陈奕宁
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摘要：当今建筑业科技发展日新月异，人们对建筑物的要求已经不仅仅局限于其坚固性、实用性和经济性，还将其作为一种建筑艺术，使其符合不同的美学要求。本项目为了满足业主对建筑物的精美造型要求，根据建筑物的外形轮廓设计，制定严格的测量方案，以提高测量精度，使得异形结构不仅满足设计、业主方提出的要求，同时又保证施工进度和施工质量达到合同既定目标。本文利用三维激光扫描技术、结合BIM模型，对设计模型、施工流程进行了优化，并采用放样机器人测量放样，起到了保证工程质量、缩短项目工期的作用。
关键词：BIM技术；三角高程；幕墙放样；技术措施
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号
1建筑工程异形结构测量控制要点
整体建筑物测量控制原则:整体建筑物呈L型布置,利用原始控制点建立测量控制网,分三级控制,内控和外控结合内控以建立十字控线为主要轴线控制点,建筑物测量难点:在建筑物整体布置形体中,异型结构较多,主要分布于裙房峡谷走向,为多曲率弧段,传统异形结构的测设方法主要依据解析几何法或CAD进行内业计算,形成测设数据记录,再根据内业记录在实地用经纬仪和钢卷尺进行测设。但是此方法内业数据处理复杂,施工操作麻烦,并且对施工场地要求较高。目前工程中关于异形结构的测设主要采用以下几种方法。
1.1经纬仪定向和钢卷尺测距(极坐标法)
此方法主要通过经纬仪将圆弧或者其它异形结构按固定角度累计增加,再在所在方向上量取距离从而测设异形结构上的点。这种测设方法涉及钢卷尺测距,因此对地形和环境的要求较高,而且内业计算量大且容易出错。
1.2等分距离皮尺测距(直角坐标法)
此方法是通过已控制好的垂直轴线为基准,使其中一条轴线偏移固定距离,并从另一轴线量取出图纸相应距离,从而确定测设点。这种测量方法容易造成误差累积且对地形的要求较高。并且内业任务繁重,工作量增加。
1.3等分弦长量距
此测量方法在异性结构放线中冶经常用到，主要是内业作业较多时，实际操作较为繁琐。
2异形结构建筑施工测量技术分析
2.1激光扫描技术
三维激光扫描技术因其快速、高精度、非接触测量等特点，可以快速获取异型钢结构及其施工各阶段的三维数据，满足工程检测、指导安装等要求，给建筑工程异型钢结构检测提供了一个全新的测量方式和手段。
激光扫描技术多进行建筑物内部的测量，可以对建筑的内部结构进行测量。在进行激光扫描技术的应用后，相对于传统的人工测量方式，缩减了对建筑内部参数测量的时间，体现出了激光扫描技术的优势。
第一步，数据采集。通过FARO三维激光扫描仪扫描钢结构，获取现场不同角度的点云数据。第二步：数据处理。第三步：数据对比：将点数据与设计模型进行对比。三维扫描技术又称为实景复制技术，它能将复杂零部件的三维尺寸精确地测量出来，并能将得到的点云与设计模型做精确地三维偏差分析，从而分析出零部件与设计模型的偏差。对实施安装时起到了较准的作用，使钢结构扫描测量变的快速、高效。
2.2三维建模测量技术
目前的建筑测量工作中，三维建模测量技术应用十分普遍。该技术具有以下方面的主要优势，第一是该技术相对于传统的测量方法，在图像处理与外景拍摄等工作中具有明显优势。第二是该技术具有良好的校正优化作用，能够有效应用于偏差比较大的地区。第三是该技术的应用过程中，受人为因素与环境因素影响较小，具有较强的稳定性。
2.3 BIM技术应用
2.3.1深化设计图，有效衔接设计与施工
（1）通过三维激光扫描采集现场钢结构完成面信息，建立真实的钢结构BIM模型，利用BIM软件对幕墙的设计模型进行修正、完善。
钢结构施工过程中采用很多措施以保证精度，但还是存在很大的偏差，需要将现场实际的偏差反馈设计以调整模型，否则仅利用钢结构设计图建模、生产幕墙板，会造成幕墙板现场无法正确安装，对工期将产生无法预料的影响。
