定构件受控制的标志点，在通过三维激光扫描仪进行外业扫描时，对标志点做特殊标记，作为特征点，以便于三维扫描仪更准确获取该点；

B、Realworks软件数据处理，依次将钢网架所需安装的构件扫描模型按照关键点坐标所在坐标系导入软件中，用三维扫描形成的点云模型通过相关软件的拼接、拟合以及降噪处理，形成所需要构件的数字模型；

C、将现场测绘得到的实际建造结构信息与模型汇总的数据对比，得出每两个构件连接部位的偏差值，对偏差进行分析，并考察偏差是否在允许范围内，完成BIM信息交互与专业数据共享；

（7）、调整、固定：

若偏差值超出钢网架安装规范的要求，根据偏差对构件位置进行调整，直至满足钢网架安装规范的要求，调整完成后对构件进行重新固定。

进一步的，所述步骤（2）中所述基准点的数量为2个以上，所述各区域点位包括钢网架BIM模型坐标点位、钢网架BIM模型螺栓球坐标点位以及钢网架BIM模型钢管杆件坐标点位。

进一步的，所有点的测绘精度从厘米级缩小至毫米级，以保证施工环节的精度。

进一步的，还包括对放样点复测校核步骤，具体为依据BIM放样机器人获得的放样点的位置和距离，对红外激光所及区域逐一瞄点定位，放样完成后，选取复杂区域进行放样点复测校核并出具复测校核报告。

进一步的，所述复测校核报告包括放样点报告和放样点偏差报告。

本发明基于BIM放样与三维扫描的钢网架施工工艺的有益效果是：使用软件搭配BIM放样机器人，简化施工现场精确定位BIM坐标的过程、将BIM模型的设计意图与真实世界链接、实现了工程数据从设计到施工的无缝对接。与现场实体安装相比，运用BIM技术进行测设除前期一次性设备投入外，在安装过程中不再需要其他投入，对场地，起重设备无要求，无需大量操作人员，极大减少安装时间，对缩短工期，提高构件质量，减少人工投入等方面有着极大的经济效益。本发明施工作业高效、精准，节省测量、节约成本，提高经济效益。

附图说明

图1为本发明的工艺流程框图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，基于BIM放样与三维扫描的钢网架施工工艺，包括以下步骤：

（1）、确定钢网架BIM模型：

将钢网架模型按排布原则、净空要求以及深化标准进行优化，专业工程师及设计单位共同审核后确定钢网架BIM模型。

（2）、建立点坐标数据库：

根据平面定位和高程数据在钢网架BIM模型中设置现场需放样的坐标点作为基准点，基准点的数量为2个以上。再将各区域点位进行数据处理，所述各区域点位包括钢网架BIM模型坐标点位、钢网架BIM模型螺栓球坐标点位以及钢网架BIM模型钢管杆件坐标点位。最后生成若干数据点，最终若干数据点形成点坐标数据库。

（3）、导入BIM放样机器人：

A、根据选中的基准点作为放样点，选择要放样的点位，并将所有的放样点导入BIM放样机器人的手持终端的Trimble Field Link软件中。

B、通过对基准点聚焦计算出BIM放样机器人在空间的位置及与放样点的距离，即确定BIM放样机器人架设位置。

（4）、BIM放样机器人现场定位测量：

BIM放样机器人现场测量步骤：

（5）、钢网架安装：

A、根据定位控制点和放样点进行选择临时支点，选择临时支点后，将钢网架第一跨间的支座安装就位，对好柱顶轴线、中心线、标高。

B、安装钢网架的下弦平面网络，依据BIM放样机器人检查网架、网格位置，可通过调整临时支点的高低位置来控制网架的相对标高。

C、安装钢网架的上弦倒三角网络和下弦正三角网络，在安装下弦正三角网络时通过逐一定位螺栓球节点来消除由于测设累积带来的误差，以达到高精度的要求。

（6）、三维扫描仪复测校核：

A、三维扫描仪进行外业扫描获取点云数据，用点云数据进行逆向建模；钢网架安装过程中，首先确定构件受控制的标志点，在通过三维激光扫描仪进行外业扫描时，对标志点做特殊标记，作为特征点，以便于三维扫描仪更准确获取该点。

