基于BIM与三维扫描的建筑物智能拆除方法研究

王立波; 林重才; 韩锦文

doi:10.13204/j.gyjzG22012601

基于BIM与三维扫描的建筑物智能拆除方法研究

doi: 10.13204/j.gyjzG22012601

安阳工学院土木与建筑工程学院, 河南安阳 455000

基金项目:

安阳市科技攻关项目(2020402-3)

2020年河南省高校国家级大学生创新创业训练计划项目(202011330005)。

2020年度河南省高等学校重点科研项目计划立项(20B560001)

详细信息

作者简介:
王立波,男,1986年出生,硕士,讲师。电子信箱:1570365944@qq.com

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出版历程
- 收稿日期: 2022-01-26
- 网络出版日期: 2023-05-25
- 刊出日期: 2023-02-20

Research on Intelligent Demolition Method Based on BIM and 3D Scanning

School of Civil and Architectural Engineering, Anyang Institute of Technology, Nanyang 455000, China

摘要

摘要: 为提升建筑物拆除的信息化程度和建筑固废资源化利用率,从建筑物全生命周期循环的角度,提出了使用BIM和三维扫描技术的智能拆除系统框架:首先使用三维扫描仪和提出的三角锥靶标获取既有结构的点云并注册,然后基于开发的点云处理算法提取结构的几何参数并用于BIM模型的重建;紧接着,基于该BIM模型进行了拆除方案制定、安全性模拟和经济性评估。实践应用表明,提出的基于三角锥靶标的点云注册方法适用于建筑结构的点云注册,几何测量算法能够准确提取建筑构件的几何尺寸并用于精细化BIM模型的重建;基于该BIM模型制定的拆除方案、数值模拟和成本测算模型,可以预先对拆除方法的安全性、经济性进行准确评估。该框架从现场调查、方案制定、安全评估、成本分析四个方面,构建了建筑物智能化拆除与固废管理系统,为实现信息化、可持续的建筑物拆除工作提供了新的思路。
- 智能拆除 /
- 建筑固废管理 /
- 建筑信息模型(BIM) /
- 点云 /
- 可持续建筑
Abstract: To enhance the informatization of building demolition and improve the utilization of construction waste, the paper proposed a framework of intelligent demolition based on BIM and 3D scanning. Firstly, the point cloud of existing structures is obtained and registered by using a 3D scanner and the triangular target proposed in this paper. Then the geometric parameters of the structures are extracted used for the reconstruction of the BIM model based on the point cloud processing extraction algorithm. Afterwards, the demolition plan, safety simulation and economic evaluation are carried out based on the BIM model. The practical application showed that the point cloud registration method based on the triangular target was applicable to the point cloud registration of large point cloud, and the geometric measurement algorithm could accurately extract the dimensions of the building components; the demolition scheme, numerical simulation and cost measurement model developed based on this BIM model could accurately evaluate the safety and economy of the demolition method in advance. The framework constructed an intelligent building demolition system from four aspects:site investigation, scheme development, safety assessment, and cost analysis, which could provide a new way to realize information-based and sustainable building demolition.
- intelligent demolition /
- building solid waste management /
- Building Information Modelling (BIM) /
- point cloud /
- sustainable building

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参考文献(43)

