劉占省， 袁 超， 王宇波， 張安山， 史國(guó)梁

(1.北京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)學(xué)部， 北京 100124； 2.北京工業(yè)大學(xué)城市與工程安全減災(zāi)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100124)

近些年，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及土木工程領(lǐng)域理論與施工技術(shù)的完善，建筑結(jié)構(gòu)逐漸向超高層的方向不斷發(fā)展，我國(guó)先后施工完成了上海中心大廈、深圳平安金融中心等一大批超高層建筑結(jié)構(gòu).大多數(shù)超高層建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究?jī)H涉及結(jié)構(gòu)響應(yīng)的短期現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量.然而，復(fù)雜超高層建筑結(jié)構(gòu)的施工階段可能比使用階段更為關(guān)鍵，因?yàn)槭┕るA段的結(jié)構(gòu)配置和邊界條件與使用階段有顯著不同，施工階段的缺陷也會(huì)導(dǎo)致使用階段的額外應(yīng)力和永久變形[1-2].因此需要在施工階段中進(jìn)行結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)，分析結(jié)構(gòu)關(guān)鍵位置的受力以及變形，實(shí)時(shí)了解超高層建筑結(jié)構(gòu)施工過程的結(jié)構(gòu)特征，對(duì)施工過程中結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行安全評(píng)估[3].工程師通常手動(dòng)評(píng)估這些結(jié)構(gòu)，但傳感器網(wǎng)絡(luò)可以自動(dòng)評(píng)估結(jié)構(gòu)的完整性并定位損壞，這可以顯著降低成本，同時(shí)提高公共安全[4].然而，在評(píng)估結(jié)構(gòu)的過程中，所有原始的和預(yù)處理的數(shù)據(jù)可能會(huì)累積大量信息[5]，這可能會(huì)導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果不一致.

隨著建筑信息模型(building information modelling，BIM)技術(shù)的火熱發(fā)展，它已經(jīng)被應(yīng)用在建筑施工[6]、安全疏散[7]、建筑抗震評(píng)估[8]、建筑標(biāo)識(shí)系統(tǒng)優(yōu)化[9]、結(jié)構(gòu)安全評(píng)估[10-11]等領(lǐng)域中.現(xiàn)如今，在結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)中如何應(yīng)用BIM技術(shù)已是研究趨勢(shì)[12]，BIM是結(jié)構(gòu)物理和功能特征的數(shù)字表示，它不僅是一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具，也是一種面向?qū)ο蟮娜S建模和信息管理平臺(tái)，使各類工程人員能夠遠(yuǎn)程無(wú)縫地在同一個(gè)項(xiàng)目上工作.Zhang等[13]提出了一個(gè)BIM集成服務(wù)平臺(tái)框架，可用于多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)集成和模型信息提取.而Wang等[14]的研究發(fā)現(xiàn)，在結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)中應(yīng)用BIM可以提高監(jiān)測(cè)過程和決策的有效性.Del等[15]研究了BIM模型中數(shù)據(jù)與傳感器的表示，并得出結(jié)論，BIM模型和結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的鏈接過程高度依賴于平臺(tái)，且需要定制界面.雖然BIM被期望作為管理與建筑項(xiàng)目相關(guān)的所有數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)工作臺(tái)，但是BIM和結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)過程之間缺乏鏈接，結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)的評(píng)估缺乏直觀性[16].現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)過程中多源信息的融合方法、如何應(yīng)用BIM技術(shù)指導(dǎo)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)方案、施工模擬指導(dǎo)安裝傳感器以及結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和診斷分析結(jié)果的3D可視化，在以前的研究中并沒有得到充分解決.

