bim与三维激光扫描技术在天津周大福金融中心幕墙工程逆向施工中的应用

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1、BIM与三维激光扫描技术在天津周大福金融中心幕墙工程逆向施工中的应用王代兵杨红岩邢亚飞王含坤李健中国建筑第八工程局有限公司天津分公司天津周大福金融屮心是530m的超高层建筑，结构内收外扩，塔楼幕墙造型多变,板块类型多，施工难度大。8个“V”形口不同程度的变化勾勒出幕墙灵动变化的特点，也呈现出曲面、异面等复杂形状;独特的建筑形式给现场施工以及幕墙板块的生产加工带来很大困难。木工程利用BIM技术与三维激光扫描仪在幕墙的深化设计、现场施工环节进行逆向设计、施工，提高了深化设计、生产施工的精确度，节约了施工成本，实现了预期效果。关键词：高层建筑;建筑信息模型;三维扫描;逆向施

2、工;点云模型;幕墙;施工技术;本工程塔楼幕墙共有约14800个单元板块，其中，标准层单元板块约12700个，“V”形口900个，塔冠1200个，总幕墙面积约11万m。其主要外立而特点:平而由8个曲而圓弧组成，由底层到顶层，各楼层圓弧的弧长都不相同，形成外立面的双曲面结构，整个建筑呈现不断向上延仲的均匀变化的流线形造型（见图1）。独特的设计理念、灵动多变的造型，增加了幕墙在深化设计、生产加工以及施工中的难度，如何保证幕墙施工质量一次成优及构件生产加工的精确度是本工程施工面临的一个主要难题。2BIM与三维激光扫描仪逆向施工流程2.1BIM与三维激光扫描仪应用情况本工程施工

3、全过程应用B1M技术，施工前期阶段创建L0D300模型，施工过程中创建L0D400模型用于施工过程中的各项应用，竣工阶段创建L0D500模型应用于后期的运维管理。图1塔楼幕墙效果Fig.1Effectofcurtainwallforthetowerbuilding三维激光扫描技术，通过扫描获取建筑物的三维点云数据，在对数据进行处理的基础上，实现数据的应用;在超高层复杂建筑屮的应用可以有效地进行实体扫描、质量检查、拟合分析、逆向建模、方案制订与修改等。2.2幕墙逆向施工流程木工程应用逆向工程技术，在幕墙的生产、加工、施工等过程中进行逆向施工。通过数据的对接、共享实现信息

4、的流动、应用，不仅是BTM技术的核心工作，也是三维激光扫描仪技术的核心内容，BIM的模型设计数据与三维激光扫描的现场点云数据的结合应用，实现了虚拟与现实的完美结合。在施工阶段，通过B1M与三维扫描仪的应用，可以进行逆向深化设计、点云模型修改、BIM模型创建、指导幕墙进行逆向施工，解决现场施工的质量问题，完成预期0标（见图2）。在三维扫描仪采集到现场实际数据的基础上，进行信息的处理，对建筑物多站点点云数据进行拼接，建立点云三维模型;通过数据格式的转换，导入Rhino软件进行精度等级L0D100幕墙表皮模型的创建，然后进行幕墙功能系统的深化建模;运用Revit软件进行L0

5、D300模型的创建，进行碰撞检查、施工模拟等;对幕墙BIM模型深化到L0D400的基础上，通过添加、提取详细的信息指导幕墙的生产加工，实现精细化的施工管理，确保施工质量一次成优，节约成本、保证工期。3BIM与三维激光扫描仪逆向施工具体应用3.1塔楼现场扫描本工程塔楼为对称分布，楼层单层面积最大为3600m,外边线轮廓跨度较大，530m的高度范围内，塔楼水平结构变形较大，给扫描工作带来困难。采用三维激光扫描仪对塔楼进行分阶段扫描。针对工程实际情况，以及每个楼层平而的不同形式和不同面积大小，分别制订不同的扫描方案。水平结构外边线的扫描作业,鉴于扫描仪扫描范围的限制，采用地

6、面扫描无法获取精确的点云数据信息。为了得到有效的扫描信息，通过自主研发的可移动悬挑式数据采集操作平台，在计算的基础上，确定悬挑长度，选取12个站点进行扫描（见图3），这样不仅可以从不同的角度最大限度地获得塔楼水平结构外边线的实体信息，也满足了两个站点之间30%的重合区域进行后期的点云模型拼接。图2BIM与三维扫描仪逆向施工流程Fig.2Theconverseconstructionprocessofbuildinginformationmodelingand3Dscanner图3塔楼扫描仪站点位置Fig.3Sitepositionof3Dscanner在对12个站点进

7、行扫描的过程屮，首先将三维扫描仪放置在指定位置上，保证最大的扫描视点，在塔楼的每一层设置扫描标靶，选取视点范围，确定扫描精度。在扫描过程中，为了得到精确的信息，确保扫描区域内无杂物以及人的出现,造成视线遮挡，扫描得到的原始数据应该完全对应于被测物体表面的空间位置点云数据。3.2点云数据处理分站点扫描之后得到每层的信息是零碎的，为了得到完整的信息，必须对数据进行处理。本工程采用SCENE软件进行点云数据的处理分析。三维激光扫描非接触法获取的点云数据非常庞大，必须按照一定的操作流程进行数据处理。点云拼接是对12个站点的点云数据进行拼接整合（见图4）。通过