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三維激光掃描儀監測國家體育場鳥巢2020

三維激光掃描儀監測國家體育場鳥巢

國家體育場(鳥巢)位于北京奧林匹克公園中心區南部,為2008年北京奧運會的主體育場。工程總占地面積21公頃,場內觀眾坐席約為91000個。舉行了奧運會、殘奧會開閉幕式、田徑比賽及足球比賽決賽。奧運會后成為北京市民參與體育活動及享受體育娛樂的大型專業場所,并成為地標性的體育建筑和奧運遺產。

當初在設計與施工方面存在很多特點及難點:

01
構件體型大,單體重量重
02
節點復雜

由于該工程中的構件均為箱型斷面桿件,所以,無論是主結構之間,還是主次結構之間,都存在多根桿件空間匯交現象。加之次結構復雜多變、規律性少,造成主結構的節點構造相當復雜,節點類型多樣,制作、安裝精度要求高。

03
焊接量大

該工程工地連接為焊接吊裝分段多,現場焊縫長度長,加之厚板焊接、高強鋼焊接、鑄鋼件焊接等居多,造成現場焊接工作量相當大,難度高,高空焊接仰焊多。


04
構件翻身、吊裝難度大

為降低組裝難度,本工程中的桁架柱將采用臥拼法,主桁架將采用平拼法(內圈主立拼除外),故拼裝結束后、吊裝前必須進行翻身工作。由于構件體型較大,重量重,翻身時吊點的設置和吊耳的選擇難度較大,特別是桁架柱的翻身,在翻身和吊裝時的受力有所變化,需考慮三向受力。同時,翻身過程中的穩定性比較難控制。由于桁架柱和主桁架的分段口均為箱型斷面,分段吊裝時存在多個管口對接的問題,對于箱型斷面,要保證多個管口的對口精度,難度巨大。起吊時,必須調整好分段構件的角度和方位,而對于體型大、重量重的構件,角度調節相當困難,吊裝難度大。

05
高空構件的穩定難度大

由于本工程采用散裝法(即分段吊裝法),分段吊裝時,高空構件的風載較大,在分段未連成整體或結構未形成整體之前,穩定性較差,特別是桁架柱的上段和分段主桁架的穩定性較差,必須采用合理的吊裝順序(盡量首尾相接、分塊吊裝)和側向穩定措施(如拉錨、纜風繩等)。

06
安裝精度控制難

由于施工過程中結構本身因自重和溫度變化均會產生變形,而且支撐胎架在荷載作用下也會產生變形,加之,結構形體復雜,均為箱型斷面構件,位置和方向性均極強,安裝精度受現場環境、溫度變化等多方面的影響,安裝精度極難控制,施工難度大。施工時必須采取必要的措施,提前考慮好如何對安裝誤差進行調整和消除,如何進行測量和監控,使變形在受控狀態下完成,以保證整體造型和施工質量。

07
抗震措施

“鳥巢”所用鋼材強度是普通鋼的兩倍,是由中國自主創新研發的特種鋼材,集剛強、柔韌于一體,從而保證了“鳥巢”在承受最大460兆帕的外力后,依然可以恢復到原有形狀,也就是說能抵抗唐山大地震那樣的地震波。托起“鳥巢”最關鍵的是“肩部”結構,這一部分所用的鋼材——“鋼板厚度達到了110毫米,具有良好的抗震性、抗低溫性和可焊性等點。為滿足抗震要求,鋼構件的節點部位還特別作了加厚處理,桿件的聯結方式一律為焊接,以增加結構整體的剛度和強度。“鳥巢”凌空的屋頂支撐它的是24根巨大鋼柱腳。為保證建造在8度抗震設防的高烈度地震區的“鳥巢”能站穩腳跟,科研設計人員克服“鳥巢”柱腳集合尺寸大且構造復雜、中國現行規范的計算假定與設計方法難以適用等情況,為這些鋼柱腳增加了底座和,將柱腳牢牢鉚在了混凝土中。柱腳下的承臺厚度高達46米,24根巨大鋼柱分別與24個巨大的鋼筋混凝土墩子牢固地連在一起共同擎起巨大的"鳥巢"



在建筑學上講,象鳥巢這樣的造型特殊,結構特殊,施工特殊的建筑一般被稱為特異型建筑。由于其另類特殊的構造所以也決定了其結構力學的特殊性以及在施工以及后來的監測過程中需要精密測繪以輔助了解其結構的受力變化,以及因為各部分受力變化影響到的整體結構的變化變形以及整體的位移和沉降。

特異型建筑精密監測解決的問題:

01
特大工程問題(簡稱“大”問題),即特大工程的整體控制測量;
02
形狀重構問題(簡稱“形”問題)即通過形狀重構進行施工質量的監控與建構筑物的安全監測;
03
異型工程問題(簡稱“異”問題)即異型工程的特殊測量方法;

采用三維激光掃描儀在施工過程中對鋼結構接口掃描作業:

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三維激光掃描技術監測鳥巢焊接精度,擬合出特定位置的特征點,通過點位坐標的比較檢測焊接精度


鳥巢體育場圣火管道掃描:

利用三維激光掃描儀采集奧運圣火燃氣輸送管道鋪設工程設計數據


三角網模型


管道鋪設路徑截面數據


鋼結構斷面結構掃描
鋼結構斷面結構掃描


鋼結構外立面建模
鋼結構截面圖


鋼結構剖面圖及軌跡


鳥巢構建的部分模型


完工后的整體三維數據


經過一段時間采集的整體數據


通過軟件比對確定鳥巢整體的變形,位移是否在合理范圍之內




電   話: 010-62553066
欧美成免费A级毛片010-62565779(總機)

傳   真: 010-62566652

測量部:400-172-5117

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