針對(duì)上述問題，本研究提出了一種基于BIM的考慮多源信息的超高層建筑結(jié)構(gòu)智能監(jiān)測(cè)方法.該方法將結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)識(shí)別組件與BIM集成，對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)施工過程數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的多源數(shù)據(jù)信息進(jìn)行融合，從而更好地對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行安全評(píng)估.本文利用結(jié)構(gòu)有限元分析結(jié)果和施工模擬結(jié)果進(jìn)行監(jiān)測(cè)方案的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，搭建了一個(gè)基于BIM的超高層建筑結(jié)構(gòu)智能監(jiān)測(cè)平臺(tái)框架，可以顯示完整的傳感器信息以及結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)診斷結(jié)果.最后，通過對(duì)案例研究，驗(yàn)證了所提出方法的可行性.

1 多源監(jiān)測(cè)信息分類

超高層建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)涉及多個(gè)渠道信息，包括結(jié)構(gòu)化信息和非結(jié)構(gòu)化信息，主要信息如圖1所示，呈現(xiàn)出信息量大、管理難度較大等特點(diǎn).其中結(jié)構(gòu)化信息指結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)模型下，通過有限元分析得到的結(jié)構(gòu)安全信息，可為結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析提供理論依據(jù).非結(jié)構(gòu)化信息指結(jié)構(gòu)的安全響應(yīng)信息，是通過多種類型結(jié)構(gòu)傳感器實(shí)際監(jiān)測(cè)獲取到的結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)狀態(tài)響應(yīng)信息.結(jié)構(gòu)BIM模型可以提供時(shí)間維度信息和幾何位置關(guān)系信息，為結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)過程中提供三維可視化的指導(dǎo).多源信息各自獨(dú)立工作，會(huì)造成信息的丟失和溝通不暢.而將結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化信息進(jìn)行融合，同時(shí)發(fā)揮BIM平臺(tái)的信息共享、實(shí)時(shí)可視化等特性，實(shí)現(xiàn)基于BIM的對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)信息的實(shí)時(shí)獲取、大數(shù)據(jù)分析、實(shí)時(shí)評(píng)估和智能預(yù)警決策，提升超高層建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)信息化和智能化水平.

圖1 超高層建筑監(jiān)測(cè)信息分類Fig.1 Super tall building monitoring information classification

2 多源信息融合方法

2.1 BIM模型信息集成

2.1.1 構(gòu)件的類型屬性和實(shí)例屬性

BIM模型中，項(xiàng)目是由各個(gè)圖元組成的，每個(gè)圖元相當(dāng)于一個(gè)構(gòu)件，構(gòu)件的屬性分為類型屬性和實(shí)例屬性，類型屬性是具有相同類型元素的所有構(gòu)件的公共屬性.構(gòu)件的類型屬性用于確定相同類型的公共屬性構(gòu)件，尤其包括構(gòu)件截面定義、幾何參數(shù)和有關(guān)信息的識(shí)別.實(shí)例屬性決定每個(gè)構(gòu)件的特定特性，包括約束、幾何圖形、構(gòu)造、材質(zhì)、高度和尺寸信息.類型屬性和實(shí)例屬性提供了結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全監(jiān)測(cè)的基本屬性，而添加類型屬性和實(shí)例屬性的方法是：運(yùn)用Revit建立三維模型，在結(jié)構(gòu)構(gòu)件生成的過程中，調(diào)用類型屬性編輯器，打開編輯器，輸入類型屬性，為相同類型的構(gòu)件添加公共信息，相同類型的構(gòu)件可以共享和調(diào)用信息，以提高信息的使用效率.然后打開實(shí)例屬性編輯框并將實(shí)例屬性插入到相應(yīng)的條目中，以匹配不同構(gòu)件的特定信息.

2.1.2 構(gòu)件的命名與編碼方法

為解決施工階段結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)中關(guān)鍵結(jié)構(gòu)構(gòu)件在BIM三維模型中的快速定位和識(shí)別問題，在結(jié)構(gòu)安全預(yù)警時(shí)，快速確定結(jié)構(gòu)異常構(gòu)件的準(zhǔn)確位置，本研究提出結(jié)構(gòu)模型構(gòu)件的命名和編碼方法：構(gòu)件名稱- 定位編碼，即B- A.其中，構(gòu)件名稱B即當(dāng)前的模型構(gòu)件所組成的實(shí)際工程實(shí)體構(gòu)件的名稱；定位編碼A是用模型構(gòu)件的軸網(wǎng)和標(biāo)高信息構(gòu)成，或者根據(jù)具體工程的特點(diǎn)，進(jìn)行構(gòu)件定位標(biāo)識(shí)，確定構(gòu)件的詳細(xì)位置.

