异型屋面网架空间测量定位与BIM结合应用

宋开行,周冀伟,顾帅林

摘  要：随着科技的不断发展，在近几年来，人们对于建筑的审美要求变得越来越高，所以各种大型综合体建筑都向着一些非常复杂的异形钢结构变化，这些异形钢结构建筑主要体现在外形奇特美观和结构稳定等特点，并且一些异形钢结构的建筑还会成为一个城市或者国家的标志性建筑，也代表当地成为一个标志性的城市，从而吸引人员的流动，达到了对当地经济的迅猛发展，所以各个地区都会去修建一些异形钢结构的标志性建筑。然而这些复杂的钢结构建筑在施工时会遇到很多的问题，其中空间测量和定位变成了一个不能忽视的难题，本文主要对现阶段的异形钢结构的空间测量和定位的一些难点和各种技术。

关键词：屋面网架 钢结构  空间测量定位 BIM

一．工程概况

海口市国际免税城项目（地块五）分为地下二层及地上四层为钢框架支撑结构、五层屋面为大跨度钢结构轻型屋面；大跨度屋面结构釆用单层网壳与双层网壳相结合的结构体系，由5块穹顶网壳、2个冷却塔、绿植墙、一圈连续单双层网壳和钢柱构成屋面，屋面钢结构平面最大长宽约为351m×180m,屋盖钢结构最大安装高度约为45m，屋面造型有椭圆形、不规则椭圆形、双曲面波浪形。

二．异形钢结构网架中空间测量定位的难点

对于商业中异性的异形钢结构建筑是整体封闭的，对于精度的要求也是比较高的，不仅仅需要对它的空间位置进行估计，还需要精确的去对于每个结构建筑环节进行控制其相对的精度。其中特别是它的底层钢结构的精度要求非常的高，这对于建筑的钢结构的精度的保障。

还有其中的空间结构非常的复杂，在随着建筑的钢结构高度的变化，屋面网架每个位置的三维坐标展现出不同的规则形状。使用传统的经纬仪和水平面组件轴投影方法已经不可以运用到这样异形的钢结构网架中，所以对于这些组件的空间测量定位方法需要提出更好的要求和技术，同时对于测量人员的综合能力的要求也是需要提高，还有需要提升是测量人员与安装人员的相互之间的协调能力。

三．异形钢结构建筑的中空间检测定位的技术

2.1 BIM技术对异形钢结构建筑项目划分区块

对于现在建筑行业实现信息化的来对建筑项目绘图技术是BIM技术，BIM技术从3D（三维模型）空间上的坐标变为4D（四维模型）在其中加入了时间因素，将异形钢结构网架的建筑物的三维模型和施工的进度相结合，随着时间的变化，以动画的方式将建筑的过程以3D模型展现出来。现阶段的BIM技术是以5D（五维模型），在4D模型的基础上，加入了成本管理的维度，通过对于项目成本的预算和其中的影响进行分析，将异形钢结构网架的建筑项目与实际成本相结合进行统计，从而达到对于异形钢结构网架施工过程中进行动态的把控。所以BIM技术不仅仅是是一个计算机软件系统，更是创造了现在的建筑项目一种新型的管理方式。所以在BIM技术上再次添加一个对于把控所有建筑过程中的相关信息维度，便可以实现对于建筑项目所有时期的智能化安全管理。

BIM技术被非常广泛的应用于各种各样的建筑项目中，其中包括对异形钢结构网架项目的前期设计阶段和中期的施工阶段还是后期的保养维修阶段，所以这个BIM技术对于现在的异形钢结构网架项目的整个建筑过程的寿命周期都发挥着极其重要的作用。能够对于异形钢结构网架项目的进行初期的设计，来到达对于项目的施工过程的模拟，同时将协调整个建筑项目将它划分为多个环节和区域进行施工，同时对建筑项目的造价和需要用到的设备的统计和管理。BIM技术模型种类也是非常的多，这些模型包括在设计阶段、施工阶段、还有是对建筑项目数据收集等。而这些模型都是根据对项目数据的收集，再通过相关的部门将数据整合起来，最后根据这些模型的特性对整个建筑项目进行整合，使得这些模型应用到这个建筑项目的各个阶段中。所以使用BIM技术方便了异形钢结构建筑项目的整体工作，对于数整个项目的各种信息都会进行接收和整合，但BIM技术仍然还存在的一些问题，对于整个项目的管理人员的管理难度加强了，和对数据的管理也存在着一些问题。所以需要有专业的BIM技术人员来对整个建筑项目的进行管理和统筹运营。这就带动了整个异形钢结构建筑项目在各个环节中都可以运用到BIM技术，同时也方便对建筑项目的管理和统筹运营到各个环节中，使得整个建筑项目可以在每一个环节中都不会出现错误，从而保障项目可以按时、按要求、快速的顺利完成。

对于BIM技术在异形钢结构建筑项目的设计阶段，将整个建筑项目划分为多个区块，可以使区块直接可以在施工阶段进行接精确的下料，并且根据BIM技术控制其精度并将区块的三维坐标提前的提取出来，在下料的过程中直接将各个区块的异形钢结构网架相互连接起来，完美的将它呈现出来。

2.2异形钢结构网架的拼接定位

网架结构是指在各个建筑项目中，需要搭建屋盖和楼层之间的空间铰接杆件体系，这其中有非常多的类型，如双层和三层的平面网架结构、双层的曲面网架结构、悬挂网架结构以及组合网架结构等类型非常的丰富。现阶段对于网架结构的拼接定位技术主要是

