【逆向BIM】三维激光扫描在钢结构形变检测中的应用

大型钢结构建筑在施工建设和运营阶段,都会由于荷载作用产生地基沉降,如果沉降不均匀,建筑就会发生形变甚至损坏,影响正常使用。因此,必须对钢结构建筑进行检测,以便分析变形,采取加固措施,保证钢结构的安全和正常使用。

2018年10月,北京某数字化施工工地现场,一个长约200米,宽约70米,承担主箱型建筑的重要节点的米字型结构正在吊装。这个顶部重要结构的用钢量达到了惊人的4670吨。因此,必须要对整体钢结构建筑的形变进行高精度、高效率的检测。

通用的监测做法,一般是利用水准仪进行精密水准测量来监测变形。但是这种方法施测规划、仪器操作、数据分析不易掌握,这就要求检测人员要具备专业的测量技术能力。而且,水准测量虽然精度高,效率却不能满足项目紧张工期的要求。

欲先善其事,必先利其器,必须要选取一款优秀可靠的检测工具。这是摆在检测人员面前的一道问题。

项目经理张先生和应邀前来采集数据的徕卡测量的技术人员来到现场。他们带来了一款利器,徕卡P40三维激光扫描仪,这是一款测绘专业级的三维激光扫描仪,参数性能优异、精度指标出色,在此之前已经解决了很多钢结构检测项目中的难题。

【逆向BIM】三维激光扫描在钢结构形变检测中的应用


图1 项目施工现场

今天他们要对这座巨大的钢结构建筑进行三维扫描。

图2 徕卡P40三维激光扫描仪在采集点云数据

扫描仪搭配的是黑白平面标靶,它们的设计独到之处就是能和徕卡全站仪搭配的圆棱镜插在同一个位置,而相位中心仍能保持一致。

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图3 徕卡黑白平面标靶&圆棱镜

采集数据完毕后,工程师们将获取的数据导入到计算机点云处理软件中。

数据拼接精度非常高,误差不超过1mm。

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图4 点云拼接误差表

而全部的点云数据是这样的,从中我们可以窥得整个建筑的全貌。

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图5 建筑整体全貌(点云俯视图)

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图6 建筑整体全貌(点云浏览)

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图7 建筑点云细节

只要按照设计好的设计节点进行周期性检测,就可以实现两期的数据对比,呈现出令人惊叹的可视化成果。

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图8 两期数据整体对比色谱分布

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图9查询任意单点对比结果

 三维激光扫描这种新技术相比传统方式,不仅三维可视化成果更直观,而且整体三维对比的方式更加准确,避免了以点代面的弊端。这种整体的监测更能够反映出实际物体变化情况,便于提前发现位移量大的区域,提前作好防护或修正措施。

三维激光扫描技术已成为测量中的大趋势,相关技术越来越成熟,应用领域也越来越广泛,今后将不断发展,为我们带来更多、更好的解决方案。

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原文始发于微信公众号(海南省BIM中心):【逆向BIM】三维激光扫描在钢结构形变检测中的应用

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