2.2 傳感器拓展信息集成

傳感器的拓展信息集成是指在創(chuàng)建好的傳感器族模型的基礎(chǔ)上，增加相關(guān)的參數(shù)信息.可以用K1、K2，…Kn，這n個(gè)參數(shù)及其對(duì)應(yīng)的參數(shù)值表示傳感器拓展信息.其中，K1、K2、K3是必不可缺少的3個(gè)參數(shù)，是由傳感器模型ID、族類型名稱和傳感器編號(hào)構(gòu)成，如表1所示；K4、K5，…Kn是由具體項(xiàng)目確定的參數(shù)，如傳感器的量程、分辨率、精度和使用年限等參數(shù)，如表2所示.這些參數(shù)可用作參數(shù)指標(biāo)，以檢查監(jiān)測(cè)過程中傳感器的正常運(yùn)行.傳感器模型ID是為傳感器模型與實(shí)際結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)構(gòu)件創(chuàng)建映射關(guān)系，可用于識(shí)別構(gòu)件測(cè)點(diǎn)、確定傳感器位置及其安裝，并顯示安裝在構(gòu)件監(jiān)測(cè)點(diǎn)的傳感器的結(jié)構(gòu)響應(yīng)信息.如結(jié)構(gòu)在施工過程中可能出現(xiàn)的構(gòu)件水平和豎向偏移即(ΔX，ΔY，ΔZ)，表示為

F外框柱(ID，x，y，z，t，σ，ε)→F外框柱(ID，x，y，z，t，σ，ε)

(1)

F鋼板墻(ID，x，y，z，t，σ，ε)→F鋼板墻(ID，x，y，z，t，σ，ε)

(2)

表1 傳感器拓展信息示例A

表2 傳感器拓展信息示例B

2.3 結(jié)構(gòu)安全信息集成

結(jié)構(gòu)有限元信息是指通過有限元分析軟件分析得到的可以反映超高層建筑在施工階段和運(yùn)營(yíng)階段下結(jié)構(gòu)的受力和變形信息.而結(jié)構(gòu)安全信息的文件類型包括施工過程中有限元模型的分析報(bào)告、實(shí)際傳感器安裝位置和線路排布圖等信息，反映結(jié)構(gòu)在施工階段和使用階段的安全性態(tài).結(jié)構(gòu)安全信息是包含文本、圖片和視頻等多類型格式的文件，所以結(jié)構(gòu)安全信息的集成就是基于有限元信息中的結(jié)構(gòu)ID編號(hào)與結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)構(gòu)件ID編號(hào)和結(jié)構(gòu)BIM幾何信息相對(duì)應(yīng)，將文本、圖片、視頻等類型格式的信息集成到平臺(tái)中.監(jiān)測(cè)平臺(tái)通過結(jié)構(gòu)構(gòu)件信息中的ID編號(hào)，實(shí)現(xiàn)安全信息關(guān)聯(lián)到結(jié)構(gòu)構(gòu)件，從而使結(jié)構(gòu)施工過程中產(chǎn)生的多類型結(jié)構(gòu)安全信息都能夠與平臺(tái)中結(jié)構(gòu)模型構(gòu)件相關(guān)聯(lián).

超高層建筑施工過程中監(jiān)測(cè)信息源復(fù)雜多樣，主要包含結(jié)構(gòu)BIM模型信息、傳感器拓展信息和結(jié)構(gòu)安全信息.本研究通過運(yùn)用基于ID對(duì)應(yīng)關(guān)系的方法，實(shí)現(xiàn)三者在同一平臺(tái)的相互融合和映射.

