[发明专利]悬挑钢结构构件施工过程变形探测方法

说明书

本发明提供了一种悬挑钢结构构件施工过程变形探测方法，本发明结合BIM与三维激光扫描技术，通过先进的控制测量、高精度三维激光扫描、坐标体系预设及3D比较分析等技术精确探测施工过程中钢结构的全构件变形情况，为建筑施工提供可靠的数据保证。本发明旨在通过获取悬挑构件全尺寸几何数据来对悬挑构件进行变形分析，以解答悬挑构件在实际受力过程中是否存在非线性变形，如弯曲、扭转等变形，解决传统变形监测方法无法获取悬挑结构全构件真实变形的问题。本发明能够有效探知悬挑构件非线性变形情况，弥补现阶段对于悬挑构件安全监测的理论方法与实施方案。

技术领域

本发明涉及一种悬挑钢结构构件施工过程变形探测方法。

背景技术

随着社会经济快速发展，城市综合体、超高层等大型工程越来越多，钢结构建筑也越来越多，空间结构复杂多变，对建筑施工过程中的变形控制要求越来越高。这类钢结构建筑的施工，需要严格控制各构件的变形。但是，目前建筑结构施工变形监测还是以传统方法为主，使用全站仪、水准仪、卷尺等仪器在现场使用纯人工方式建立平面基准控制点、布设施工控制网，然后进行放样定位及施工变形监测。这类方法受单点测量方式和传统测量理论限制，数据无法完整描述构件几何状态，同时不考虑线性构件自身的弯曲、扭曲变形等复杂情况，仅通过悬挑末端端点变形最大值控制构件整体变形。总的来说，传统测量方法具有操作复杂、工作量大、效率低、耗时多、误差大，并且无法反映建筑结构整体变形等缺点。

为了解决这些问题，行业内开始尝试通过三维激光扫描、BIM技术等来辅助变形监测。但是，其方法在控制测量设计、点云拼接误差控制、坐标纠正误差控制以及结果分析方法上仍存在较多问题，这些问题导致分析结果的精度无法达到监测要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种悬挑钢结构构件施工过程变形探测方法。

为解决上述问题，本发明提供一种悬挑钢结构构件施工过程变形探测方法，包括：

步骤S1，在施工现场非主体监测且稳固的部位布设基准靶标，以来建立变形探测过程中的不变基准；

步骤S2，利用高精度三维激光扫描仪在预设位置布设扫描点位，以对悬挑钢结构构件及所述基准靶标分别进行单站绝对精度小于第一预设阈值的前次工况和后次工况的点云数据采集；

步骤S3，基于采集到的点云数据的法线特征进行全测站初始位置匹配，之后对正确的相邻测站的点云数据进行ICP精确配准拼接，通过调节ICP参数控制相邻测站的点云数据拼接误差小于第二预设阈值，以分别得到前次工况和后次工况的拼接后的点云数据；

步骤S4，从前次工况和后次工况的拼接后的点云数据中分别获取对应的前次工况和后次工况的对象主体点云数据；

步骤S5，利用所布置的基准靶标分别对前次工况和后次工况的对象主体点云数据进行坐标体系转换，以转换为统一基准坐标系；

步骤S6，计算统一基准坐标系后的前次工况和后次工况的对象主体点云数据之间的三维偏差。

进一步的，上述方法中，步骤S4，可以包括：

第一步，分别删除前次工况和后次工况的拼接后的点云数据中的大量非对象主体的冗余点云数据，以分别得到前次工况和后次工况的第一对象主体点云数据；

第二步，分别计算并删除前次工况和后次工况的第一对象主体点云数据的离群噪声点与体外孤点，以得到第二对象主体点云数据；

第三步，分别对前次工况和后次工况的第二对象主体点云数据进行基于曲率的下采样，以分别得到前次工况和后次工况的第三对象主体点云数据。

进一步的，上述方法中，所述非对象主体的冗余点云数据包括：周边环境点云和地面点云。

进一步的，上述方法中，步骤S6，包括：