一、鋼結(jié)構(gòu)近來(lái)和未來(lái)趨勢(shì)鋼結(jié)構(gòu)住宅材料改善、裝配工藝優(yōu)化，正在形成產(chǎn)業(yè)化和工業(yè)化技術(shù)體系。
大型廠房、場(chǎng)館、超高層、機(jī)場(chǎng)、車(chē)站等大型建筑逐漸實(shí)現(xiàn)了鋼構(gòu)化，鐵路、橋梁、船舶鋼構(gòu)行業(yè)應(yīng)用也越來(lái)越多。
裝配式鋼構(gòu)智能化。智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展，在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)加工制造、項(xiàng)目施工裝配上深入推進(jìn)智能建造產(chǎn)業(yè)體系。
重要的復(fù)雜工程應(yīng)預(yù)拼裝，對(duì)出現(xiàn)的偏差及時(shí)整改，減小累計(jì)誤差。《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定了對(duì)多節(jié)柱、桁架、管等構(gòu)件允許偏差和檢查方法，一般采用試孔器、全站儀、鋼尺、拉線、吊線、焊縫量規(guī)檢查。- 成本高，耗費(fèi)大量人力、運(yùn)輸、場(chǎng)地等資源，有時(shí)難以協(xié)調(diào)運(yùn)輸和場(chǎng)地條件。
- 時(shí)間長(zhǎng)，需要運(yùn)輸、實(shí)際拼裝等，過(guò)程繁瑣，不僅對(duì)工程進(jìn)度管理提出高要求, 還有安全隱患。
- 檢測(cè)精度低，有限的單點(diǎn)測(cè)量，對(duì)于曲線線型缺少完整的整體性，存在累計(jì)誤差。
為了深入推進(jìn)施工裝配建造智能化，需要通過(guò)數(shù)字化和虛擬仿真新技術(shù)，保證分塊裝配測(cè)量效率和數(shù)據(jù)完整性，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的快速低成本檢驗(yàn)校核。虛擬預(yù)拼裝走進(jìn)人們的視線。
三、徠卡HDS鋼結(jié)構(gòu)虛擬預(yù)拼裝方案徠卡三維激光掃描儀，每秒獲取百萬(wàn)個(gè)點(diǎn)三維坐標(biāo)，避免了局部和片面。點(diǎn)云進(jìn)入徠卡Cyclone 3DR虛擬裝配，分析構(gòu)件加工尺寸偏差、裝配偏差精度，可有效滿(mǎn)足預(yù)拼裝應(yīng)用需求。1. 設(shè)備：徠卡Pxx或者徠卡RTC360設(shè)備，徠卡黑白標(biāo)靶2個(gè)。2. 軟件：徠卡Register 360、徠卡Cyclone 3DR。拼接方式規(guī)劃、掃描路線規(guī)劃、測(cè)站位置規(guī)劃、標(biāo)靶位置和數(shù)量、掃描分辨率等。2. 現(xiàn)場(chǎng)依次掃描構(gòu)件和標(biāo)靶。單構(gòu)件掃描需按照構(gòu)件拆分，對(duì)不同類(lèi)型構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化歸并和分類(lèi)掃描，一般保證接口部分點(diǎn)云密度約1mm。整體掃描用于節(jié)點(diǎn)預(yù)拼裝。圖1 徠卡P40掃描某造船廠起重機(jī)主梁構(gòu)件
1. 數(shù)據(jù)導(dǎo)入徠卡Cyclone點(diǎn)云理軟件。2. 點(diǎn)云拼接，使用徠卡專(zhuān)用標(biāo)靶，可將拼接精度控制在1mm以?xún)?nèi)。圖2 某鋼結(jié)構(gòu)掃描點(diǎn)云的拼接精度在1mm內(nèi)
3. 去噪和分割，將無(wú)關(guān)的點(diǎn)刪除，保留目標(biāo)構(gòu)件點(diǎn)云。圖3 去噪分割完畢的起重機(jī)支腿點(diǎn)云
構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量檢核——單構(gòu)件實(shí)際點(diǎn)云與設(shè)計(jì)模型偏差檢測(cè)為了檢驗(yàn)構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量，掃描單構(gòu)件點(diǎn)云，進(jìn)入徠卡Cyclone 3DR中，和相應(yīng)的BIM設(shè)計(jì)模型對(duì)齊，偏差檢測(cè)，生成質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告和三維偏差色譜分布圖。圖4 某奧體中心鋼構(gòu)件與設(shè)計(jì)偏差色譜圖
在加工場(chǎng)地，進(jìn)行節(jié)段節(jié)點(diǎn)之間的模擬預(yù)拼裝，便于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)修整。在建設(shè)安裝場(chǎng)地，模擬預(yù)拼裝，可根據(jù)安裝場(chǎng)地的實(shí)際對(duì)場(chǎng)地安裝的節(jié)段節(jié)點(diǎn)做出調(diào)整。徠卡Cyclone 3D軟件可將虛擬模型作為參考依據(jù)，進(jìn)行多節(jié)點(diǎn)最佳擬合約束的高精度對(duì)齊，拼接完畢后，進(jìn)行現(xiàn)狀和模型的3D偏差分析檢測(cè)對(duì)比，得到三維偏差色譜圖、整體偏差表，還可以標(biāo)注關(guān)鍵特征節(jié)點(diǎn)的實(shí)際測(cè)量值與設(shè)計(jì)值的差異圖表。圖5 起重機(jī)分段構(gòu)件完成虛擬裝配
圖6 裝配后關(guān)鍵數(shù)據(jù)測(cè)量
圖7 裝配后和設(shè)計(jì)模型的3D偏差分析色譜圖
經(jīng)過(guò)虛擬拼裝檢測(cè)，可從整體把握拼裝質(zhì)量。避免了基于單點(diǎn)數(shù)據(jù)分析帶來(lái)的片面誤差，而且對(duì)特別關(guān)注的部位可通過(guò)注釋查看具體的偏差情況。1. 顛覆傳統(tǒng)方法，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)字化模擬預(yù)拼裝，實(shí)現(xiàn)裝配建造智能化。2. 精度高，單點(diǎn)精度1mm級(jí)別，并實(shí)現(xiàn)了從點(diǎn)到面的偏差檢測(cè)，拼裝質(zhì)量好。3. 賦能，虛擬拼裝無(wú)需場(chǎng)地，減少運(yùn)輸，軟件操作減少了工作量，節(jié)約時(shí)間和勞動(dòng)力，提高效率，降低成本，避免返工修整造成的浪費(fèi)。
