CN113358156A - 基于bim技术的弧形混凝土构件模板定位和检测的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了弧形混凝土构件模板定位和检测技术领域的基于BIM技术的弧形混凝土构件模板定位和检测的施工方法，包括以下步骤：S1、3D可视化：采用BIM技术建立弧形混凝土构件和模板加固体系三维可视化模型；S2、精确化管理：分析弧形混凝土构件弧度和倾斜度情况，提前做好精准施工方案，并根据分析数据预先准备相应的施工材料机具；本发明项目技术人员根据施工图纸，建立弧形混凝土构件三维可视化模型和弧形混凝土构件模板加固体系模型，通过将BIM技术与可视影像高科技测量设备和高科技三维扫描技术相结合，可有效提高弧形混凝土放样效率，有效解决弧形混凝土剪力墙使用木模加固体系无法对弧形、倾斜度检测的问题。
Description
技术领域
本发明涉及弧形混凝土构件模板定位和检测技术领域，具体为基于BIM技术的弧形混凝土构件模板定位和检测的施工方法。
背景技术
随着社会经济的高速发展，越来越注重建筑外形的美观新颖，特别是体育馆、会展、影剧院等地标建筑和公共建筑，为达到建筑的外观效果，采用不规则、倾斜复杂的弧形混凝土结构形式，对模板的安装定位和检测提出了更高的要求。
目前弧形混凝土结构模板安装定位还是以传统方式为主，建立平面基准控制点、布设施工控制网，使用全站仪、水准仪、线锤、卷尺等仪器在现场进行放样定位及模板安装，经过反复多次调整完成模板安装。传统放线方式操作繁琐、效率低、误差大，模板安装过程中在弧度定位、倾斜角、弧度复核等方面难以控制，为此，我们提出基于BIM技术的弧形混凝土构件模板定位和检测的施工方法。
发明内容
本发明的目的在于提供基于BIM技术的弧形混凝土构件模板定位和检测的施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
基于BIM技术的弧形混凝土构件模板定位和检测的施工方法，包括以下步骤：
S1、3D可视化：采用BIM技术建立弧形混凝土构件和模板加固体系三维可视化模型；
S2、精确化管理：分析弧形混凝土构件弧度和倾斜度情况，提前做好精准施工方案，并根据分析数据预先准备相应的施工材料机具；
S3、BIM机器人放样：根据施工蓝图添加坐标系，将基准点添加进BIM模型中，并设置模板安装控制点，模板安装施工时，将弧形混凝土构件模板加固体系模型及坐标控制点导入可视影像高科技测量设备，利用三维可视化模板加固体系模型对作业班组进行安全技术交底；
S4、扫描纠偏：模板安装完成后，利用高科技扫描技术获取现场实际弧形混凝土构件模板安装模型，选择模型基准点，将现场实际弧形混凝土构件模板安装模型与BIM模型进行高精度对比拼接，对弧形混凝土构件模板的实际安装位置与设计安装位置进行偏差色谱分析，根据偏差报告纠正现场弧形混凝土构件模板，对模板加固体系垂直度、倾斜度、弧度进行有效的检测。
优选的，所述步骤S1中，根据施工图纸和弧形混凝土剪力墙模板加固方案、构件定位控制点，根据项目BIM信息模型应用标准，运用AutodeskRevit软件建立弧形混凝土构件和模板加固体系三维信息模型。
优选的，所述在AutodeskRevit软件中加载Autodeskpointlayout插件，添加与施工蓝图相匹配的坐标系，将基准点添加进项目，调整模型位置，运用AutodeskRevit软件中的线段等分功能，按弧长距离100mm为单元，分别沿构件底部内侧模板内表面弧长、构件底部外侧模板外表面弧长、距构件底部内侧模板内表面500mm控制线弧长分割弧线，沿分割的点放置控制坐标点，并进行编号，导出.CSV点文件和模板加固3D模型至手持PDA的TrimbleFieldLink软件中。
优选的，所述步骤S3中，放样操作为操作软件指挥机器人现场放样，放线机器人可以自动捕捉棱镜，点击放样点位，直接自动指向放样点位，通过PDA调节指示，定位放样点坐标和500mm控制线坐标。用记号笔在地面做好点位标记，并将放线点连接成圆弧。
