空间曲面建筑装饰格栅数字化施工技术.docxVIP

我国各地城市公园不断修建，各类公园建筑风格迥异，其中大面积格栅装饰以优美的外观效果被广泛应用于各类公园建筑中。目前，建筑装饰格栅主要还是采用传统的施工方法，在施工现场使用登高车进行人工卷尺测量，其测量、下料计算效率较低，尤其是在建筑设计造型新颖、格栅布局复杂、大面积、大体量、工期紧张的情况下，更是无法匹配施工进度需求，且因计算量较大易产生制作和安装上的累计误差，最终导致大量格栅杂乱无序，整体效果无法令人满意。

为此，已有工程技术人员对不同型材的装饰格栅开展了应用研究与实践，并取得了一定的效果。但其应用研究大都基于城市公共建筑、场馆建筑等，对于公园中景观类建筑装饰格栅的应用研究鲜有报道。

本研究以成都市环城生态修复项目蚕丛渔桑园廊下空间竖向格栅安装实践，利用BIM技术辅助装饰格栅的安装工艺进行分析，以期实现装饰数字化施工的技术提升，可为类似工程提供参考。

1?工程概况?

成都市环城生态修复项目蚕丛渔桑园设计理念提取蜀绣丝线、丝锦的流动形态，用整体的丝带状坡屋顶串联8个核心组团地块，形成围绕中心水面的连续飘带。而在其廊下空间采用了竖向红色格栅，高低起伏的曲线形态呼应丝带特性。红色格栅象征红色丝线，形成连续统一、富于变化的地标性空间结构形式。建筑屋顶由770?m长形似飘带的廊架结构串联，廊下两侧及天棚设置中心间距200?mm的红色格栅装饰吊顶。经计算，廊架两侧及天棚的吊顶格栅根数多达30?800根，且廊架外观由多个不规则内外弧形段组成，每个弧形段存在多个圆心控制点。

2?施工工艺流程

蚕丛渔桑园建筑装饰格栅主要施工工艺流程：现场数据采集→点云拼接→点云分割→计算格栅长度→BIM模型数据复核→现场加工及安装。

3?关键工艺要点分析

3.1?现场数据采集

扫描施工前，对测量区域进行分段，并进行有序编号。现场架设全站仪和水准仪，利用已知控制点对测量区域进行平面控制和高程控制。架设球棱镜、扫描仪以及摆放靶球，对指定位置的球棱镜进行测量，使采集目标位于激光扫描仪扫描范围以内，然后用扫描仪对待测量区域进行扫描。

扫描时相邻两侧站间扫描点云需有明显重叠，实时绘制测站点布设草图，同时拍摄现场照片。扫描完毕记录数据，将扫描仪和指定位置的球棱镜、靶球搬到相邻的待测量区域。重复以上步骤，直到所有待测量区域全部测量完毕。

3.2?点云拼接

受视线遮挡和扫描仪自身扫描距离限制等因素的影响，需要布设多个测站，才能获得测区范围内建筑物的各个立面数据。为获得建筑物整体布局等信息，对各测站所采集的点云数据进行拼接，其技术流程如下。

（1）数据导入。在CloudCompare软件中新建数据库，并导入外业原始观测数据。

（2）坐标转换。由于原始数据是点云坐标系，通过坐标转换将点云从点云坐标系转换到测量时建立的相对坐标系。

（3）球棱镜提取。在CloudCompare软件中通过靶球拟合功能，提取球棱镜中心点坐标。

（4）点云拼接。在CloudCompare软件中通过点云拼接功能，对原始点云数据进行旋转平移操作，实现点云数据的两两对齐，并进行拼接和误差检查，重复上述过程，直至同一个区域内各建筑物所有点云拼接完成。

3.3?点云分割

点云拼接完成后，各区域点云数据可达亿级，为提高数据处理效率，剔除各区域点云数据中的无用点云，需进行点云分割，获得简洁直观的建筑物平面图及各立面图信息，具体技术流程如下。

（1）数据剔除。对已拼接好的点云数据进行旋转、平移、缩放，切换到合适的视角，删除无用的点云数据，如材料、便道等非目标地物，对数据进行精简，提高数据处理效率。

（2）点云分割。调整视角，依次在正投影和各个侧面投影中通过多边形切割工具，对剔除了无用数据的点云进行分割，将建筑物俯视图及各个立面图点云数据存储为单独的文件。

3.4?计算格栅长度

（1）编写程序提取屋顶结构梁线，对于屋顶的3条弧段分别利用CropBox包围盒对每条弧段进行分割，得到若干份包围盒，每个包围盒内部选取距离圆心的最近点及最远点，得到房梁底面的边缘点，对边缘点做取中处理，即可得到圆弧段中线。

（2）计算屋脊梁杆和屋檐悬杆长度。利用设计图纸给定的弧段参数，包括圆弧的圆心x及y坐标、起止杆的坐标、基准线高程、悬杆凹凸性等，计算得到屋檐每条悬杆的长度。而每段底梁的边缘点坐标为已知，可计算得到屋脊每根梁杆的长度。

利用已经得到的各个格栅长度，绘制格栅深化图，提取格栅长度的数据表格（表1），为格栅材料精确加工与制作提供依据。

表1?格栅长度数据统计（7单元7–6～7–7段）

3.5?BIM模型数据复核

将计算获取的数据导入建模软件，利用软件知识工程阵列编辑器，编写阵列语言，实现整段格栅参数化建模。通过格栅模型与格栅端部曲线进行拟合，筛选出异常数据。通过此方法复核三维扫描数据的准确性，排除并修正异常数据，保障格栅加工数据的