1. 概述

隨著社會不斷發(fā)展，越來越多的異形建筑出現(xiàn)在人們的視野中。以異形鋼結(jié)構(gòu)為依托的鋁板加幕墻的設(shè)計方案也越來越受到設(shè)計師與業(yè)主的喜愛。

放一張異形建筑圖

然而異形結(jié)構(gòu)也往往在設(shè)計、施工、放樣、下料、安裝等階段考驗著相關(guān)行業(yè)的從業(yè)者。傳統(tǒng)全站儀測量的方發(fā)很難全面精確的將鋼結(jié)構(gòu)整體現(xiàn)狀測量出來，這是就需要用到三維激光掃描技術(shù)出場了。

2. 什么是三維激光掃描技術(shù)

三維激光掃描技術(shù)又稱“實景復(fù)制技術(shù)”，激光發(fā)射器通過發(fā)射激光直射斜45°棱鏡中心，棱鏡會在作業(yè)過程中高速旋轉(zhuǎn)，這樣就形成了一個豎向的圓形掃描帶。在作業(yè)過程中機身會以與棱鏡中心點同軸的軸心作180°旋轉(zhuǎn)，從而形成水平方向的360°的掃描帶。棱鏡與機身同時協(xié)作即可將以三維掃描儀本身為中心的球形范圍內(nèi)的事物掃描形成點云數(shù)據(jù)。即用點陣的形式表示被掃描物體的表面，獲得與真實事物1：1的尺寸信息、灰度值、反射強度與每個點的三維坐標(biāo)信息，開啟彩色三維掃描更可獲得被測物體表面的色彩與紋理等信息度。

三維掃描技術(shù)正被廣泛應(yīng)用于建筑、測繪、文化遺產(chǎn)保護、船舶、司法鑒定、娛樂影視等各大領(lǐng)域。

滬敖在此類案例中，一般使用Trimble 架站式三維激光掃描儀或是Faro地面三維激光掃描儀進行外業(yè)掃描工作。

3. 異形鋼結(jié)構(gòu)測繪的難點

一個完整的異形鋼結(jié)構(gòu)由一定數(shù)量的鋼結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，這些單元往往由長短不一的鋼管組裝焊接而成。若干鋼構(gòu)單元組成的分段會在地面預(yù)先焊接，再進行加載后進行吊裝焊接。在預(yù)拼裝、焊接、吊裝過程中人工干涉不可精確控制，鋼結(jié)構(gòu)卸載之后也會發(fā)生沉降與形變，所以ZZ產(chǎn)品與設(shè)計的理論模型會有誤差。

傳統(tǒng)的測繪方法是采用全站儀進行特征點的三維坐標(biāo)測量，其缺陷在于只能一次測一點，再加圓管會造成全站儀飛點，既測不全面而且效率低下。

4. 案例解析

本案例是某省會城市某區(qū)的大劇院建設(shè)項目，由鋼結(jié)構(gòu)承載的鋁板加幕墻而形成的網(wǎng)殼將會包住建筑的土建主體。

本案例中，滬敖的技術(shù)工程師通過使用FARO三維激光掃描儀，僅用時一天就完成了項目南側(cè)鋼結(jié)構(gòu)的外業(yè)三維掃描測量。通過后期處理獲得鋼結(jié)構(gòu)的點云數(shù)據(jù)。再通過現(xiàn)場設(shè)置的標(biāo)靶將點云的坐標(biāo)系與設(shè)計模型的坐標(biāo)系進行了配準(zhǔn)。

輸出點云文件可直接導(dǎo)入相關(guān)的軟件，即可與設(shè)計模型同坐標(biāo)對比分析。通過鋼結(jié)構(gòu)與點云的對比分析、鋁板完成面與點云的對碰撞檢測，設(shè)計師可以根據(jù)誤差實際情況指導(dǎo)后期鋁板與幕墻玻璃的安裝與材料下單。

