SketchUp 用户创建完成3D 曲面模型后，往往只是刚开了个头，后续的方案认证、投标、出图、深度设计、现场放样与施工才是最终要实现的目的，每一步都有大量工作要做。
假设你的曲面模型（或常规模型的曲面部分）已经通过了所有审核，进入了施工图阶段， 首先碰到的问题就是如何在图纸上表达你的曲面模型，然后就是如何在工地上按你的图纸放 样和施工。这一过程中会遇到曲面偏差如何纠正等一系列大大小小的棘手问题，其中很多问 题都是 “曲面”所特有的。
本章将从曲面设计的图上表达开始，并结合几个实例介绍一些对付曲面项目的办法。项 目有大有小，办法有土有洋，仅供读者参考。
1 ， 曲面项目放样施工概述
我们对于曲面项目的规划 、设计与建模实战，往往只是项目的开端，模型完成后，还有大量的工作要做。属于设计师直接要做的工作至少还要参与项目论证与相关文件的制作、绘制施工图，以及材料与人工成本核算等。 因为我们现在讨论的是“曲面模型”，单单从绘制施工图这一项考虑，就跟常规的施工图有很大的区别，有时还是完全不同的区别。此外，当曲面模型的设计师（包括建模者）对于曲面工程的特殊性与现场放样与施工可用的工具装备、方式方法、放样与施工工艺等诸要素完全没有概念时，设计的可行性、经济性方面就会存在问题，就可能做出根本无法施工或不符合经济规律的设计和模型。因此，真正内行、有责任心的设计师一定会站在现场施工方的角度提前考虑曲面项目的放样与施工中可能会遇到的困难，在制作施工文件时一定会考虑到现场施工人员的技术水平、设备条件，甚至在全套设计文件里还包括放样与施工的详细指导性文件。本节的内容将为曲面工程的设计师介绍一些需要注意的重点和参考建议。
2 ， 曲面设计的图上表达方法
跟大多数图纸的表达方式不同，很多曲面对象在图纸上的表达并不像常规图纸那样画个 轮廓、剖个面、标注上尺寸和角度、配上点文字说明那么简单 。
本节要介绍几种针对曲线、曲面对象的特殊图上表达方式，它们中有些是我国建筑 制图 标准中指定可用的表达方式，有些是行业制图标准（如船舶制图标准）专用的表达方式，有些是行业俗成的表达方式等，这些表达方式虽然特殊却并不少见，尤其是针对本书的读者，如果你的曲面模型不是习作而是正式的工程项目，想要把你的设计（模型）在图纸上表达清楚并能为施工人员所接受，其实并不容易，所以要集中起来用一节的篇幅来介绍它们。
对曲面对象的所谓特殊的图上表达（标注）可归纳出以下7 种不同的类型（为作者一家之言，可能还不完整），并在后面的篇幅里收集安排了一些对应的实例，今后读者在对曲面模型制图时，万一出现类似情况可以借鉴套用。
2. 1 坐标表达法
如图21.2.2 所示的中国传统亭 子顶部的屋脊曲线就属于这种特殊的情况。我们在计算机上绘制时只要用贝塞尔曲线工具拉出一条曲线，然后偏移缩放即可，非常简单。但是到了施工现场，施工人员并没有“贝塞尔曲线”工具可用，作为工程设计人员的你就必须考虑在施工现场如何“放大样”的问题，所以就有了这种以坐标形式来标注特殊对象的方法。现场工人只要有这些坐标，即使用最简单的直尺都可以完成“放大样”，让你的创意成真。 该实例的详细说明可查阅系列教程 的《LayOut 制图基础》一书 ，该书已由清华大学出版社出版
图21.2.2 两个坐标标注的例子
2. 2 表格表达法
图21.2.3 所示为一个表格标注的例子（贝壳）。从图①②③可见对3D 模型的切片细节，⑤是放样用坐标原点，⑥为Y 轴向的剖面线与编号，⑦⑧⑨⑩是以表格形式给出的每个剖面对应的“弦长”与“弧高”数据。这个例子相对简单，至于如何对一个已有的复杂曲面模型进行切片与标注的问题，《SketchUp曲面建模思路与技巧》21章有详细讨论。
图21.2.3 表格标注示例
3. 坐标加表格复合表达法
图21.2.4 所示为一个坐标加表格标注的例子，它集中了前面介绍的坐标与表格两种方式的优点，并且可以清晰地标注出比较复杂的坐标数据。
图21.2.4 坐标加表格的标注
2.4 公式表达法
图21.2.5 所示为另一个坐标加表格的标注方式，同时还以简单公式的形式比较清楚地表达了不同变量之间的关系，通过简单换算就可以得到具体的尺寸。
图21.2.5 公式标注
2. 5 网格表达法
设计师在绘制图样的过程中，会碰到大量无法以简单方法标注尺寸形状的难题，例如之 前提到的贝塞尔曲线、抛物线等，虽然可以通过相关的高阶方程去表达和标注，但是这种卖弄小聪明的标注到了施工现场必定成为难题。所以，制图的人一定要多为施工现场着想，为施工人员提供方便，网格标注方法就是一种很好的解决方法。就像你现在看到的图21.2.6 就是苏州沧浪亭大门 右侧的“平升三级”花窗的图案，图21.2.7 是苏州园林里的花窗图样。到了施工现场，工匠们不用精通高等数学，也不用解高次方程，只要在网格上依葫芦画瓢，就能搞得九分以上相像。显然网格的密度越高，相像的程度也越高。
图21.2.6 花窗图案
2.6 切片表达法