（2）BIM模型和现场施工同步（施工演示、工期预判、实际对比、误差修正、更新设计），通过这种方式，实现BIM在外立面幕墙安装过程中的指导作用，保证了施工质量。
（3）将设计模型以电子文件导入放样仪器中。通过测量机器人实现幕墙在施工现场的高效精确定位。
2.3.2优化测量流程
（1）利用BIM模型插件，提取幕墙安装控制点位的三维坐标，开展测量放样工作，很好的解决了异形结构放样数据获取的难题。
（2）通过BIM建模拟合出曲面造型，工厂按照BIM模型提供的参数直接下料进行元件加工，而施工现场的定位，只需要提取主要节点数据，将需要放样的点位数量大幅缩小。
（3）通过BIM模型的演示，提前预判施工顺序和施工进度，为测量定位的工作安排提供了很好的依据，测量小组可以合理安排放样区域，能够更好按照施工进度进行定位。
2.3.3验收
幕墙安装完成后，重新扫描完成实体，建立BIM模型，与设计图进行三维数据对比。验收方法较传统验收方法更直观、完整，可以从各个角度、剖面上对施工质量进行检验，提高了施工验收的质量，并且还能给后期维护带来真实、可靠的数据。
3工程实例
本项目由一万多块不同形状的几何图形组合成幕墙外立面。异形幕墙的安装，毋庸置疑成为本项目施工的一大难题。这么多块几何立面，无论是曲率还是形态方面，都有各自的特征，需要完美组合安装。
为了保证整体安装效果，设计要求建模精度20mm，建筑表皮放样允许误差：平面误差≤±8mm，高程误差≤±8mm。这给本就复杂工作带来了更大的挑战，传统测量方法难以达到理想效果。
3.1建立控制网
考虑到与施工坐标系的统一，采用施工阶段的平面控制点B1、B2作为本项目首级平面控制点。围绕测区布设闭合导线，同时考虑到面板顶部测量工作，在该钢结构顶部布设又增加一点，形成了导线网。控制点均采用强制对中装置，采用Leica TS60观测。
3.2三维扫描应用
采用徕卡P40扫描仪（点位精度±3mm/50m，测距精度1.2+10ppm，测角精度8″）对钢结构完成面进行扫描、建模，并与原设计模型进行对比，发现钢结构最大偏差近12cm，通过扫描成果修正设计模型，使其与现场实际一致，为后期安装提供了保障。
同时，为了对比分析，在钢结构的不同位置表面均匀粘贴了15个纸质标靶，利用徕卡TS60全站仪精确观测其三维坐标。采用Cyclone软件提取这些标靶的坐标，与全站仪测量的三维坐标进行比较，得到这些点的坐标差值序列，经对比，最大点位误差5.2mm，满足建模要求。
3.3工程放样
为了保证外表面相对光滑圆润的流线造型，同时也链接设计与施工，实现了面板制作与现场拼接安装的无缝衔接，最终采用角铁形式，直接放样表皮控制点。原本需要6000个点，经优化仅需3000点作为焊接支座、安装面板的依据。
同时，采用幕墙施工流程演示，对放样流程、节点进行了统筹计划，原本计划5组测量人员，最终仅需要2组即可及时开展工作。
4结语
本项目幕墙安装工程是一个具有高技术含量的工程。在成功完成幕墙施工定位任务的同时，也摸索和总结了一些测量经验以供探讨：①钢结构在施工中存在较大误差，幕墙设计采用三维扫描实测钢结构建立BIM模型进行修正，可以避免返工，提高工作质量，实现设计与施工信息共享，有效节约成本。②对于异形结构的幕墙定位，采用专业化、自动化的测量手段通过直接放样空间点，即可优化定位点数，也可保证幕墙安装质量的，达到事半功倍的效果。③利用BIM模型模拟施工顺序，有效提高测量放样和施工安装统筹安排，提高施工工作效率，减小工程工期。④复杂情况的简单化处理。放样时考虑在边角部位能够吸收部分施工偏差。⑤三角高程测量时采用高精度仪器，能够有效提高测量精度。
参考文献：
[1]白永青，杨雪姣.Trimble三维激光扫描在玻璃幕墙设计及安装中的应用[J].测绘通报，2018（3）.
[2]刘丙宇等.内蒙古科技馆新馆异形幕墙综合施工技术[J].施工技术，2016（16）.