3D扫描结合BIM技术在施工现场的应用研究——以包钢冷轧工程钢结构厂房为例

摘要

当前，建筑信息模型(Building Information Modeling)技术快速发展，并广泛应用于建筑行业的各个阶段，但是当 BIM技术应用于施工现场管理时，却无法与施工现场进行信息的实时交互。由于施工现场的复杂性和不确定性，造成实际施工中的实体建筑物几何信息和设计模型之间会产生较大偏差，而原有 BIM模型却无法反映施工现场的偏差，从而导致 BIM设计模型无法准确指导不同阶段的施工。基于以上，本文提出了3D扫描-BIM集成应用框架体系，通过3D扫描技术扫描施工现场获得点云数据，并且据此更新 BIM模型，调整施工方案，从而准确指导不同阶段的施工。本文的主要研究内容与成果如下：
　　（1）构建3D扫描-BIM在施工阶段的集成应用框架。重点对3D扫描-BIM集成应用所需关键技术进行分析与总结，在此基础上，建立3D扫描-BIM在施工阶段的集成应用框架。
　　（2）通过包钢集团冷轧工程项目对这一框架体系进行实例验证。针对该工程高跨部分的施工特点，确定了获取点云数据的方案，点云数据处理的方案，点云数据与 BIM模型的比对方案，关键节点的偏差分析方案，结果表明，该工程实体建筑物和设计模型之间有43.7%的关键节点的偏差值不符合企业标准，证明了对该工程高跨部分进行BIM模型的更新是十分有必要的。
　　（3）在关键节点偏差分析的基础上，根据逆向建模的原理，针对该工程施工特点并结合Geomagic逆向建模软件，从点阶段、多边形阶段、形状阶段三个方面，对该工程高跨部分进行逆向建模，从而得到更新后的BIM模型。
　　（4）基于更新后的BIM模型，针对该工程下一步即将进行彩钢板吊装的问题，选取了4块彩钢板进行分析，通过更新后的BIM模型与原有设计BIM模型在这4块彩钢板吊装尺寸方面进行比对，从而得出更新后的 BIM模型在彩钢板吊装方面可以直接避免1604.31m2彩钢板材料的浪费，间接减少了该工程人工费、机械费的增加。
　　综上所述，3D扫描-BIM在施工阶段的集成应用，将打破设计阶段与施工阶段信息传递的断层，改变施工过程中因累积误差的产生带来的材料浪费、返工等问题，从而提高施工效率，并推动建筑工程向信息化、精细化发展。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 研究问题

1.4 研究目的和意义

1.5 本文主要研究内容及技术路线

2 3D扫描-BIM集成应用框架构建

2.1 3D扫描关键技术

2.2 BIM关键技术

2.3 3D扫描-BIM集成原理

2.4更新后BIM模型的应用

2.5 本章小结

3 点云数据的获取与处理

3.1 实施项目介绍

3.2 实验设备

3.3 实验流程

3.4 数据获取

3.5 点云模型与BIM模型比对

3.6 本章小结

4 基于点云数据的BIM模型更新及应用

4.1 Geomagic逆向建模原理

4.2 基于Geomagic的逆向建模过程

4.3 基于Geomagic逆向建模的方法总结

4.4 更新后的BIM模型的应用

4.5 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

在学研究成果

致谢