优选的，所述本发明中的墙模板背部支撑由两层龙骨（钢管及钢筋）组成，直接支撑模板的钢管为次背楞，次背楞竖向布置。
优选的，所述用以支撑次背楞的直径25mm的钢筋为主背楞，主背楞横向布置，即主背楞组装成墙体模板时，通过穿墙螺栓将墙体两片模板拉结，且剪力墙穿墙对拉螺杆为M14的止水螺杆。
优选的，所述步骤S4中，在弧形剪力墙模板安装完成之后，还采用全站式三维激光扫描技术进行弧形剪力墙模板安装的位置、垂直度和弧度进行检测，并将内弧形剪力墙分为两个扫描区段，外弧形剪力墙分为4个扫描区段，每个区段内部满足通视条件，且利用全站式三维激光扫描仪，通过识别、提取目标物体的关键几何特征，快速获取弧形剪力墙模板的空间位置三维点数据，形成一个扫描的三维实体点云，借助点云数据处理软件Cyclone9.0进行数据处理，得到弧形剪力墙模板的完整空间几何尺寸，逆向建立高精度的三维模型。
优选的，所述根据分段情况和各段的坐标定位需求，设计仪器的布设方案，为减少全站仪三维激光扫描仪移站坐标误差及扫描误差，每个可通视区段全站式三维激光扫描仪架设距离控制在10m范围内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本发明弧形混凝土剪力墙厚度高达500mm，高度高达6000mm，弧度放样方式的选择容易造成放样效率低和精度低的问题，如弧形混凝土构件模板选择定型化钢模板无周转，且成本高，而模板加固体系选择木模+钢管次背楞+钢筋主背楞的形式，成本低，投入的模板及加固材料均可周转使用，但该种模板加固方式，对于弧度、倾斜度无法检测，无法保证弧形混凝土构件的弧形、倾斜度等精度，且项目技术人员根据施工图纸，建立弧形混凝土构件三维可视化模型和弧形混凝土构件模板加固体系模型，通过将BIM技术与可视影像高科技测量设备和高科技三维扫描技术相结合，可有效提高弧形混凝土放样效率，有效解决弧形混凝土剪力墙使用木模加固体系无法对弧形、倾斜度检测的问题；
二、本发明采用的三维激光扫描仪为全站式三维激光扫描仪，具有全站仪功能，因此将全站式三维激光扫描仪精确架设于三维坐标控制点上进行扫描，所扫描坐标即为坐标***下的精确数据，无需再进行坐标配准，有效避免了因坐标配准产生的误差，且将全站式三维激光扫描仪测得的每段标靶坐标数据进行整合，形成点云数据，建立与BIM模型同一坐标系下的点云三维模型，点云模型文件导入三维BuildlTConstruction软件中，以地面建立同一水平面，将点云模型中弧形构件模板端部底部的内外侧模板角点与Revit弧形构件模板角点对齐，将点云模型与BIM模型套合；
三、本发明对于表面平整度的分析，由于关注的是各点偏差的相对值，全站式三维激光扫描仪***的误差影响很小，因而需主要控制仪器操作误差。对于形状偏差的分析，全站式三维激光扫描仪的***误差和偶然误差为主要误差，在进行扫描前要对仪器进行***误差检测，对扫描结果进行修正。对于同轴度的检测，标靶球识别误差、全站仪测距的***误差和操作误差是影响检测结果的主要误差，出具偏差分析报告；
四、本发明适用房屋建筑工程、公路桥梁工程、基础建设、水利水电工程等异形混凝土构件模板、异形钢结构构件、高精设备仪器安装定位和检测。
附图说明
图1为本发明施工工艺流程示意图；
图2为本发明弧形构件模板安装流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：
基于BIM技术的弧形混凝土构件模板定位和检测的施工方法，包括以下步骤：
S1、3D可视化：采用BIM技术建立弧形混凝土构件和模板加固体系三维可视化模型；
S2、精确化管理：分析弧形混凝土构件弧度和倾斜度情况，提前做好精准施工方案，并根据分析数据预先准备相应的施工材料机具；
S3、BIM机器人放样：根据施工蓝图添加坐标系，将基准点添加进BIM模型中，并设置模板安装控制点，模板安装施工时，将弧形混凝土构件模板加固体系模型及坐标控制点导入可视影像高科技测量设备，利用三维可视化模板加固体系模型对作业班组进行安全技术交底；