3 基于BIM的考慮多源信息的超高層建筑結(jié)構(gòu)智能監(jiān)測(cè)方法

本研究提出了一個(gè)基于BIM的考慮多源信息的超高層建筑結(jié)構(gòu)智能監(jiān)測(cè)方法.在此方法下，BIM模型是由工程師在施工過程中開發(fā)，而傳感器包含在BIM模型中.將BIM模型導(dǎo)入到平臺(tái)中，從而在平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)建筑物模型和傳感器模型的3D可視化.此外，傳感器采集的結(jié)構(gòu)信息被傳輸?shù)狡脚_(tái)上，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)信息的可視化.然后平臺(tái)的處理模塊對(duì)收集到的結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行處理，得出結(jié)構(gòu)診斷結(jié)果并在平臺(tái)中顯示，用于維護(hù)和決策.其中監(jiān)測(cè)具體過程如圖2所示.

圖2 結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)流程Fig.2 Structural monitoring process

首先，施工過程中的結(jié)構(gòu)信息，由傳感器收集，并發(fā)送至監(jiān)測(cè)平臺(tái).其次，平臺(tái)對(duì)收集的結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行處理和結(jié)構(gòu)分析.然后，如果沒有發(fā)現(xiàn)潛在的危險(xiǎn)，技術(shù)人員通過安裝在結(jié)構(gòu)上的傳感器持續(xù)收集結(jié)構(gòu)信息.但是，如果平臺(tái)根據(jù)分析確定了結(jié)構(gòu)故障的可能性，則有問題的部件將在平臺(tái)BIM模型中突出顯示，以供進(jìn)一步調(diào)查或調(diào)整.同時(shí)，結(jié)構(gòu)性能的警告和詳細(xì)信息將通過平臺(tái)向管理人員預(yù)警.最后，在與結(jié)構(gòu)性能相關(guān)信息的幫助下，管理人員能夠采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)解決問題，從而防止出現(xiàn)危險(xiǎn)事故.通過這種方式，可實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)際性能的實(shí)時(shí)監(jiān)控.

4 案例分析

4.1 工程概況

?？谒?xiàng)目總建筑面積390 057.70 m2，其中地上277 806.70 m2，地下112 251.00 m2.地上塔樓264 213.40 m2，西配樓7 168.50 m2，東配樓6 424.80 m2.塔樓94層，建筑高度428.00 m，結(jié)構(gòu)屋面高度402.80 m，結(jié)構(gòu)立面圖如圖3所示，建成后，將是海南省地標(biāo)建筑、?？谑形磥?lái)的城市形象名片.

圖3 結(jié)構(gòu)立面Fig.3 Structural elevation

4.2 智能監(jiān)測(cè)平臺(tái)框架

根據(jù)超高層建筑結(jié)構(gòu)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能需求以及設(shè)計(jì)原則，基于Revit模型和B/S架構(gòu)，利用WebGL技術(shù)，進(jìn)行了超高層建筑結(jié)構(gòu)智能監(jiān)測(cè)平臺(tái)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)，從邏輯上將系統(tǒng)框架分為采集層、數(shù)據(jù)層、平臺(tái)層及應(yīng)用層，如圖4所示.

圖4 平臺(tái)總體架構(gòu)Fig.4 System architecture

1) 采集層是指對(duì)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，主要有結(jié)構(gòu)反應(yīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)荷載監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和材料性能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等.數(shù)據(jù)主要通過傳感器自動(dòng)收集，也可通過人工進(jìn)行錄入.

2) 數(shù)據(jù)層則是在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行分類管理.主要有BIM模型數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)和有限元分析數(shù)據(jù)等.

3) 平臺(tái)層主要包括BIM模型子系統(tǒng)、傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)以及有限元模型子系統(tǒng).數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)可對(duì)傳感器收集得的結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行處理，得出結(jié)構(gòu)診斷結(jié)果.

