【摘要】：目前,我國建筑業(yè)鋼結(jié)構(gòu)向大型化和異形化方向發(fā)展,這些大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)一般分節(jié)段制作,然后在現(xiàn)場拼裝焊接完成。為了保證施工質(zhì)量和順利安裝,分階段制作的鋼構(gòu)件(吊裝單元)需要進行幾何質(zhì)量檢測。傳統(tǒng)的單點測量手段在實際運用過程中存在一定的缺陷,難以滿足現(xiàn)代工程施工的要求;隨著三維點云技術(shù)的快速發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)幾何質(zhì)量檢測迎來了新的技術(shù)支持。論文將高精度的全站掃描技術(shù)運用于鋼結(jié)構(gòu)幾何質(zhì)量檢測中,對全站掃描技術(shù)精度分析、鋼結(jié)構(gòu)點云獲取和去噪、點云數(shù)據(jù)規(guī)則面擬合、三維坐標轉(zhuǎn)換等方面開展了如下研究:(1)全站掃描技術(shù)作為新型技術(shù),有必要對其觀測精度進行理論分析和試驗驗證。論文對基于后方交會的測量點位精度和點云數(shù)據(jù)平面重構(gòu)精度進行了分析,結(jié)果表明利用該技術(shù)可以使平面重構(gòu)精度達到1.2mm,完全可以滿足鋼結(jié)構(gòu)幾何質(zhì)量檢測的要求。同時也分析了掃描距離和掃描入射角對鋼結(jié)構(gòu)平面重構(gòu)精度影響規(guī)律。(2)針對點云數(shù)據(jù)規(guī)則面擬合問題,研究了最小二乘估計、總體最小二乘估計、混合總體最小二乘估計和選權(quán)迭代法等算法。提出了改進的選權(quán)迭代擬合算法,并應(yīng)用在平面、球面和圓柱面擬合中。系列實驗結(jié)果表明,改進的選權(quán)迭代擬合算法優(yōu)于上述其他算法,可以很好地避免粗差的影響。(3)針對鋼結(jié)構(gòu)幾何質(zhì)量檢測中涉及三維坐標轉(zhuǎn)換問題,重點研究了基于單位四元數(shù)的三維坐標轉(zhuǎn)換。該方法適用于任意角度三維坐標轉(zhuǎn)換。論文推導(dǎo)了基于單位四元數(shù)表示旋轉(zhuǎn)矩陣的坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)直接求解算法,編制了坐標轉(zhuǎn)換程序。通過仿真實驗結(jié)果表明:該程序能夠?qū)崿F(xiàn)任意旋轉(zhuǎn)角的坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)求解。(4)論文最后以珠海橫琴鋼結(jié)構(gòu)工程為例,選取現(xiàn)場兩個吊裝單元作為研究對象對其進行幾何質(zhì)量檢測。通過掃描方案設(shè)計、點云數(shù)據(jù)獲取、點云去噪處理、平面和圓柱面擬合、實測關(guān)鍵點位獲取、三維坐標轉(zhuǎn)換、關(guān)鍵點位實測坐標和設(shè)計坐標偏差對比分析,計算吊裝單元的制造偏差。根據(jù)關(guān)鍵點位位置偏差的統(tǒng)計結(jié)果分析:兩個吊裝單元幾何質(zhì)量滿足要求。
【圖文】：

作為一種近現(xiàn)代結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)具備強度高、自重輕、施工周期短、安裝方便、逡逑抗震性能好、投資回收快和環(huán)境污染小等綜合優(yōu)勢［１］。隨著鋼鐵工藝技術(shù)的發(fā)展以逡逑及世界能源和環(huán)境問題受到越來越多的關(guān)注，在設(shè)計中更多地使用鋼結(jié)構(gòu)己經(jīng)成逡逑為建筑業(yè)的主流趨勢。以美國和日本等發(fā)達國家為例，近數(shù)十年以來，其建筑用鋼逡逑量占鋼產(chǎn)量的比重己超過３０％、鋼結(jié)構(gòu)建筑面積占全國總建筑面積達４０％以上［２］。逡逑與此同時，目前世界各地的機場、體育館和展覽中心等大型公共建筑大多采用空間逡逑鋼結(jié)構(gòu)，預(yù)制化鋼結(jié)構(gòu)住宅也在許多西方發(fā)達國家中被積極推廣［３］�？梢哉f，鋼結(jié)逡逑構(gòu)這一新的建筑結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)和發(fā)展，極大地促進了建筑產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整和擴逡逑展。逡逑我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑與國外相比起步較晚，真正得以發(fā)展可以說是在建國以后。逡逑盡管如此，自２０世紀８０年代以來，隨著改革開放和經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，我國鋼逡逑鐵產(chǎn)量迅速增加，加之國家政策的大力支持，鋼結(jié)構(gòu)在建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。逡逑如２００８年建成的北京奧運會國家體育場（圖１－１）、２００９年建成的央視新大樓（圖逡逑１－２）、２０１６年建成的上海中心大廈（圖１－３）和深圳平安國際金融中心（圖１－４）逡逑等，這些城市的地標性建筑都不約而同地采用了鋼結(jié)構(gòu)。逡逑

作為一種近現(xiàn)代結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)具備強度高、自重輕、施工周期短、安裝方便、逡逑抗震性能好、投資回收快和環(huán)境污染小等綜合優(yōu)勢［１］。隨著鋼鐵工藝技術(shù)的發(fā)展以逡逑及世界能源和環(huán)境問題受到越來越多的關(guān)注，在設(shè)計中更多地使用鋼結(jié)構(gòu)己經(jīng)成逡逑為建筑業(yè)的主流趨勢。以美國和日本等發(fā)達國家為例，近數(shù)十年以來，，其建筑用鋼逡逑量占鋼產(chǎn)量的比重己超過３０％、鋼結(jié)構(gòu)建筑面積占全國總建筑面積達４０％以上［２］。逡逑與此同時，目前世界各地的機場、體育館和展覽中心等大型公共建筑大多采用空間逡逑鋼結(jié)構(gòu)，預(yù)制化鋼結(jié)構(gòu)住宅也在許多西方發(fā)達國家中被積極推廣［３］。可以說，鋼結(jié)逡逑構(gòu)這一新的建筑結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)和發(fā)展，極大地促進了建筑產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整和擴逡逑展。逡逑我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑與國外相比起步較晚，真正得以發(fā)展可以說是在建國以后。逡逑盡管如此，自２０世紀８０年代以來，隨著改革開放和經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，我國鋼逡逑鐵產(chǎn)量迅速增加，加之國家政策的大力支持，鋼結(jié)構(gòu)在建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。逡逑如２００８年建成的北京奧運會國家體育場（圖１－１）、２００９年建成的央視新大樓（圖逡逑１－２）、２０１６年建成的上海中心大廈（圖１－３）和深圳平安國際金融中心（圖１－４）逡逑等，這些城市的地標性建筑都不約而同地采用了鋼結(jié)構(gòu)。逡逑
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU712.3

【參考文獻】

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本文編號：2588306