宋 琦 徐慶騰

（1.濟南市建設(shè)監(jiān)理有限公司，山東 濟南 250014；2. 濟南正信置業(yè)有限公司，山東 濟南 250014）

近年來，隨著三維激光掃描技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，三維激光掃描技術(shù)越來越多的應(yīng)用到生產(chǎn)實踐領(lǐng)域，在逆向三維模型表面重建、工程質(zhì)量檢測、小范圍快速地形圖掃描等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。近年來我國新建了一大批的鋼結(jié)構(gòu)建筑物，如國家會議中心、鳥巢、國家體育館等，在鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工過程中，安裝質(zhì)量檢測以及變形監(jiān)測是其中的重要環(huán)節(jié)，快速正確評估鋼架的拼接質(zhì)量以及全面系統(tǒng)的掌握建筑物的變形趨勢是施工安全、高效、高質(zhì)量的需求。鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工特點在于實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的對接安裝，對接節(jié)點是構(gòu)件間的焊接點與受力點，容易變形和扭曲[2]。

1 傳統(tǒng)安裝檢測方法

以國家會議中心展覽大廳安裝工程為例，展覽大廳的結(jié)構(gòu)為雙層平行析架體系，展覽大廳的結(jié)構(gòu)安裝采用地面拼接、整體提升的施工方法。采用的安裝檢測手法綜合運用多種檢測手段，包括精密水準測量，控制測量，精密鋼尺測量，經(jīng)緯儀測角度，撓度儀測撓度等來完成整體的安裝檢測工作，監(jiān)測鋼析架提升情況。監(jiān)測的內(nèi)容主要包括：1） 試提升時析架變形的測量與整體提升過程中各點的監(jiān)控，鎖定所有千斤頂之后，測量析架上下弦的位移和垂偏變化情況，和提升前的坐標對比。檢測方法主要為提升到設(shè)計標高后，對析架的接口進行觀測，監(jiān)測析架的整體變形情況。2） 析架落千斤頂(卸載) 前后測量控制:采用高精度全站儀對其進行三維坐標校正測量。傳統(tǒng)測繪方法在解決鋼結(jié)構(gòu)建筑安裝過程中，多種技術(shù)手段協(xié)同合作，對每種檢測項目都設(shè)計了不同的檢測方案，程序復雜，外業(yè)工作量大，且其中涉及的接觸式測量容易帶來人為誤差干擾。

2 高層房屋建筑安裝工程質(zhì)量可視化動態(tài)監(jiān)測方法

2.1 組建高層房屋建筑重要信息的BIM 模型

1） 使用性：整個工程在完成后，需要滿足各種應(yīng)用。2） 耐久性：在相關(guān)的工程法律法規(guī)下，符合設(shè)定的使用年限。但是由于各個建筑物本身的結(jié)構(gòu)不同，所以質(zhì)量的要求也就不同，施工方法不同導致其使用性能也不同，所以各個建筑的耐久性也存在一定的差異。3） 安全性：主要是指工程在建成后，在使用的過程中需要保證人身以及環(huán)境的安全，并且還要判斷產(chǎn)品的安全性、抗震性能以及防火能力等是否符合國家標準。4） 可靠性：工程在設(shè)定的時間范圍內(nèi)以及約束條件下完成所分配的任務(wù)的能力。5） 經(jīng)濟性：主要是指工程在規(guī)劃、勘察、設(shè)計到整個產(chǎn)品使用壽命周期內(nèi)的成本以及消耗費用。

2.2 合理選擇設(shè)備材料，優(yōu)化安裝質(zhì)量

原材料是高層建筑安裝工程的主要內(nèi)容，貫穿于工程建設(shè)的始終，其質(zhì)量、成本對整個工程的綜合效益具有至關(guān)重要的作用。因此，要提高工程的質(zhì)量，必須首先著眼于材料的選擇環(huán)節(jié)上。一般來說，材料的選擇包括施工原材料的選擇以及施工設(shè)備的選擇。施工原材料的選擇是構(gòu)成工程建筑的主要內(nèi)容，包括水泥、鋼筋、砂石以及各類添加劑等材料，這些原材料往往具有易變質(zhì)、易受損、儲存要求高等特征，具有一定的管理難度。因此，要提高施工原材料的質(zhì)量：①要提高采購環(huán)節(jié)的檢測力度，包括原材料的規(guī)格、質(zhì)量等級以及費用等；②在原材料的運輸過程中，注意建設(shè)符合材料儲存需求的環(huán)境，避免材料變質(zhì)；③定期對庫存材料進行抽樣檢測，保證材料在庫存期的質(zhì)量。

2.3 地面激光雷達特征點監(jiān)測方法

為監(jiān)測CCTV 新樓在安裝過程中的變形情況，采用地面激光雷達對CCTV 大樓進行了數(shù)據(jù)采集，尋找視野開闊、無遮擋、位置相對固定的觀測站點，這樣能夠較全面的采集大樓的整體數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的完整性。大樓相對于掃描儀在合理距離(100m） 之內(nèi)，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量和精度。在掃描儀測量同時，單獨測量10 個標靶控制點(配準標靶和GPS 點位標靶），這些點在掃描相對坐標系中。通過精密掃描的點云數(shù)據(jù)擬合計算得到這些標靶點，它的誤差在士2mm (＜50m） 以內(nèi)。這些公共點既是同期數(shù)據(jù)不同站點之間拼接基準點，也是相對坐標系和建筑坐標系轉(zhuǎn)換的基準點。配準精度一般在4mm 以內(nèi)，通過配準將各站掃描的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到同一相對坐標系下。再通過控制點坐標將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到建筑坐標系下，以后采集的每期數(shù)據(jù)都通過控制點轉(zhuǎn)換到建筑坐標系中，這樣每期數(shù)據(jù)就有了統(tǒng)一的比較基準。對點云數(shù)據(jù)進行去噪、平滑與精簡等幾個步驟，數(shù)據(jù)的準備工作完成。

3 結(jié)語

針對傳統(tǒng)的工程質(zhì)量監(jiān)測方法存在的一系列問題，提出基于BIM 技術(shù)的高程房屋建筑安裝工程質(zhì)量可視化動態(tài)監(jiān)測方法。實驗結(jié)果表明本文方法能夠準確的監(jiān)測高層房屋建筑安裝工程質(zhì)量，同時實時性較好。未來階段將重點針對以下幾個方面展開研究：1） 未來階段將重點針對建筑工程外部可視化研究進行分析以及驗證。2） 所提方法的綜合性能還有進一步提升的空間，后續(xù)將深入研究。