5. 展望

隨著社會的快速發(fā)展，許多超高層建筑，性建筑崛地而起，而這些建筑特點多傾向于超高層及異形。

傳統(tǒng)的測量方式面對這些建筑有精度低，效率低，難度大的缺點，而三維激光掃描技術(shù)可以彌補這些缺陷，相對于傳統(tǒng)測量有較大的優(yōu)勢。

例如本案例中，我們運用三維激光掃描技術(shù)，可以很好的解決異形鋼結(jié)構(gòu)在安裝過程中產(chǎn)生的誤差導(dǎo)致的工期延誤、材料浪費等問題。

而三維激光掃描技術(shù)憑借其測量的精確性、高效性、全面性和良好的數(shù)據(jù)互通性，在工程建設(shè)中發(fā)揮越來越重要的作用，例如:

1、施工現(xiàn)場規(guī)劃

通過三維激光掃描技術(shù)，可以實時獲取建筑施工現(xiàn)場實際情況，把點云數(shù)據(jù)與設(shè)計圖紙（BIM模型）連接起來，即時指導(dǎo)場地管理，施工組織規(guī)劃，物流進場計劃，施工進度計劃等。

2、鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)與施工

利用三維激光掃描技術(shù)，可以對建筑中很多巨型桁架，不規(guī)則彎管，或者更加復(fù)雜的異形鋼構(gòu)件分別進行掃描，然后再進行在計算機里進行預(yù)拼裝，預(yù)拼裝合格，再把鋼構(gòu)件運到施工現(xiàn)場進行真正的焊接與吊裝。

3、機電管線設(shè)計與更新

3D掃描+BIM技術(shù)相結(jié)合，以現(xiàn)場實際情況為基礎(chǔ)進行機電管線的深化設(shè)計，徹底消除管線的硬碰撞、軟碰撞問題，減少在施工階段可能存在的返工的可能性，利用碰撞優(yōu)化后的三維管線方案，進行施工交底、施工模擬，保證施工進度。

4、墻面、地面平整度檢測

通過三維掃描技術(shù)采集建筑施工過程中墻面平整度、地面平整度等施工質(zhì)量重要檢測的指標(biāo)，進行快速檢查并形成的質(zhì)量檢查文件便于對項目進行管理。

5、逆向建模存檔

通過三維激光掃描儀進行快速掃描和逆向建模，對于沒有完整的竣工圖紙/模型的老舊建筑，可以快速通過軟件生成模型實例。

6、竣工模型的驗證

施工單位以點云文件為基礎(chǔ)來修改竣工模型，對于每個模型修改部分，承包方需要明確每一個模型變更的點云依據(jù)，并有相應(yīng)存檔文件。監(jiān)理單位可以直接拿施工單位的點云數(shù)據(jù)，抽樣考核驗收。

7、機電虛擬安裝

隨著BIM技術(shù)的深入應(yīng)用，對于復(fù)雜的的機電空間我們習(xí)慣應(yīng)用預(yù)制加工來減少現(xiàn)場安裝時間，但是前期粗放式施工和經(jīng)常性的設(shè)計變更，往往會給我們帶來一些麻煩，我們可以通過實景復(fù)制技術(shù)快速采集，并依據(jù)現(xiàn)場的真實數(shù)據(jù)進行預(yù)制加工的設(shè)計和安裝，可以大大減少人員成本并且提高施工進度。

8、建筑裝飾設(shè)計依據(jù)

機電專業(yè)和裝飾行業(yè)進入施工現(xiàn)場首先進行的DY件事就是建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)合，隨著BIM技術(shù)的成熟，可以通過三維激光掃瞄技術(shù)快速進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)復(fù)合。把設(shè)計模型導(dǎo)入到點云處理軟件里，也可以把點云導(dǎo)入到設(shè)計軟件里進行對比分析，為下一步的設(shè)計施工提供良好的數(shù)據(jù)支撐。