基于BIM+三维扫描技术的钢结构施工质量控制分析

基于BIM+三维扫描技术的钢结构施工质量控制分析

王铁帆,刘蕲宁,赵涛,叶婧,杨超

中建八局西南建设工程有限公司 四川省成都市610000

摘要：建筑行业发展迅速，对建筑工程的施工质量提出较高要求，钢结构施工为建筑工程的主要施工内容，控制施工质量至关重要。本文将结合钢结构质量控制需要，研究BIM技术与三维扫描技术相关理论，分析基于BIM与三维扫描技术的钢结构施工质量控制方式。

关键词：BIM；三维扫描；钢结构施工

引言：相较于传统建筑，钢结构建筑施工速度快，且具有较强的抗震性，在世界范围内应用广泛，有效促进建筑行业发展。我国对建筑物需求量大，钢结构建筑更符合社会发展需要，因此相关人员应重视施工质量的控制，提高钢结构建筑的质量。

一、BIM技术

BIM技术即基于信息模型的过程化工程管理模式，应用该技术管理施工可实时掌握施工情况，以便采取合理措施控制施工质量，BIM技术特征如下所述。第一，三维可视化，应用BIM技术能构建钢结构建筑的立体模型，通过模型判断施工方案的合理性，同时帮助施工人员明确施工所需使用的材料、设备等，及时发现施工方案中存在的问题，施工开始前对方案进行调整。第二，协调性，参与钢结构施工各方都可使用BIM技术构建的模型，降低各方在施工中沟通的难度，随时了解施工情况。第三，模拟性，BIM技术以信息技术为基础，取代人力完成信息采集与处理，获取的数据信息准确性更强。第四，BIM技术构建模型输出形式多样化，形成的施工资料容易保存。

二、三维扫描技术

三维扫描技术的应用平台为三维扫描仪，如图1所示，通过发射激光实现对建筑物的精确测量，快速得出建筑物的空间测量结果，为施工质量控制工作开展创造基础条件且该技术应用方式简单、采集数据准确，被广泛用于钢结构施工质量控制。施工质量控制人员需掌握三维扫描仪的测量原理，使用该仪器测量钢结构建筑时，通过接收返回的信号，创建钢结构表面点云，用于展现被测量物体的形状，点云密集程度与模型精确度关系紧密，越密集的点云构建模型越贴近真实情况。常见的三维扫描仪分接触式与非接触式两种，由天宝生产的TX6型号三维扫描仪为非接触式，根据投射能量与返回信号的时差测量距离，该扫描仪环境适应能力强，分辨率高，采集数据信息能够真实反映施工现场的情况，且操作难度低[1]。

图1 三维扫描仪

三、基于BIM+三维扫描技术的钢结构施工质量控制措施

（一）技术集成

为达到控制钢结构施工质量的目标，施工质量控制人员需将BIM技术与三维扫描技术进行融合，提高对钢结构施工质量评价的准确性，技术集成方式有以下几种。第一，钢结构施工中存在被测结构形状复杂的可能，因此施工质量控制人员可借助BIM技术的优势，从多个位置测量目标结构，并对测得的点云数据进行拼接，以便全面掌握被测结构的形状。第二，为保证技术集成效果，由三维扫描仪采集的数据需降噪处理，排除干扰点对数据采集结果的不良影响，常用降噪方式为统计学滤波法。第三，明确数据配准方式，配准可用方式有IPC算法、PCA算法等，当对数据配准精度要求较高时，先使用PCA算法对数据粗配准，后运用ICP算法实现两种数据的精确匹配。

（二）构件质量控制

第一，在加工阶段控制钢结构构件质量，运用BIM技术为加工的构件建立模型，确保模型与构件加工图纸一致，借助三维扫描技术监督构件加工工程，控制加工的构件与图纸误差小于2毫米，保证加工的构件满足钢结构建筑施工需要，如加工构件不符合标准需适当调整模型，避免不合格构件用于施工。第二，构件虚拟预拼装，实际使用构件前，应用BIM技术与三维扫描技术，建立构件模型，判断不同构件连接的紧密性，防止运输中被损害的构件用于施工，降低钢结构的施工质量。第三，构件实际安装监测，完成安装后，运用BIM技术与三维扫描技术监测构件安装情况，判断拼接后构件是否满足施工要求，如发现问题及时采取措施修正拼接结构，保证钢结构的施工质量。

（三）掌握三维扫描仪操作要点

钢结构施工质量控制人员务必要熟练掌握三维扫描仪的操作要点，严格按照规范操作仪器，充分发挥三维扫描仪在施工质量控制中的作用。第一，明确仪器架设流程，按照三脚架、基座、仪器、闪存盘的顺序完成仪器架设，随后为仪器供电，将仪器与远程设备相连，根据测量需要调整仪器的高度，架设过程中尤其重视三脚架三条腿的宽度，保证三脚架的稳定性。第二，调整三维扫描仪软件设置，根据钢结构施工质量控制需要，创建项目并更改项目初始参数，在项目内创建测量站点，获取扫描仪的高度、扫描次数等信息并验证。第三，规范在施工现场使用扫描仪的步骤，根据被测物体的特征拟定扫描路线，确定标靶纸的粘贴位置，测量位置坐标，严格按照设定的扫描路线完成扫描，扫描路线中每隔8至10米设置站点，向下一个站点转移仪器时，无需关闭扫描仪[2]。

（四）规范点云处理软件操作

为保证点云数据的准确性，正确判断钢结构的施工质量，施工质量控制人员需熟练掌握点云处理软件的操作方式，实现点云数据与BIM模型数据的对接。第一，电脑中操作软件获取不同测站的点云文件，点击软件选项卡中的“配准”，并将配准模式调整为自动配准，所有测站点云拼接结果自动展现，也可分多次拼接测站点云，降低电脑负荷，保证软件顺利进行。第二，匹配点云与测站位置，处理BIM模型，为BIM模型匹配现实位置坐标，并将处理后的BIM模型以DWG格式导出，导出时需注意在软件中设置导出单位。第三，将DWG格式文件以三角网形式导入Realworks软件中，操作软件合并三角网，同时选择三角网与点云，并点击软件“三维检测”键，分析三角网与点云的误差，以此判断钢结构施工结果是否符合质量控制标准。

结束语：综上所述，BIM与三维扫描技术可用于钢结构施工质量控制，消除现有钢结构施工技术存在的问题，保证钢结构建筑的质量。钢结构施工质量控制人员需关注领域最新研究成果，学习先进的质量控制思想，结合实际施工需要，不断调整控制施工质量的方式。

参考文献：

[1]王小亮.基于三维激光扫描技术的建筑物变形监测精度分析[J].经纬天地,2022(05):10-13.

[2]邱宁.高空穹顶钢骨架玻璃天棚施工技术的应用[J].福建建材,2022(10):99-101.