[1]	DING T, XIAO J Z, TAM V W Y. Characterizing the generation and flows of construction and demolition waste in China[J]. Construction and Building Materials, 2017, 136:405-413.
[2]	CLYDE ZENDAO Li, ZHAO Y, XIAO B, et al. Research trend of the application of information technologies in construction and demolition waste management[J]. Journal of Cleaner Production, 2020, 263:1-17.
[3]	MA M X, TAM V W Y, LE K N, et al. Challenges in current construction and demolition waste recycling:a China study[J]. Waste Management, 2020, 118:610-625.
[4]	European Commission. Guidelines for the waste audits before demolition and renovation works of buildings[S]. Brussels:European Demolition Association, 2018.
[5]	叶海旺,李庆,郑长青,等. 22层框架楼房定向爆破拆除倒塌过程分析[J]. 爆破, 2021, 38(2):111-117.
[6]	刘昌邦,贾永胜,黄小武,等. 砖混结构楼房逐段向内倾倒爆破拆除[J]. 爆破, 2021, 38(6):1-7.
[7]	陈艳丹,文华. 钢筋混凝土框架结构机械拆除施工仿真模拟[J]. 西南科技大学学报, 2017, 32(3):48-54.
[8]	胡可. 中国城市建筑短命现象初探[D]. 武汉:华中科技大学, 2010.
[9]	刘贵文, 徐可西, 张梦俐,等. 被拆除建筑的寿命研究:基于重庆市的实地调查分析[J]. 城市发展研究, 2012(10):109-111.
[10]	毛以卫,金天红,祝自强. 建筑物拆除及建筑垃圾处理分析[C]//第26届华东六省一市土木建筑工程建造技术交流会论文集(下册). 杭州:2020:328-331.
[11]	彭立港,赵羽习,曾维来,等. 再生骨料混凝土界面参数研究[J]. 建筑材料学报, 2021(8):1-15.
[12]	刘锟,陈宣东,黄达. 再生混凝土的研究现状及未来研究趋势分析[J]. 混凝土, 2020, 372(10):47-50.
[13]	田青,屈孟娇,张苗,等. 废弃混凝土再生微粉激活方式研究进展[J]. 硅酸盐通报, 2020, 39(8):2476-2485.
[14]	JACK C P Cheng, LAUREN Y H Ma. A BIM-based system for demolition and renovation waste estimation and planning[J]. Waste Management, 2013, 33(6):1539-1551.
[15]	于向东,王慧慧.基于SPMT的斜交跨线连续梁快速拆除及BIM技术应用研究[J]. 公路交通科技(应用技术版), 2020, 16(11):225-228.
[16]	黄玮征,董宇路,张锡霖. BIM技术在跨内河航道桥梁拆除施工中的应用研究:以上海浦星公路桥工程为例[J]. 土木建筑工程信息技术, 2019, 11(5):36-42.
[17]	罗春燕. 基于BIM的拟拆除建筑垃圾决策管理系统研究[D]. 重庆:重庆大学, 2015.
[18]	俞朝晖.面向馆藏文物的三维数据获取及可视化研究[D].广州:华南理工大学,2016.
[19]	武培轩.适于文物的三维扫描技术研究[D].杨凌:西北农林科技大学,2019.
[20]	李雪.基于古建筑保护修缮需求的三维激光扫描数据应用研究[D].北京:北京工业大学,2018.
[21]	PANTINI S, RIGAMONTI L. Is selective demolition always a sustainable choice?[J]. Waste Management, 2020, 103:169-176.
[22]	ZHOU Y, HAN D, HU K, et al. Accurate virtual trial assembly method of prefabricated steel components using terrestrial laser scanning[J]. Advances in Civil Engineering, 2021,2021:1-15.
[23]	史红霞,王建民. 基于法向量区域聚类分割的点云特征线提取[J]. 中国机械工程, 2021, 32(21):2552-2561.
[24]	王晓辉, 吴禄慎,陈华伟,等. 基于区域聚类分割的点云特征线提取[J]. 光学学报, 2018, 32(21):2552-2561.
[25]	杨明珠. 基于三维激光扫描点云数据特征点提取及建筑物重建[D]. 昆明:昆明理工大学, 2017.
[26]	张柳柳. 基于Dynamo可视化编程的桥梁BIM模型参数化布设方法研究[D]. 杭州:浙江大学, 2021.
[27]	滕飞. 基于点云数据的结构BIM模型研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工程大学, 2016.
[28]	杨金泽. 可视化编程技术Dynamo在工程信息管理中的应用研究[D]. 重庆:重庆大学, 2018.
[29]	肖建庄,陈立浩,叶建军,等. 混凝土结构拆除技术与绿色化发展[J]. 建筑科学与工程学报, 2019, 36(5):1-10.
[30]	王威,贾永胜,韩传伟,等. 框架结构楼房定向爆破拆除后坐控制措施及应用[J]. 爆破, 2021, 38(2):105-110 , 117.
[31]	徐志鹏,张晓阳. 预应力混凝土连续箱梁桥拆除方法及其结构分析研究[J]. 智能城市, 2020, 6(4):175-176.
[32]	宋佳. 既有高速公路上跨桥拆除方案及验算[J]. 安徽建筑, 2020, 27(8):179-180.
[33]	肖建庄,张文泽,刘堡嘉,等. 城市中心区高层建筑绿色拆除方法[J]. 建筑科学与工程学报, 2021, 38(1):23-30.
[34]	郝赤彪, 苏楠. 建筑拆除过程中的可持续措施初探[J]. 中外建筑, 2015(2):3.
[35]	刘照球,张吉. 结构分析BIM模型框架和数据转换应用[J]. 工业建筑, 2015, 45(2):178-183.
[36]	王玄玄,黄玉林,赵金城,等. Revit-Abaqus模型转换接口的开发与应用[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(2):135-143.
[37]	邹新,林焯铭,杨旭杰,等. 基于BIM的精细化有限元模型转换方法[J]. 土木工程与管理学报, 2022, 39(1):137-143.
[38]	陈志为,吴焜,黄颖,等. 基于BIM的复杂结构有限元精细模型生成[J]. 土木工程与管理学报, 2018, 35(5):60-64 , 81.
[39]	LI Y S, LI H, TAM V W Y, et al. A checklist for assessing sustainability performance of construction projects[J]. Journal of Civil Engineering and Management, 2010, 13(4):273-281.
[40]	魏英烁,姬国强,胡力群. 建筑垃圾回收再利用研究综述[J]. 硅酸盐通报, 2019, 38(9):2842-2846.
[41]	WANG T K, WU Z Q, LUO C Y. Multi-participant construction waste demolition and transportation decision-making system[J/OL]. Resources, Conservation and Recycling, 2021, 170(2021-03-26). https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2021.105575.
[42]	王文芳,杨刚,姜亚丽. 基于BIM的桥梁有限元模型转换与结构分析方法[J]. 大连海事大学学报, 2021, 47(3):111-119.
[43]	陈艳丹,文华. 钢筋混凝土框架结构机械拆除施工仿真模拟[J]. 西南科技大学学报, 2017, 32(3):48-54.