4) 應(yīng)用層主要包括系統(tǒng)管理、信息錄入、可視化展示和數(shù)據(jù)管理四大模塊.系統(tǒng)管理模塊是對(duì)用戶和系統(tǒng)進(jìn)行管理；信息錄入模塊是對(duì)系統(tǒng)中各類數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；可視化展示模塊是展示系統(tǒng)各類信息，并利用傳感器收集的信息實(shí)時(shí)更新界面，界面呈現(xiàn)如圖5所示；數(shù)據(jù)管理模塊是對(duì)采集到的各類信息和分析結(jié)果進(jìn)行查看和管理.

圖5 監(jiān)測(cè)平臺(tái)Fig.5 Monitoring platform

4.3 基于BIM的信息可視化展示

在數(shù)據(jù)傳輸方面，本研究運(yùn)用LoRa技術(shù)，利用LoRa技術(shù)大容量的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)將大量的傳感器與LoRa網(wǎng)關(guān)相連接.傳感器把結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)信息利用LoRa技術(shù)通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳到平臺(tái)，在平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的記錄和統(tǒng)計(jì),如圖6所示.

圖6 平臺(tái)數(shù)據(jù)采集及信息可視化Fig.6 Platform data acquisition and information visualization

圖7 基于BIM的超高層建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)方案流程Fig.7 BIM-based process of structural health monitoring for super tall building

另外，本研究將BIM模型生成為IFC格式的文件，將其在JavaScript環(huán)境下解析讀取，實(shí)現(xiàn)輕量化，再利用WebGL技術(shù)把BIM模型搭載在平臺(tái)上,并把結(jié)構(gòu)安全信息通過ID映射的關(guān)系搭載在BIM模型中.工程師運(yùn)用BIM技術(shù)制定超高層建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)方案，如圖7所示.

4.4 有限元模型建立

項(xiàng)目直接在Revit平臺(tái)上建立模型，在MIDAS軟件插件的輔助下，完成結(jié)構(gòu)有限元模型的搭建，實(shí)現(xiàn)兩種模型的轉(zhuǎn)換，如圖8所示.

圖8 模型導(dǎo)入Fig.8 Model import

4.5 施工模擬

4.5.1 BIM4D施工計(jì)劃

根據(jù)超高層BIM施工模型，用Microsoft Project 編制施工進(jìn)度計(jì)劃，運(yùn)用Navisworks 軟件將BIM 3D施工模型和施工進(jìn)度信息關(guān)聯(lián)，最終形成BIM 4D施工模型，如圖9所示，可直觀、準(zhǔn)確地在平臺(tái)顯示超高層建筑結(jié)構(gòu)施工計(jì)劃.

圖9 BIM4D施工計(jì)劃Fig.9 BIM4D construction plan

4.5.2 施工模擬分析

超高層建筑在施工階段中經(jīng)受荷載、風(fēng)載、偶然荷載等因素的影響容易發(fā)生位移形變，而位移變形是超高層建筑施工過程監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵.在考慮可行性的前提下，其測(cè)點(diǎn)布設(shè)原則為：測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡量選擇變形較大、反應(yīng)敏感的部位布設(shè)，所以在依據(jù)BIM模型完成結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)點(diǎn)初步選取后，用MIDAS軟件進(jìn)行有限元分析，得出在溫度、臺(tái)風(fēng)等荷載作用下的結(jié)構(gòu)變形情況，如圖10～12所示，根據(jù)分析結(jié)果，完成傳感器位置優(yōu)化，如圖13所示.

