钢结构测量与模拟预拼装在建筑工程中的应用

导读

在建筑工程领域，钢结构的应用广度正伴随着社会的发展而不断扩大。随着特大型、异形、超高层等各类钢结构在国内市场蓬勃兴起，部分构件因运输或吊装条件所限，只能采用分段分体的方式来完成制作与安装。

构件制作是否整体、准确，现场安装能否达到预定精度，都需落到有效的尺寸质量控制上。表现在生产环节，就要求对构件关键点逐一点位地进行测量、检测与复核；而测量结果的精度和效率，会直接左右钢结构成品的施工质量与安全表现。

就生产制作环节而言，目前钢结构项目普遍采用的仍是以钢尺、水准仪、经纬仪为代表的传统量测工具，主要依托图纸去比对构件关键点之间的相对长度、平面度及弯扭度等几何参数。此类操作流程较为繁琐，通常需要若干人密切配合方能完成，而构件尺寸是否合格，则在很大程度上取决于检测人员的经验与主观判断。

然而，钢结构测量工作的内容正日渐繁杂，其对测量精度的要求不断提高，技术实现的难度也在同步上升。加之项目大多属于政府标志性工程，工期紧张、测量环境复杂苛刻等现状愈发突出，传统的测量手段已难以满足施工对高精度、高效率提出的现实需要。

在科技持续进步的背景下，工程测量行业于仪器设备、测量手段以及数据传输与处理等领域不断推陈出新。一批以钢结构测量模拟预拼装系统为核心、整合了自动马达全站仪、三维激光扫描仪、数字摄影测量等精密仪器、并配以各类附件工装的技术随之涌现，其信息化、智能化程度更高，测量起来也更高效、更精准。

这套技术主要涵盖以下内容：

（1）钢结构现场测量分析技术

（2）钢结构三维精度分析技术

（3）钢结构虚拟预拼装技术

（4）基于三维激光扫描的高精度钢结构质量检测及变形监测技术

（5）基于数字近景摄影测量的高精度钢结构性能检测及变形监测技术

在桥梁、大跨度、超高层、娱乐设施、船舶以及航空航天等钢结构工程中，上述各类技术均已实现成功落地。通过面向钢结构建造全过程推行精度管理，该技术能够从容应对多种复杂环境，对各类构件实现快速、准确而高效的偏差检查与控制。

北京永定河大桥以世界首创的"五跨双塔双索面斜拉刚构组合桥"作为结构形式，总用钢量约达4.5万吨。两座门形钢塔采用了三维空间扭曲的构造形态；其中以带锚箱的钢塔节段最为复杂，该节段的内外壁板均带有扭转线形。

正因如此，该项目选择分段分体制作与安装，其与下支两个门洞节段之间的公差须严格限制在±2mm以内，对生产与安装环节的精度控制提出了极高要求，整体难度在国内乃至世界钢结构桥梁中都属罕见。

为此，项目引入了香月钢结构测量与模拟预拼装系统，对大桥的预拼以及吊装检测工作作统一统筹，并借助模拟预拼装建立起一种免除实体预拼的精度管理模式。此举既化解了此前存在的难题，也令建造与搭载的效率有所提高。

（模拟预拼出具报表）

澳门COD梦幻城项目的建筑高度达到160米，钢结构重约2.8万吨，是全球首座采用自由形态外骨骼结构的摩天大楼。工程内含大量带有弧度或双曲度的构件，偏差精度控制颇具难度；且拼装方式多为螺栓连接，对拼接定位所提出的要求同样十分严格。

鉴于传统方法既耗费时间与人力、精度又难以稳定保证，永联钢构交由北京香月负责该项目的全过程精度控制。依托钢结构测量与模拟预拼装系统，两万多件钢构件中没有一件需要返工，工期因此大为压缩，可谓既省钱又省力。

在钢结构测量与模拟预拼装系统这项智能测量技术介入之后，制作单位以及安装、检测单位都明显收窄了各自的工期。各构件的精度均被收敛于所要求的公差范围之内，制作与安装之间衔接的数据链相当完整；安装现场亦未出现构件返工的情况。对制作与安装单位所做的数据统计能够真实还原施工的实际情况，尽可能协助各方实施有效管理；精度控制技术的落地，还进一步抬高了制作及安装公司在同行业中的竞争优势。