隨著社會(huì)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°棱鏡中點(diǎn)，棱鏡會(huì)在作業(yè)過程中高速旋轉(zhuǎn)，這樣就形成了一個(gè)豎向的圓形掃描帶。在作業(yè)過程中機(jī)身會(huì)以與棱鏡中點(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(shí)協(xié)作即可將以三維掃描儀本身為中點(diǎn)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(gè)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。
異形鋼結(jié)構(gòu)測繪的難點(diǎn)
一個(gè)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(huì)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(huì)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(huì)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(huì)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(huì)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(huì)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(shí)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(duì)比分析。通過鋼結(jié)構(gòu)與點(diǎn)云的對(duì)比分析、鋁板完成面與點(diǎn)云的對(duì)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(huì)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(duì)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(duì)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(shí)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(shí)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)于每個(gè)模型修改部分，承包方需要明確每一個(gè)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(duì)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(shí)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(huì)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(duì)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。