圖10 溫度作用下結(jié)構(gòu)水平位移Fig.10 Horizontal displacement of structure under the action of temperature

圖11 臺(tái)風(fēng)作用下結(jié)構(gòu)水平位移(mm)Fig.11 Horizontal displacement of structure under the action of typhoon

圖12 腰桁架變形分析圖Fig.12 Deformation analysis diagram of bell truss

圖13 優(yōu)化后監(jiān)測(cè)方案Fig.13 Optimized monitoring scheme

框架柱施工模擬與一次加載的計(jì)算結(jié)果如圖14所示.通過對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工模擬，發(fā)現(xiàn)框架柱的變形沿結(jié)構(gòu)高度顯示出魚腹?fàn)钭兓厔?shì)，豎向位移的最大值出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的中部樓層，豎向變形峰值為21.36 mm左右，而按一次加載分析時(shí)，框架柱的豎向位移沿結(jié)構(gòu)高度(或樓層)不斷增大，最大變形發(fā)生在結(jié)構(gòu)的頂層，豎向位移峰值為15.49 mm左右.主要原因是由于施工模擬計(jì)算時(shí)考慮了施工過程對(duì)樓層標(biāo)高的補(bǔ)償即施工找平，因此框架柱的豎向變形呈現(xiàn)“兩頭小，中間大”的規(guī)律，而一次加載模式未能考慮實(shí)際施工中荷載分層施加的影響，不能準(zhǔn)確反映結(jié)構(gòu)實(shí)際的豎向變形情況，無(wú)法對(duì)施工過程提供指導(dǎo).

圖14 框架柱一次加載和施工模擬豎向變形Fig.14 Vertical cumulative deformation of frame column under once loading and construction simulation of deformation

4.6 監(jiān)測(cè)線路可視化預(yù)排布

二維圖紙中排布監(jiān)測(cè)線路不立體、不直觀，如圖15所示，很容易在施工中對(duì)線路造成破壞.運(yùn)用BIM技術(shù)可對(duì)監(jiān)測(cè)儀器以及監(jiān)測(cè)線路進(jìn)行提前布設(shè)，通過相關(guān)三維建模軟件建立監(jiān)測(cè)儀器以及監(jiān)測(cè)線路的實(shí)體模型，并且嵌入到上述BIM模型中，重點(diǎn)是對(duì)監(jiān)測(cè)線路的布設(shè)進(jìn)行提前安排，如圖16所示.施工時(shí)依據(jù)BIM模型進(jìn)行監(jiān)測(cè)線路的排布.

圖15 二維圖紙監(jiān)測(cè)線路排布Fig.15 Drawings monitoring line arrangement

圖16 BIM模型中監(jiān)測(cè)線路預(yù)排布Fig.16 Pre-arrangement of monitoring lines in BIM model

5 結(jié)論

隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、建筑信息化的發(fā)展，越來(lái)越多的新興技術(shù)被運(yùn)用到建筑行業(yè)中，BIM技術(shù)和監(jiān)測(cè)傳感器相融合，可解決現(xiàn)階段超高層建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)過程中遇到的諸多問題.本研究基于這個(gè)大前提，將BIM技術(shù)與超高層建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)相結(jié)合，研究結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)過程中多源信息的融合方法，搭建基于BIM的考慮多源信息的超高層建筑結(jié)構(gòu)智能監(jiān)測(cè)平臺(tái)框架，最后結(jié)合具體案例，為超高層監(jiān)測(cè)建筑結(jié)構(gòu)提供新思路.主要得到以下結(jié)論：

1) 超高層建筑監(jiān)測(cè)過程中常見的信息源主要包含結(jié)構(gòu)BIM模型信息、傳感器拓展信息和結(jié)構(gòu)安全信息，運(yùn)用基于ID對(duì)應(yīng)關(guān)系的方法，實(shí)現(xiàn)三者在同一平臺(tái)的相互融合和映射.

2) 直接利用Revit模型完成結(jié)構(gòu)有限元模型的搭建，研究了BIM模型和有限元模型轉(zhuǎn)換的機(jī)制，并運(yùn)用MIDAS軟件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)有限元分析.

3) 通過實(shí)際案例分析，提出在超高層建筑監(jiān)測(cè)過程中運(yùn)用BIM技術(shù)的方法，可以減少因人為因素導(dǎo)致的監(jiān)測(cè)線路和傳感器損壞等情況的發(fā)生.而基于BIM的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)平臺(tái)可將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和處理結(jié)果可視化.