基于三维激光扫描的BIM技术在武汉绿地中心钢结构项目中的应用
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ＢｌＭ技术与应用 基于三维激光扫描的ＢＩＭ技术在武汉绿地中心 钢结构项目中的应用
姚习红 徐晓雨 高志民 （１．武汉城市职业学院，武汉４３００６４；２．南通中汇重工有限公司，江苏南通２２６３６１）
摘 要：通过在武汉绿地中心６３６主楼项目中运用三维激光扫描的ＢＩＭ技术．结合点云处理软件ＣＹＣＬＯＮＥ、海量点 云管理方案ＪＥＴＳ ｒＲＥＡＭ、检测分析软件３ＤＲＥＳＨＡＰＥＲ及ＲＥＶＩＴ三维设计平台软件，逆向建立铜结构ＢＩＭ模型，并同 时进行跨部门协同、可视化碰撞检测、实时跟踪监测质量等系列现场管理工作，既满足了现场施工精细化管理要求， 又优化了ＢＩＭ信息管理技术，推动了建筑领域的信息化发展，为建立精准的数据模型提供了新的思路和方法。 关键词：三维激光扫描仪；ＢＩＭ技术；协同管理；逆向建模 ＤＯＩ：１０．１３２０６／ｊ．由ｇ２０１８０８０２５
ＡＰＰＬＩＣＡＴＩｏＮ ｏＦ ３Ｄ ＬＡＳＥＲ ＳＣＡＮＮＩＮＧ ＡＮＤ ＢＩＭ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮ ＷＵＨＡＮ ＧＲＥＥＮＬＡＮＤ ＣＥＮＴＥＲ ＳＴＥＥＬ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＰＲｏＪＥＣＴ
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二三维激光扫描技术，能完整并高精度地重建扫 描实物及快速获得原始测绘数据，可以真正做到直 接从实物中进行快速的逆向三维数据采集及模型重 构，其激光点云中的每个三维数据都是直接采集的 真实数据，后期处理的数据完全真实可靠。。。ＢＩＭ 技术本身具有 维可视化程度高，数据储存兼容性 好，信息整合能力强等特点。基于三维激光扫描的 ＢＩＭ技术是近些年来发展起来的一项高新技术，为 建立精准的数据模型提供了一个全新的思路和方 法。它促进了建筑信息一体化的跨越式发展，是建 筑企业实现项目精细化管理与企业集约化管理的重 要支撑，是行业走向绿色低碳、智慧制造的必ｆ｝１之 路 。在此技术发展背景下，武汉绿地中心项目在 建造过程中，利用 维激光扫描技术的ＢＩＭ技术， 优化了ＢＩＭ项目管理中数据采集至生产的业务流 程，为项目实施和后期运营管理提供科学数据。 １工程概况 武汉绿地中心空中俯瞰呈“Ｙ”形，寓意长江与 汉江交汇形成一脉相连的武汉 镇。１２个外框 柱由一层开始以约１。的角度向外延伸至６０层，然 后以约１。的角度向内延伸至塔冠顶部（图１）。主塔 楼１３ｌ层，高度６３６ ｍ，其中地下６层，地上ｌ２５层， 总建筑面积４２６ １６５．８８ ｍ ，集超五星级酒店、高卡当 商场、顶级写字楼和公寓等于一体。 本项目结构体系为“钢框架一混凝土核心筒” 结构体系，主塔楼钢结构由外框ｌ２个巨型劲性柱、 ｌ８个外框重力柱、带剪力墙钢骨的钢筋混凝土核心 筒、楼层钢梁、ｌ０道环带桁架、４道伸臂桁架、６０ ｍ
武汉市高教处资助项目（ＣＸＹ２０１６３Ｉ）；武汉市市属高校产学 研课题（ＣＸＹ２０１８１４）。 第一作者：姚习红，女，１９７１年出生，硕士，副教授，高级ｌｌ：程师 Ｅｍａｉｌ：２７０３０１７２０＠ｑｑ．ＣＯｆｆｌ 收稿日期：２０１８一ＯＩ一２０
ｌ１ ８ 钢结构 ２０１８年第８期第３３卷总第２３６期
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ａ一塔楼立面；ｂ一标准层平面； ｃ一环带桁架层平面；ｄ一伸臂桁架层平面。 网２塔楼钢结构体系示意
复杂外形和超高层的钢结构体系，大大增加－ｒ 现场施Ｔ管理难度。面临挑战，施 单位采用ｉ维 激光扫描的ＢＩＭ技术方案，实时掌握施工进度及质 量误差，快速将现场文体转换为ＢＩＭ模型并与设汁 ＢＩＭ模型进行拟合分析，有效提高了ＢＩＭ技术管理 的时效性和便捷性。 ２ 三维激光扫描的ＢＩＭ技术在建筑施工中的应用 三维激光扫描点云数据的ＢＩＭ技术，是从复杂 实体中重建目标的全景 维数据及模型，主要是获 取目标的线、面、体、空问等＝ｉ维实测数据并进行高 精度三维逆向建模技术 。建筑业信息化与装配 式建筑的发展，通过三维扫描技术将会找到一个契 合点，实现信息化的应用推动产业化发展 。将基 于三维激光扫描技术的逆向三维模型，与原设计模 型进行拟合对比分析，不仅能够实现建筑信息化管 理，还可及时掌握建筑模型的实时数据及变化，为现 场施工信息管理变革带来极大的现实意义和生产 价值 ３基于三维激光扫描的ＢＩＭ技术在武汉绿地中心 钢结构施工中具体应用 ３．