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异形空间幕墙三维激光扫描下料施工工法 青岛建安建设集团有限公司青岛东亚建筑装饰有限公司 1前言 随着工业现代化和科学技术的纵深发展，人们对建筑外观美感的要求越来越高，造 型也越来越复杂。幕墙工程呈现出对美感和造型前所未有的追求，从传统的平直外立面 向单曲、双曲等复杂造型跨越，由此，传统的放线测量下料技术不论从操作、技术方面， 还是从成本、进度、质量等方面均已不能满足此类项目的内在要求。异形空间三维激光 扫描下料技术通过控制测量、激光扫描、建模等施工工序操作，较好的解决了以上难题。 我公司在2014青岛世界园艺博览会植物馆项目异形空间幕墙工程的施工中，通过 对异形空间三维扫描下料技术的深入研究和实践，提炼形成本工法，为同类工程的施工 提供了借鉴、参考和指导。 2工法特点 2.0.1精度高。通过全站仪和电子水准仪相结合的方式来建立空间控制网，较之单纯的 全站仪测量的控制网，误差小且均匀分摊，提高控制网的精确度。 2.0.2操作简单。高端高效的三维扫描，具有高效、准确、可操作性强等特点，对异形 空间的幕墙测量工作具有很强的针对性和切合性。 2.0.3效率高。针对造型复杂而又工期紧张的项目而言，批量下料是提高效率、缩短工 期的有效途径，在三维模型提取的数据为批量下料提供了良好的技术依据。 3适用范围 本工法适用于各种造型的幕墙测量下料，尤其适用于曲面复杂的异形空间幕墙测量 下料技术。 4工艺原理 4.0.1首先对所要扫描的建筑物进行现场踏勘，根据建筑物的形状、大小、所处的位置 等，沿建筑物四周布设主要控制点。根据测绘院提供的基准点坐标，采用闭合导线作业 测量法，即可建立城市坐标系下的控制网。然后以各个控制点为基准点，采用三维激光 扫描仪对控制点覆盖区域内预埋在钢构上幕墙支座的靶点进行扫描，通过数据处理与分 析计算，进而可得到幕墙支座节点的三维坐标。最后通过幕墙支座节点的坐标换算，就 可求得幕墙实际的下料尺寸。 4.0.2坐标转换。控制网由覆盖整个建筑物的坐标控制点组成，是城市坐标系下建立的 控制网。在幕墙支撑点坐标扫描后，需将所扫描点(或对象)的坐标转化成城市坐标系 下的坐标。 1相对坐标差计算见式4.0.2-1。 { △ X= X2 -X1 △ Y= Y2 -Y1 (式 4.0.2-1) △ Z= Z2 - Z1 式中：△ X、△ Y、△ Z——相对坐标差； X、Y、Z——扫描坐标系中目标点三维坐标值。 2控制网系(城市坐标系)与扫描坐标系对目标点A进行坐标转换。计算公式见式 4.0.2-2。 { X2=X0+A X Y2=Y0+A Y (式 4.0.2-2) Z2=Z0+A z 式中：X0、Y0、Z0——控制网系中三维坐标值； X、Y、Z——扫描坐标系中目标点三维坐标值。 3幕墙玻璃下料计算见式4.0.2-3。 D=[ (X -X ) 2+ (Y -Y ) 2+ (Z -Z ) 2]0.5 (式 4.0.2-3) 2 1 2 1 2 1 式中：X、Y、Z三角形幕墙玻璃角点的三维坐标。 式中：X、Y、Z 三角形幕墙玻璃角点的三维坐标。 5工艺流程及操作要点 5.1工艺流程 扫描区域划分一平面控制网建立一平面控制测量一高程控制测量一安设烛点一三 维扫描一内业处理一坐标转换一三维建模一数据提取一形成料单一批量下料。 5.2操作要点 5.2.1扫描区域划分。根据建筑物的形状以及现场控制网特点进行区域划分。划分扫描 区域并对每个区域进行点数设置（点数N2以便于测量与校核）。 5.2.2平面控制网建立。根据勘察测绘院给出的建筑物定位控制点的坐标及现场划分的 区域，引测覆盖建筑物的控制点，控制点需满足以下几个要求。 1控制网围绕并覆盖整个建筑物，控制点之间的距离相对均匀且在测量仪器误差允 许的测量距离内，不能过于集中，否则会导致后续扫描过程中控制点采集困难，影响测 量和扫描精度。 2控制点之间前后通视良好，以便于坐标和高程的测量。 3控制点与建筑物距离恰当，根据扫描仪器的扫描距离且需保证扫描仪器工作过程 中对该点的覆盖，太远产生误差太大，太近可能扫描不到。 图5.2.5扫描烛点的设置5.2.3平面控制测量。平面控制测量的主要目的是获取控制网上所有控制点的平面坐 标，即（x,y） 图5.2.5扫描烛点的设置 5.2.4高程控制测量。高程控制测量的主要目 的是解决三维坐标的“Z”值问题，由此，通 过平面控制测量和高程控制测量，（x,y,z ） 的值均可以得以解决。 5.2.5安设烛点。管桁架的每个相贯线的节 点处均有焊接的点驳件，为了获取点驳件形心 的坐标点，需在每个点驳件上安设烛点，当扫描仪工作时，可以准确的捕捉到该点的坐 标。局部烛点分布如图5.2.5-1所示。 5.2.6三维扫描。点驳件安设妥当后，采用三维激光扫描仪扫描所有烛点形成点云