S4、扫描纠偏：模板安装完成后，利用高科技扫描技术获取现场实际弧形混凝土构件模板安装模型，选择模型基准点，将现场实际弧形混凝土构件模板安装模型与BIM模型进行高精度对比拼接，对弧形混凝土构件模板的实际安装位置与设计安装位置进行偏差色谱分析，根据偏差报告纠正现场弧形混凝土构件模板，对模板加固体系垂直度、倾斜度、弧度进行有效的检测。
请参阅图1，所述步骤S1中，根据施工图纸和弧形混凝土剪力墙模板加固方案、构件定位控制点，根据项目BIM信息模型应用标准，运用AutodeskRevit软件建立弧形混凝土构件和模板加固体系三维信息模型；
请参阅图1，所述在AutodeskRevit软件中加载Autodeskpointlayout插件，添加与施工蓝图相匹配的坐标系，将基准点添加进项目，调整模型位置，运用AutodeskRevit软件中的线段等分功能，按弧长距离100mm为单元，分别沿构件底部内侧模板内表面弧长、构件底部外侧模板外表面弧长、距构件底部内侧模板内表面500mm控制线弧长分割弧线，沿分割的点放置控制坐标点，并进行编号，导出.CSV点文件和模板加固3D模型至手持PDA的TrimbleFieldLink软件中；
请参阅图1，所述步骤S3中，放样操作为操作软件指挥机器人现场放样，放线机器人可以自动捕捉棱镜，点击放样点位，直接自动指向放样点位，通过PDA调节指示，定位放样点坐标和500mm控制线坐标。用记号笔在地面做好点位标记，并将放线点连接成圆弧；
请参阅图2，所述本发明中的墙模板背部支撑由两层龙骨（钢管及钢筋）组成，直接支撑模板的钢管为次背楞，次背楞竖向布置；
请参阅图2，所述用以支撑次背楞的直径25mm的钢筋为主背楞，主背楞横向布置，即主背楞组装成墙体模板时，通过穿墙螺栓将墙体两片模板拉结，且剪力墙穿墙对拉螺杆为M14的止水螺杆；
请参阅图1，所述步骤S4中，在弧形剪力墙模板安装完成之后，还采用全站式三维激光扫描技术进行弧形剪力墙模板安装的位置、垂直度和弧度进行检测，并将内弧形剪力墙分为两个扫描区段，外弧形剪力墙分为4个扫描区段，每个区段内部满足通视条件，且利用全站式三维激光扫描仪，通过识别、提取目标物体的关键几何特征，快速获取弧形剪力墙模板的空间位置三维点数据，形成一个扫描的三维实体点云，借助点云数据处理软件Cyclone9.0进行数据处理，得到弧形剪力墙模板的完整空间几何尺寸，逆向建立高精度的三维模型；
请参阅图2，所述根据分段情况和各段的坐标定位需求，设计仪器的布设方案，为减少全站仪三维激光扫描仪移站坐标误差及扫描误差，每个可通视区段全站式三维激光扫描仪架设距离控制在10m范围内；
工作原理：本发明采用BIM技术建立弧形混凝土构件和模板加固体系三维可视化模型，根据分析数据预先准备相应的施工材料机具，创建坐标系，导入场地坐标基准点，设置模板安装控制点，模板安装施工时，将弧形混凝土构件模板加固体系模型及坐标控制点导入可视影像高科技测量设备，利用三维可视化模板加固体系模型对作业班组进行安全技术交底，更加直观、清晰具体；且在模板安装完成后，利用高科技扫描技术获取现场实际弧形混凝土构件模板安装模型，选择模型基准点，将现场实际弧形混凝土构件模板安装模型与BIM模型进行高精度对比拼接，对弧形混凝土构件模板的实际安装位置与设计安装位置进行偏差色谱分析，根据偏差报告纠正现场弧形混凝土构件模板，对模板加固体系垂直度、倾斜度、弧度进行有效的检测，且本发明从弧形混凝土结构模板安装定位角度出发，基于BIM信息模型，融合3D扫描技术和BIM放样技术，提高了弧度、倾斜角控制精度，有效解决了传统测量放线在弧形混凝土结构放线过程中的弊病，不仅降低了施工成本，减少了工期压力，还保证了建筑外形效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.基于BIM技术的弧形混凝土构件模板定位和检测的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、3D可视化：采用BIM技术建立弧形混凝土构件和模板加固体系三维可视化模型；
S2、精确化管理：分析弧形混凝土构件弧度和倾斜度情况，提前做好精准施工方案，并根据分析数据预先准备相应的施工材料机具；
