基于BIM和点云重建的既有空间网架结构承载力自动化预测

摘要

为实现大型体育馆空间网架结构承载力自动化预测，提出了一种基于建筑信息模型和三维点云重建的自动化预测算法。使用最小二乘法和RANSAC算法建立了焊接球节点的三维点云拟合算法，采用RANSAC-PCA联合算法建立了圆钢管杆件的三维点云拟合算法；以海南大学综合体育馆为例，结合Dynamo可视化编程重建网架结构的建筑信息模型和有限元模型，对比分析了设计模型和重建模型的静力承载力预测值。结果表明：该结构的焊接球节点竖向位置偏差为（-70～+60） mm，球节点外径拟合偏差为（-20～+10） mm，偏差率不超过6.67%；杆件最大拟合偏差率为21.19%，占比0.51%,78.85%的杆件外径偏差集中在（-6～+6） mm区间；同时考虑节点位置偏差和杆件弯曲挠度的既有网架结构承载力相较设计值下降了13.00%，节点偏差缺陷对结构静力承载力的影响远大于杆件弯曲变形产生的影响。该结论可为既有网架结构的安全评估与加固设计提供关键参考。

关键词

既有网架结构 / BIM / 点云重建 / 承载力 / 自动化预测

基金资助

海南省自然科学基金项目（520QN232）; 天津大学–海南大学自主创新基金项目（RZ2100003553）; 横向项目（HD-KYH-2024061）的支持