三维激光扫描技术在天津周大福金融中心工程中的应用

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1、三维激光扫描技术在天津周大福金融中心工程中的应用王宜彬郑曦佟玲邢亚飞赵罜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，建筑外形复杂多变，施工测量复核以及相关标高、尺寸的采集工作而临挑战。本工程采用三维激光扫描仪，通过自主研发的超高层三维激光扫描仪数据采集装置、采集方法，对塔楼水平结构以及建筑外轮廓及核心筒电梯井道进行三维数据采集;并且针对点云模型无法定位的难题进行了攻关，制定了超高层、超大面积、高精度的三维定位方法流程，形成了标准化。关键词：高层建筑;三维扫描;点云定位;测量;超高层建筑设计外

2、形多变，1~100层530m的高度屮各层建筑面积均不同;楼层平面由8个曲面圆弧组成，由底层到顶层，各楼层圆弧的弧长都不相同,形成外立面的双曲面结构，整个建筑呈现不断向上延伸的均匀变化的流线造型（见图1）。图1周大福金融中心效果Fig.1EffectofTianjinCTFFinancialCenter2三维扫描仪在建筑业的应用分析随着建筑业BIM技术以及装配式建筑的发展，三维激光扫描仪开始应用于建筑施工领域，并且有很大的应用空间，对建筑业以及三维扫描技术的应用都会带来创新性的发展。超高层建筑类型复杂多样，对三维扫描技术应用的

3、设备、扫描方法、点云数据的空间定位都提出了相应要求。对于点云数据与BIM模型的拟合对比分析、逆向建模技术的应用都有很大需求空间;建筑业信息化与装配式建筑的发展，通过三维扫描技术将会找到一个结合点，实现信息化的应用推动产业化发展。3三维激光扫描仪在本工程中的具体应用3.1超高层数据采集装置及站点选择由于三维激光扫描仪的扫描范围、扫描精度冇限，并且本工程建筑高度高、水平结构外轮廓变化大的具体特点，在进行超高层建筑水平结构轮廓外边线数据采集时，采用三角支架的装置，在地上远距离扫描无法获取精确数据;在水平结构外边线搭设悬挑平台的方式

4、，不仅周转不便，也会造成材料以及人工成本投入的增加;针对以上问题，木工程自主研发了一种可移动悬挑式超高层三维激光扫描仪操作平台。通过对塔楼水平结构不同变化形式的统计分析，分别制定不同数量的扫描站点；根据每个站点的扫描范围以及确保每两个站点之间30%的数据重合耍求，计算确定操作平台的最大悬挑长度。在多方案比选的基础上，确定了在塔楼最大凸角的位置悬挑出611mm的长度可满足不同形式的水平结构外轮廓的扫描范围要求（见图2）。确定了悬挑长度，结合三维激光扫描仪以及设备安装底座总体质量,通过结构应力计算，把操作平台设计为长1.5m、宽

5、0.6m;整个操作平台分成手推装置、上部推拉悬挑装置以及下部可移动装置3部分（见图3）。图2塔楼水平结构楼层站点选择Fig.2Selectionofhorizontalstructurefloorsite3.2塔楼水平结构外边线的扫描点云定位在对扫描得到的点云模型与B1M模型进行整合、碰撞检测、模型方案修改以及逆向建模等工作时，必须对扫描的点云模型进行有效以及符合现场实际的精确定位，这也是点云模型有效利用的关键之一。图3可移动悬挑式超高层三维激光扫描仪操作平台Fig.3Theoperatingplatformofthe3Dl

6、aserscanner本工程在对塔楼水平结构外边线以及钢结构幕墙挂耳、“V”形1_1、幕墙埋件进行扫描作业之前，制订丫塔楼点云数据的三维坐标基点的扫描确定方案。通过利用前期结构施工测量放线的数据，在塔楼核心筒首层的墙体上确定x/y方向不同的4个轴线，确定建筑的平面位置;对于标高的定位，通过塔楼核心筒四周的结构lm线，进行z轴方向的定位。通过这种方法可以高效快捷地确定塔楼点云数据模型的三维坐标，并且这种坐标系完全基于建筑物的现场实际数据，最大限度地采集所有需要的现场实际数据，方便后期的测量复核、质量检查、逆向建模、拟合分析等工

7、作。具体实施方法:在塔楼四周找到施工测量引到墙体上的轴网以及结构lm线的位置;通过PARO扫描仪提供的标靶纸对屮张贴在轴网以及lm线的位置，在张贴过程中，要最大限度地保证标靶纸的张贴精确度，消化掉不必要的误差;在每个标靶纸位置设置1个扫描站点，站点之间确保点云数据的有效重合部分，便于后期的数据处理工作;待扫描完成之后，对站点进行拼接处理，便可以得到塔楼建筑的三维点云模型的坐标基点。3.3塔楼外边线及核心筒电梯井道扫描结合三维激光扫描仪进行质量检查的实测实量、逆向施工等，是本工程三维激光扫描仪应用的要点。对塔楼的结构外边线进行

8、扫描，复核结构边线埋件以及结构外边线的尺核心筒电梯井道的扫描，实测实量井道的平面尺十以及垂直度；扫描复核塔楼钢结构“v”形口的定位以及外轮廓的位置;塔楼幕墙雨篷的钢结构挂耳的三维坐标扫描测量等。对塔楼结构外边线的扫描，通过利用数据采集平台，根据每层平而轮廓的变化，以及数据采集的精确度耍求，