１ 利用三维激光扫描数据，实景复制，逆向建模 在钢结构Ｔ程施工过程中，结构与管线专业交 叉处应预留管线孔洞，此孔洞预留在大型框架梁腹 板上。此类歼孔构件在制作、运输、安装过程中均会 发现施Ｔ 误差，并在各丁序中形成累积误差，｝大１此在 构件安装就位后，需重新获取孔洞精确数据，为后期 管线施丁提供科学可靠数据。此时，采用 维激光 扫描对已安装完毕的框架梁进行激光扫描和点云数 据采集。 由于 维激光扫捕的原始数据（称为“点云”） 不能直观地表示建筑物的外形，需利用ＣＹＣＬＯＮＥ 软件测量｝十｛孑Ｌ洞的真实数据，结合三维设计软件 ＲＥＶＩＴ，进行模型逆向重构，使建筑物可视化，逆向 模型与设计模型拟合对比，分析出孔洞偏差，形成建 筑精确尺寸的ＢＩＭ实际模型，为后期管道施丁和建 筑物的运营管理提供科学依据。图３为大型框架梁 管线预留孔洞模型。 三维逆向建模使用，直观展示了各个构件按照 设计要求安装之后的效果，同时记录了各位置关键 尺寸的数字信息，为单个构件的尺寸修改及构件之 问的调整提供了精准的分析数据。 ３．２ 海量数据管理，跨部门协同工作 三维激光扫描是一种非接触式测绘方法，测绘 精度高、数据量大、效率高。根据现场管理需求，每 周对武汉绿地中心项目进行２次扫描作业，每次扫
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。 ＢＩＭ技术与应用 ａ一大型骶架粱孔制定位点石安装模型； ｂ一大型框架粱孔洞修正ＢＩＭ模型。 网３ 某大型框架梁预留 Ｌ洞ＢＩＭ模型
描数据量为２０ Ｇ左右，这项工作将持续两年左右直 到项目的竣工验收，累计的点云数据是一个庞大数 据库，这对后处理软件平台的数据库管理能力提出 了极高的要求．．经过对多方调研测试，施工单位最 终采用了徕卡点云ＪＥＴＳＴＲＥＡＭ管理平台，实现协 同管理。ＪＥＴＳＴＲＥＡＭ管理方案可支持超过１ ０００ 个测站和百亿数量级点云的超大项目，能瞬间呈现 完整的高密度点云渲染效果。该方案支持项目集中 式管理，支持Ｃ／Ｓ架构（客户端一服务器），并提供 ＮＡＶＩＳｗＯＲＫ、ＡＵＴＯＣＡＤ、ＣＹＣＬＯＮＥ、ＲＥＶＩＴ等多种 软件接口（图４），可多人同时访问数据并实现多个 部门协同管理，无需分块、切割，满足绿地中心此类 庞大工程项目、海量数据的工作要求，采用三维激光 扫描技术采集数据并协同工作，大大提高ＢＩＭ信息 管理效率。
Ｊ割４ ＪＥＴＳ。ＦＲＥＡＭ海量数 协同管理方案 ３．３可视化碰撞检测 ＢＩＭ技术广泛应用于建筑物的可视化碰撞检测 中。碰撞检测主要针对建筑ｌ丁程中各专业设备管线 之『Ｌ｛】碰撞、管线与建筑结构部分碰撞以及建筑结构 碰撞。本项目利用ｉ维激光扫描技术获取管道与结 构相交处的海量点云，通过ＣｌｏｕｄＷｏｒｘ瞬ｎ，？Ｊｊｕ载，结 合ＮＡＶＩＳＷＯＲＫＳ软件强大的建筑ＢＩＭ全局性管理 功能，支持高效ｊ三维协作、动态仿真与精确分析，与
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设计模型进行碰撞检测、定量分析，为项目相关人员 提供整体项目视图，促进设计决策、施工罔纸管理、 施工情况预测与规划，并方便后期运营管理。图５ 为某通风管道与框架柱之间的碰撞检测点云陶。
５ 粟通风霄道与框架柱之『目的碰撞检测点 ３．４ 实时跟踪监测施工质量 ３．４．１楼层整体监测技术 在施工过程中，施ｌＴ单位需实时跟踪监测质量： 管道孔洞的大小是否符合要求，墙面的厚度是否达 标，幕墙的大小与设计之间的误差。这些繁杂的数 据需要施工单位在施工完成后立刻检查并反馈，工 作量大，数据多，在项目实施期间给各级管理部门带 来了诸多不便。此时，施丁单位引进ｉ维激光扫描 仪获取海量数据，再使用３ＤＲＥＨＡＰＥＲ软件对数据 进行后处理，直接将点云数据与设计模型自动进行 对比，色谱颜色直观显示误差大小，快速完成质量监 测Ｔ作（图６）。
６第２２层结构平面检查界面 ３．４．２关键工序监测技术 对于主楼钢结构大跨度环带桁架，施Ｔ时需起 拱，控制起拱精度是环带桁架施工的关键＿Ｔ序。施 丁单位利用三维激光扫描仪对安装完成后的桁架拱 度进行检测，并与设计值进行对比分析，保证构件安 装的精度，图７为环带桁架一拱度扫描点云陶，图８ 为该环带桁架起拱拱度对比分析。 由图８可知：环带桁架起拱质量检测，通过对 比扫描仪与设计图纸对应点拱度数据，监测结果走 势与没计走势基本一致，且各自最大值对应点相同， 数据波动小，检测结果稳定。 基于三维激光扫描的ＢＩＭ技术应用，用于质量 跟踪监测，其监测精度与效率是传统监测方法不可
钢结构 ２０１８年第８期第３３卷总第２３６期