S3、BIM机器人放样：根据施工蓝图添加坐标系，将基准点添加进BIM模型中，并设置模板安装控制点，模板安装施工时，将弧形混凝土构件模板加固体系模型及坐标控制点导入可视影像高科技测量设备，利用三维可视化模板加固体系模型对作业班组进行安全技术交底；
S4、扫描纠偏：模板安装完成后，利用高科技扫描技术获取现场实际弧形混凝土构件模板安装模型，选择模型基准点，将现场实际弧形混凝土构件模板安装模型与BIM模型进行高精度对比拼接，对弧形混凝土构件模板的实际安装位置与设计安装位置进行偏差色谱分析，根据偏差报告纠正现场弧形混凝土构件模板，对模板加固体系垂直度、倾斜度、弧度进行有效的检测。
2.根据权利要求1所述的基于BIM技术的弧形混凝土构件模板定位和检测的施工方法，其特征在于：所述步骤S1中，根据施工图纸和弧形混凝土剪力墙模板加固方案、构件定位控制点，根据项目BIM信息模型应用标准，运用AutodeskRevit软件建立弧形混凝土构件和模板加固体系三维信息模型。
3.根据权利要求2所述的基于BIM技术的弧形混凝土构件模板定位和检测的施工方法，其特征在于：所述在AutodeskRevit软件中加载Autodeskpointlayout插件，添加与施工蓝图相匹配的坐标系，将基准点添加进项目，调整模型位置，运用AutodeskRevit软件中的线段等分功能，按弧长距离100mm为单元，分别沿构件底部内侧模板内表面弧长、构件底部外侧模板外表面弧长、距构件底部内侧模板内表面500mm控制线弧长分割弧线，沿分割的点放置控制坐标点，并进行编号，导出.CSV点文件和模板加固3D模型至手持PDA的TrimbleFieldLink软件中。
4.根据权利要求1所述的基于BIM技术的弧形混凝土构件模板定位和检测的施工方法，其特征在于：所述步骤S3中，放样操作为操作软件指挥机器人现场放样，放线机器人可以自动捕捉棱镜，点击放样点位，直接自动指向放样点位，通过PDA调节指示，定位放样点坐标和500mm控制线坐标，用记号笔在地面做好点位标记，并将放线点连接成圆弧。
5.根据权利要求1所述的基于BIM技术的弧形混凝土构件模板定位和检测的施工方法，其特征在于：所述本发明中的墙模板背部支撑由两层龙骨（钢管及钢筋）组成，直接支撑模板的钢管为次背楞，次背楞竖向布置。
6.根据权利要求5所述的基于BIM技术的弧形混凝土构件模板定位和检测的施工方法，其特征在于：所述用以支撑次背楞的直径25mm的钢筋为主背楞，主背楞横向布置，即主背楞组装成墙体模板时，通过穿墙螺栓将墙体两片模板拉结，且剪力墙穿墙对拉螺杆为M14的止水螺杆。
7.根据权利要求1所述的基于BIM技术的弧形混凝土构件模板定位和检测的施工方法，其特征在于：所述步骤S4中，在弧形剪力墙模板安装完成之后，还采用全站式三维激光扫描技术进行弧形剪力墙模板安装的位置、垂直度和弧度进行检测，并将内弧形剪力墙分为两个扫描区段，外弧形剪力墙分为4个扫描区段，每个区段内部满足通视条件，且利用全站式三维激光扫描仪，通过识别、提取目标物体的关键几何特征，快速获取弧形剪力墙模板的空间位置三维点数据，形成一个扫描的三维实体点云，借助点云数据处理软件Cyclone9.0进行数据处理，得到弧形剪力墙模板的完整空间几何尺寸，逆向建立高精度的三维模型。
8.根据权利要求7所述的基于BIM技术的弧形混凝土构件模板定位和检测的施工方法，其特征在于：所述根据分段情况和各段的坐标定位需求，设计仪器的布设方案，为减少全站仪三维激光扫描仪移站坐标误差及扫描误差，每个可通视区段全站式三维激光扫描仪架设距离控制在10m范围内。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114717954A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-07-08 | 中铁二十四局集团安徽工程有限公司 | 一种基于三维空间坐标定位的超高混凝土塔柱施工方法 |
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