B、Realworks软件数据处理，依次将钢网架所需安装的构件扫描模型按照关键点坐标所在坐标系导入软件中，用三维扫描形成的点云模型通过相关软件的拼接、拟合以及降噪处理，形成所需要构件的数字模型。

（7）、调整、固定：

还包括对放样点复测校核步骤，具体为依据BIM放样机器人获得的放样点的位置和距离，对红外激光所及区域逐一瞄点定位，放样完成后，选取复杂区域进行放样点复测校核并出具复测校核报告，所述复测校核报告包括放样点报告和放样点偏差报告。

所有点的测绘精度从厘米级缩小至毫米级，以保证施工环节的精度。

本发明中质量控制措施：

钢网架结构安装的允许偏差（mm）

表1 钢网架安装允许偏差表

本发明从基础的BIM建模开始，至施工现场进行自动放样实际操作，再至三维扫描仪现场测绘得到的实际建造结构信息与模型汇总的数据对比，系统地结合了软硬件的兼容性、实测实量放样精度分析、多专业数据共享、提高测量放样效率等方面。通过BIM放样机器人、三维扫描仪与BIM模型结合，对钢网架空间精密放样定位、异形结构校核等测绘领域进行实践，确保了施工精度，提高了测量工作效率，优化了BIM模型。

本发明适用于大型工业厂房或大跨度公共建筑钢结构节点三维空间定位测量，尤其适用于对拼装精度控制、安装精度控制以及安装过程监测精度要求高，结构复杂，构件数目多且比较大，复杂奇异的造型。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种基于BIM放样与三维扫描的钢网架施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、确定钢网架BIM模型：

(2)、建立点坐标数据库：

(3)、导入BIM放样机器人：

(4)、BIM放样机器人现场定位测量：

E、Trimble Field Link软件中实时显示并提示所处BIM模型的位置及偏移量数据，并提示精确定位控制点和放样点,根据提示进行现场标定定位控制点和放样点；

(5)、钢网架安装：

B、安装钢网架的下弦平面网络，依据BIM放样机器人检查网架、网格位置，通过调整临时支点的高低位置来控制网架的相对标高；

C、安装钢网架的上弦倒三角网络和下弦正三角网络，在安装下弦正三角网络时通过逐一定位螺栓球节点来消除由于测设累积带来的误差；

(6)、三维扫描仪复测校核：

A、三维扫描仪进行外业扫描获取点云数据，用点云数据进行逆向建模；钢网架安装过程中，首先确定构件受控制的标志点，在通过三维激光扫描仪进行外业扫描时，对标志点做特殊标记，作为特征点，以便于三维扫描仪更准确获取该标志点；

C、将现场测绘得到的实际建造结构信息与模型汇总的数据对比，得出每两个构件连接部位的偏差值，对偏差进行分析，并考察偏差是否在允许范围内；

(7)、调整、固定：

2.根据权利要求1所述的基于BIM放样与三维扫描的钢网架施工工艺，其特征是：所述步骤(2)中所述基准点的数量为2个以上，所述各区域点位包括钢网架BIM模型坐标点位、钢网架BIM模型螺栓球坐标点位以及钢网架BIM模型钢管杆件坐标点位。

3.根据权利要求1或2所述的基于BIM放样与三维扫描的钢网架施工工艺，其特征是：所有点的测绘精度从厘米级缩小至毫米级，以保证施工环节的精度。

4.根据权利要求1所述的基于BIM放样与三维扫描的钢网架施工工艺，其特征是：还包括对放样点复测校核步骤，具体为依据BIM放样机器人获得的放样点的位置和距离，对红外激光所及区域逐一瞄点定位，放样完成后，选取复杂区域进行放样点复测校核并出具复测校核报告。

5.根据权利要求4所述的基于BIM放样与三维扫描的钢网架施工工艺，其特征是：所述复测校核报告包括放样点报告和放样点偏差报告。