高層房屋建筑安裝工程質(zhì)量可視化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法

宋 琦 徐慶騰

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

近年來(lái)，隨著三維激光掃描技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，三維激光掃描技術(shù)越來(lái)越多的應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐領(lǐng)域，在逆向三維模型表面重建、工程質(zhì)量檢測(cè)、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(lái)我國(guó)新建了一大批的鋼結(jié)構(gòu)建筑物，如國(guó)家會(huì)議中心、鳥(niǎo)巢、國(guó)家體育館等，在鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工過(guò)程中，安裝質(zhì)量檢測(cè)以及變形監(jiān)測(cè)是其中的重要環(huán)節(jié)，快速正確評(píng)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(shì)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(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的對(duì)接安裝，對(duì)接節(jié)點(diǎn)是構(gòu)件間的焊接點(diǎn)與受力點(diǎn)，容易變形和扭曲[2]。

1 傳統(tǒng)安裝檢測(cè)方法

以國(guó)家會(huì)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(cè)手法綜合運(yùn)用多種檢測(cè)手段，包括精密水準(zhǔn)測(cè)量，控制測(cè)量，精密鋼尺測(cè)量，經(jīng)緯儀測(cè)角度，撓度儀測(cè)撓度等來(lái)完成整體的安裝檢測(cè)工作，監(jiān)測(cè)鋼析架提升情況。監(jiān)測(cè)的內(nèi)容主要包括：1） 試提升時(shí)析架變形的測(cè)量與整體提升過(guò)程中各點(diǎn)的監(jiān)控，鎖定所有千斤頂之后，測(cè)量析架上下弦的位移和垂偏變化情況，和提升前的坐標(biāo)對(duì)比。檢測(cè)方法主要為提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，對(duì)析架的接口進(jìn)行觀測(cè)，監(jiān)測(cè)析架的整體變形情況。2） 析架落千斤頂(卸載) 前后測(cè)量控制:采用高精度全站儀對(duì)其進(jìn)行三維坐標(biāo)校正測(cè)量。傳統(tǒng)測(cè)繪方法在解決鋼結(jié)構(gòu)建筑安裝過(guò)程中，多種技術(shù)手段協(xié)同合作，對(duì)每種檢測(cè)項(xiàng)目都設(shè)計(jì)了不同的檢測(cè)方案，程序復(fù)雜，外業(yè)工作量大，且其中涉及的接觸式測(cè)量容易帶來(lái)人為誤差干擾。

2 高層房屋建筑安裝工程質(zhì)量可視化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)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(gè)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(gè)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(dǎo)致其使用性能也不同，所以各個(gè)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(guò)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。4） 可靠性：工程在設(shè)定的時(shí)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(jì)性：主要是指工程在規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)到整個(gè)產(chǎn)品使用壽命周期內(nèi)的成本以及消耗費(fèi)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(duì)整個(gè)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(lái)說(shuō)，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(chǔ)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(gòu)環(huán)節(jié)的檢測(cè)力度，包括原材料的規(guī)格、質(zhì)量等級(jí)以及費(fèi)用等；②在原材料的運(yùn)輸過(guò)程中，注意建設(shè)符合材料儲(chǔ)存需求的環(huán)境，避免材料變質(zhì)；③定期對(duì)庫(kù)存材料進(jìn)行抽樣檢測(cè)，保證材料在庫(kù)存期的質(zhì)量。

2.3 地面激光雷達(dá)特征點(diǎn)監(jiān)測(cè)方法

為監(jiān)測(cè)CCTV 新樓在安裝過(guò)程中的變形情況，采用地面激光雷達(dá)對(duì)CCTV 大樓進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集，尋找視野開(kāi)闊、無(wú)遮擋、位置相對(duì)固定的觀測(cè)站點(diǎn)，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(duì)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(cè)量同時(shí)，單獨(dú)測(cè)量10 個(gè)標(biāo)靶控制點(diǎn)(配準(zhǔn)標(biāo)靶和GPS 點(diǎn)位標(biāo)靶），這些點(diǎn)在掃描相對(duì)坐標(biāo)系中。通過(guò)精密掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)擬合計(jì)算得到這些標(biāo)靶點(diǎn)，它的誤差在士2mm (＜50m） 以內(nèi)。這些公共點(diǎn)既是同期數(shù)據(jù)不同站點(diǎn)之間拼接基準(zhǔn)點(diǎn)，也是相對(duì)坐標(biāo)系和建筑坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)點(diǎn)。配準(zhǔn)精度一般在4mm 以內(nèi)，通過(guò)配準(zhǔn)將各站掃描的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到同一相對(duì)坐標(biāo)系下。再通過(guò)控制點(diǎn)坐標(biāo)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到建筑坐標(biāo)系下，以后采集的每期數(shù)據(jù)都通過(guò)控制點(diǎn)轉(zhuǎn)換到建筑坐標(biāo)系中，這樣每期數(shù)據(jù)就有了統(tǒng)一的比較基準(zhǔn)。對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、平滑與精簡(jiǎn)等幾個(gè)步驟，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作完成。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)傳統(tǒng)的工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法存在的一系列問(wèn)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(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文方法能夠準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)高層房屋建筑安裝工程質(zhì)量，同時(shí)實(shí)時(shí)性較好。未來(lái)階段將重點(diǎn)針對(duì)以下幾個(gè)方面展開(kāi)研究：1） 未來(lái)階段將重點(diǎn)針對(duì)建筑工程外部可視化研究進(jìn)行分析以及驗(yàn)證。2） 所提方法的綜合性能還有進(jìn)一步提升的空間，后續(xù)將深入研究。