精密电子全站仪，做到在异形钢结构的网架结构三维高精度的拼接定位。目前对于现阶段的网架结构的拼接方法有高处散装法，整体吊装法和分块拼接法等。同时对于网架结构的设计、施工和拼接的各个阶段进行BIM模型对接，接下来是对于异形钢结构建筑的网架结构的拼接过程，主要是在范围广，视野开阔的大型的施工现场的网架拼接时，需要的对于拼合点进行空间测量并进行定位，最后完成施工的步骤。

2.2.1在施工准备阶段

在异形钢结构建筑项目中网架结构的安装准备阶段需要准备对技术设备准备、材料的准备和施工现场的准备等。技术设备的准备主要是项目按照计划的施仪器设备配备到位，确保在施工期间的正常进行。项目施工的现场主要涉及到对控制网的三维测量和基础轴线和标高的测量等。测量对于接下来的异形钢结构的安装进度有最直接的影响。所以在划分的区块中的钢结构网架的安装过程中，需要对区块中的钢结构网架进行精确的测量并对其进行检校，使得它的质量得到预期的结果，从而提高网架的安装质量。

2.2.2分块网架结构的拼接定位

异形钢结构的网架钢结构在组装是需要先进行分块拼装，然后吊装到屋面进行整体的组装。在拼装的过程中需要对它的形状和尺寸进行严格的控制，分块拼装对于接下来的总组装的成功有着决定性的作用。在分块拼装前需要对于BIM技术划分的区块进行设计它的拼装方案。从而来确保网架结构的区块拼接的质量及进度，在区块的拼接过程中更需要对它的精度进行严格的控制确保整体可以完美的组装。

在异形钢结构建筑的网架结构现场工作中，测量人员需要提前在预留的施工场地上设定（对应网架分块）特定的平面控制网，并布置相应的底部支撑杆，将这些分块先在布置好的场地上进行焊接，在拼装焊接的过程中利用电子全站仪反复对其三维坐标的精确测量并调整，对于各个区块的网架结构的大小与设计阶段的网架结构要到达非常一致，否则在进行整体的拼接时，会使它的拼接难度提高，甚至都无法拼接到一起。焊接空中节点时也不单独的放在高处，而是与底下准备的支撑杆件连接起来，在高处尽量做到连接杆件落地，使得拼合点的位置在空间中相对稳定。使用电子全站仪的测量对各个分块拼合点的三维坐标进行精确的测量，使得于设计时的拼合点一致，或者有着微小的偏差让它可以符合拼装的要求，这样就完成了各个分块的拼接过程。

 

2.2.3 屋面网架结构的组装定位

对于一些异形钢结构建筑需要在屋面进行网架结构的定位，主要涉及到是屋面中斜坡面及弧形面施工过程中由于空间角度及风力的影响使网架结构出现不同方向的位移，所以在组装阶段需要将空间角度校正到位并保证其稳定性。主要的办法是使用500吨的吊车来对其进行吊装控制，在利用手拉葫芦及钢化丝线将网架结构固定在柱子及吊钩，抵消空中风力影响使得分块网架稳定。测量人员需要对网架结构上的主要连接点进行定位测量，然后利用固定在柱子上得手拉葫芦及吊车上安装的手拉葫芦进行空间角度的调整，并且需要保证网架结构受到的钢化线带来的力是均匀的，否则会出现因为受力不是均匀的而导致网架结构出现移动甚至直接导致网架结构出现变形的情况，它不仅仅是将建筑的美观给破坏，还有可能出现事故的发生。

在屋面网架结构的定位更需要注意的是倾斜度太大的话，需要对网架结构用临时的支点（利用测量定位准确划线，在划线区域搭设临时支撑控制空间标高）对其进行支撑控制，让其可以在倾斜的情况下到达指定的高度，对于部分屋面网架结构中使用的高强度的螺栓，它可以保障网架结构在同一高度上对于各个结合点的完美结合，基本上不会出现裂缝，但是高强度的螺栓需要对其进行详细的检查，保证它不会出现与滑丝杆件之间的跟转现象。高强度的螺栓提高了屋面结构的稳定性，减少了网架结构出现松动或者是变形等情况。整个屋面网架结构组装过程，保持全过程利用电子全站仪对其三维坐标的精确测量，让网架结构处于屋面上设计的位置对其进行反复的调整，确保它的各分块之间拼接过程的完美结合，最后完成对屋面网架结构的拼接。

四．结束语

异形钢结构建筑的网架结构的的空间测量定位需要使用BIM技术进行划分区块，再使用电子全站仪对网架结构的空间测量并将其进行定位，避免出现拼接错误和拼接不完全的现象。对于网架结构的空间测量定位需要对其满足精度、高效、迅速等特性，同时在测量空间坐标时需要选择良好的时间，一般情况下可以在下午或者早上进行避免在阳光强烈及雨雾天气的情况下进行。

参考文献：

[1] 管云振. 特殊钢结构空间测量定位技术[J]. 消费刊物, 2019, 117.

[2] 陈晓明. 特殊钢结构空间测量定位技术[J].特种结构, 2008, 69-71

[3] 储春健. 异性钢结构工程空间测量定位技术的探讨[J].经济视野, 2013, 239

宋开行，地址：海南省海口市秀英区海口市国际免税城项目，邮编：570000

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