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(jì)方案也越來越受到設(shè)計(jì)師與業(yè)主的喜愛。

然而異形結(jié)構(gòu)也往往在設(shè)計(jì)、施工、放樣、下料、安裝等階段考驗(yàn)著相關(guān)行業(yè)的從業(yè)者。傳統(tǒng)全站儀測量的方發(fā)很難準(zhǔn)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。

什么是三維激光掃描技術(shù)

三維激光掃描技術(shù)又稱“實(shí)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(jī)身會以與棱鏡中 心點(diǎn)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(jī)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(diǎn)云數(shù)據(jù)。即用點(diǎn)陣的形式表示被掃描物體的表面，獲得與真實(shí)事物1：1的尺寸信息、灰度值、反射強(qiáng)度與每個點(diǎn)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(hù)、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Faro地面三維激光掃描儀或者是Trimble 架站式三維激光掃描儀進(jìn)行外業(yè)掃描工作。

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異形鋼結(jié)構(gòu)測繪的難點(diǎn)

   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(jìn)行加載后進(jìn)行吊裝焊接。在預(yù)拼裝、焊接、吊裝過程中人工干涉不可準(zhǔn)確控制，鋼結(jié)構(gòu)卸載之后也會發(fā)生沉降與形變，所以出來的產(chǎn)品與設(shè)計(jì)的理論模型會有誤差。

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

案例解析

本案例是某省會城市某區(qū)的大劇院建設(shè)項(xiàng)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(xiàng)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(diǎn)云數(shù)據(jù)。再通過現(xiàn)場設(shè)置的標(biāo)靶將點(diǎn)云的坐標(biāo)系與設(shè)計(jì)模型的坐標(biāo)系進(jìn)行了配準(zhǔn)。

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

展望

  隨著社會的快速發(fā)展，許多高層建筑，標(biāo)志性建筑崛地而起，而這些建筑特點(diǎn)多傾向于高層及異形。

  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(diǎn)，而三維激光掃描技術(shù)可以彌補(bǔ)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(yùn)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(fèi)等問題。

  而三維激光掃描技術(shù)憑借其測量的準(zhǔn)確度高、效率高、覆蓋面廣和良好的數(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(shí)時獲取建筑施工現(xiàn)場實(shí)際情況，把點(diǎn)云數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)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(jìn)場計(jì)劃，施工進(jìn)度計(jì)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(jìn)行掃描，然后再進(jìn)行在計(jì)算機(jī)里進(jìn)行預(yù)拼裝，預(yù)拼裝合格，再把鋼構(gòu)件運(yùn)到施工現(xiàn)場進(jìn)行現(xiàn)實(shí)的焊接與吊裝。

3、機(jī)電管線設(shè)計(jì)與更新

3D掃描+BIM技術(shù)相結(jié)合，以現(xiàn)場實(shí)際情況為基礎(chǔ)進(jìn)行機(jī)電管線的深化設(shè)計(jì)，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(jìn)行施工交底、施工模擬，保證施工進(jìn)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(jìn)行快速檢查并形成可追溯的質(zhì)量檢查文件便于對項(xiàng)目進(jìn)行管理。

5、逆向建模存檔

通過三維激光掃描儀進(jìn)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(shí)例。

6、竣工模型的驗(yàn)證

施工單位以點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)云數(shù)據(jù)，抽樣考核驗(yàn)收。

7、機(jī)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(jī)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(jì)變更，往往會給我們帶來一些麻煩，我們可以通過實(shí)景復(fù)制技術(shù)快速采集，并依據(jù)現(xiàn)場的真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)制加工的設(shè)計(jì)和安裝，可以大大減少人員成本并且提高施工進(jìn)度。

8、建筑裝飾設(shè)計(jì)依據(jù)

機(jī)電專業(yè)和裝飾行業(yè)進(jìn)入施工現(xiàn)場首先進(jìn)行的首件事就是建筑結(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(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)復(fù)合。把設(shè)計(jì)模型導(dǎo)入到點(diǎn)云處理軟件里，也可以把點(diǎn)云導(dǎo)入到設(shè)計(jì)軟件里進(jìn)行對比分析，為下一步的設(shè)計(jì)施工提供良好的數(shù)據(jù)支撐。

  滬敖3D是一家致力于三維數(shù)字化行業(yè)解決方案的技術(shù)型企業(yè)，擁有豐富的三維項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，公司以行業(yè)應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，為客戶提供三維數(shù)字化采集、三維數(shù)據(jù)處理、三維數(shù)據(jù)管理等一系列應(yīng)用服務(wù)。

  滬敖3D擁有結(jié)構(gòu)光拍照式三維掃描儀、手持三維掃描儀（大小空間）、地面三維激光掃描儀、無人機(jī)傾斜攝影測量、3D打印等多種技術(shù)手段，從幾厘米到幾百米的物體或三維空間，從幾個微米到幾個厘米的精度，滬敖均可提供涵蓋軟硬件產(chǎn)品和項(xiàng)目服務(wù)的完整解決方案。

  滬敖3D目前主要服務(wù)于制造業(yè)（汽車、航空航天、船舶、模具、鑄造以及各種機(jī)械）、建筑業(yè)（建筑設(shè)計(jì)、施工、裝修等）、文化遺產(chǎn)（博物館、古建筑、考古等）、數(shù)字化工廠、警用公共安全、影視制作、教育等行業(yè)。提供質(zhì)量檢測、三維建模、逆向工程、數(shù)字存檔、GD/T分析、有限元分析、虛擬安裝、干涉分析、工程測繪、形變監(jiān)測、3D打印等技術(shù)方案。