高層房屋建筑安裝工程質量可視化動態監測方法

宋 琦 徐慶騰

（1.濟南市建設監理有限公司，山東 濟南 250014；2. 濟南正信置業有限公司，山東 濟南 250014）

近年來，隨著三維激光掃描技術的不斷發展和進步，三維激光掃描技術越來越多的應用到生產實踐領域，在逆向三維模型表面重建、工程質量檢測、小范圍快速地形圖掃描等領域得到了廣泛的應用。近年來我國新建了一大批的鋼結構建筑物，如國家會議中心、鳥巢、國家體育館等，在鋼結構建筑的施工過程中，安裝質量檢測以及變形監測是其中的重要環節，快速正確評估鋼架的拼接質量以及全面系統的掌握建筑物的變形趨勢是施工安全、高效、高質量的需求。鋼結構建筑的施工特點在于實現鋼結構構件的對接安裝，對接節點是構件間的焊接點與受力點，容易變形和扭曲[2]。

1 傳統安裝檢測方法

以國家會議中心展覽大廳安裝工程為例，展覽大廳的結構為雙層平行析架體系，展覽大廳的結構安裝采用地面拼接、整體提升的施工方法。采用的安裝檢測手法綜合運用多種檢測手段，包括精密水準測量，控制測量，精密鋼尺測量，經緯儀測角度，撓度儀測撓度等來完成整體的安裝檢測工作，監測鋼析架提升情況。監測的內容主要包括：1） 試提升時析架變形的測量與整體提升過程中各點的監控，鎖定所有千斤頂之后，測量析架上下弦的位移和垂偏變化情況，和提升前的坐標對比。檢測方法主要為提升到設計標高后，對析架的接口進行觀測，監測析架的整體變形情況。2） 析架落千斤頂(卸載) 前后測量控制:采用高精度全站儀對其進行三維坐標校正測量。傳統測繪方法在解決鋼結構建筑安裝過程中，多種技術手段協同合作，對每種檢測項目都設計了不同的檢測方案，程序復雜，外業工作量大，且其中涉及的接觸式測量容易帶來人為誤差干擾。

2 高層房屋建筑安裝工程質量可視化動態監測方法

2.1 組建高層房屋建筑重要信息的BIM 模型

1） 使用性：整個工程在完成后，需要滿足各種應用。2） 耐久性：在相關的工程法律法規下，符合設定的使用年限。但是由于各個建筑物本身的結構不同，所以質量的要求也就不同，施工方法不同導致其使用性能也不同，所以各個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，在使用的過程中需要保證人身以及環境的安全，并且還要判斷產品的安全性、抗震性能以及防火能力等是否符合國家標準。4） 可靠性：工程在設定的時間范圍內以及約束條件下完成所分配的任務的能力。5） 經濟性：主要是指工程在規劃、勘察、設計到整個產品使用壽命周期內的成本以及消耗費用。

2.2 合理選擇設備材料，優化安裝質量

原材料是高層建筑安裝工程的主要內容，貫穿于工程建設的始終，其質量、成本對整個工程的綜合效益具有至關重要的作用。因此，要提高工程的質量，必須首先著眼于材料的選擇環節上。一般來說，材料的選擇包括施工原材料的選擇以及施工設備的選擇。施工原材料的選擇是構成工程建筑的主要內容，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、易受損、儲存要求高等特征，具有一定的管理難度。因此，要提高施工原材料的質量：①要提高采購環節的檢測力度，包括原材料的規格、質量等級以及費用等；②在原材料的運輸過程中，注意建設符合材料儲存需求的環境，避免材料變質；③定期對庫存材料進行抽樣檢測，保證材料在庫存期的質量。

2.3 地面激光雷達特征點監測方法

為監測CCTV 新樓在安裝過程中的變形情況，采用地面激光雷達對CCTV 大樓進行了數據采集，尋找視野開闊、無遮擋、位置相對固定的觀測站點，這樣能夠較全面的采集大樓的整體數據，保證數據的完整性。大樓相對于掃描儀在合理距離(100m） 之內，保證數據質量和精度。在掃描儀測量同時，單獨測量10 個標靶控制點(配準標靶和GPS 點位標靶），這些點在掃描相對坐標系中。通過精密掃描的點云數據擬合計算得到這些標靶點，它的誤差在士2mm (＜50m） 以內。這些公共點既是同期數據不同站點之間拼接基準點，也是相對坐標系和建筑坐標系轉換的基準點。配準精度一般在4mm 以內，通過配準將各站掃描的原始數據轉換到同一相對坐標系下。再通過控制點坐標將數據轉換到建筑坐標系下，以后采集的每期數據都通過控制點轉換到建筑坐標系中，這樣每期數據就有了統一的比較基準。對點云數據進行去噪、平滑與精簡等幾個步驟，數據的準備工作完成。

3 結語

針對傳統的工程質量監測方法存在的一系列問題，提出基于BIM 技術的高程房屋建筑安裝工程質量可視化動態監測方法。實驗結果表明本文方法能夠準確的監測高層房屋建筑安裝工程質量，同時實時性較好。未來階段將重點針對以下幾個方面展開研究：1） 未來階段將重點針對建筑工程外部可視化研究進行分析以及驗證。2） 所提方法的綜合性能還有進一步提升的空間，后續將深入研究。