图21.2.9 ①②③所示为批量生产的混凝土或玻璃钢材质的“鲸鱼”小品 ，布置在公园 里任孩子们骑上嬉戏。如果施工的是雕塑 家，随便搞一下就是作品，连图纸都不用。但是相信用SketchUp 创建这个模型的设计师未必都有亲临现场施工的能力与愿望，那么图21.2.9 ④⑤所示的以“切片”表达的方式就能在设计师与工匠之间搭起一座桥 梁。工匠只要按照给出的形状与位置把切片排列起来，就能还原设计师的创意。《SketchUp曲面建模思路与技巧》21章里有专门讨论。
图21.2.9 曲面小品的切片表达
2.7 展开表达法
很多曲面模型，在计算机上创建起来并不复杂，然而到了工地就可能变成不大不小的难 题，根本无法（或很难）放样施工，这种尴尬在设计与施工实践中并非罕见。在手工制图的年代，很多专业的学生 都要学一门“展开图画法”的课程，就是为了解决类似问题。进入计算机辅助设计后，很多软件 也有类似展开的功能，如UG、SolidWorks、Pro/E、 Solideage、钢构CAD 等，虽然SketchUp 模型本身就是若干多边形的组合（见图21.2.8 ②），但是它本身却没有对应的展开功能，不过有些办法与插件 可以部分解决上述难题，将复杂的曲面分解成若干多边形，图21.2.8 是一个最简单、典型的展开图，有了如图21.2.8③所示的展开图，就可以按图上的尺寸（略）放样施工，该例材质是钣金，但展开画法绝不限于钣金。因为展开表达是常用的表达办法之一，后面附上一些例子。
图21.2.8 弯头的展开表达
图21.3.2 盒子底部与展开图（平面曲面展开）
图21.3.4 单纯锥面展开
图21.3.5 Oloid（奥洛伊德）曲面（事实证明它是可展曲面）
图21.3.7 展开Oloid（奥洛伊德）曲面
图21.3.8 曲线回转面的经线方向展开
图21.3.9 曲线回转面的纬线方向展开
图21.3.10 无极点球体展开例
图21.3.12 虾米腰弯头的展开
图21.3.13 扭曲对象的展开示例
图21.3.14 螺旋面的展开
图21.4.1 曲面模型（小艇）的剖面表示法
6， 从大佛到曲面放样施工
这里有两座大佛的尊容，如图21.5.1 所示，左面两幅图是四川乐山大佛，全高71m，开凿于公元713 年，历时90 年，公元803 年完成，距今已有1200 余年，好几代人的贡献，是非常了不起的人文历史奇观。
右侧是中原大佛，位于河南平顶山鲁山县佛泉寺，大佛总高为208m，身高108m，历时 12 年于2008 年建成。该巨型大佛打破了吉尼斯世界纪录，取代了曾经第一名的乐山大佛，成为世界最大佛像，用铜3300 吨，表面积为11300m2，由13300 块铜板焊接而成。
现代的中原大佛，头脸部高度约20m，借用现代技术放样（后面还会讨论）且为铜材焊 接而成，施工时材料可增可减，甚至局部割掉返工重做也非难事，工程虽然不易，但在现代条件下实现起来却并没有太大难度。
而1200 年前的大佛面容虽然没有现代的俊俏传神，从美学的角度看，约15m 高的头脸部的五官模样也还说得过去；但从工程角度考虑，大佛以石为材，仅以“减材”为工艺，难度在于“落手无悔”，任何错误都根本没有返工修理的余地，从这个角度考虑，石像放样施工的难度比现代铜像要大得多。这个问题一直令作者困惑：1200 年前的几代人是如何设计又如何放样完成如此的大工程？反复搜索 也找不到相关的线索。
图21.5.1 相隔1200 多年的两座大佛
6. 1 一个放样的故事
约40 年前，改革开放不久，作者在某大学科研处工作，有个单位接到一项大业务，感觉颇为棘手，找我们帮忙：任务是要在刚落成的高逾100多米的大楼顶部做6 个大字“XX 国 贸大厦”，已请到了某知名书法家的墨宝，要求每个字必须按样放大到6到8m 高，字太小了放在逾100m 高的屋顶上看不清，要求白天醒目，晚间有霓虹灯，大字的材料是3mm 厚的钢板，当然还有配套的型材支架等。虽然100多米的高处常年大风呜呜，型材支架的设计却不难，学校 建筑系和机械系的老师都能解决。文字放样的任务落实到了学校的美术系，要请老师帮忙把书法家写的字（每个约300mm 高）放大到6m 高以上，多数老师都没有这方面的经验，最后落到曾搞过舞台美术的某老师头上。所用的办法就是前面介绍的“网格放样”的方法：他带了几位学生，用1200mm 宽的卷筒牛皮纸拼接成七八米见方的大张，然后脱了鞋在上面画格子，再按照原稿上的格子用墨笔画线，弄了两三天才完成了一个字。看着这些师生这么做不容易，后来作者给他们出了个主意，把书法原稿拍成胶片，做成幻灯片（学校就有现成的条件），再从电化教室借来一台幻灯机，安置到体育馆钢构房梁上，镜头朝下，调校好高度与垂直度；地面上铺开大纸，换用载有文字的幻灯片投影，依葫芦画瓢描边就成，一天工夫就完成了剩下5 个大字的放样。
当时刚刚改革开放，条件有限，用幻灯机投影描边讨巧的办法也是利用了学校的现成条 件，换个没有这种条件的单位也只有网格放样的传统笨办法可用。换了现在，能用的好办法太多了，下面就简单介绍几种。
6. 2 中小型曲面图形的放样
40 年后的现在，小到前面介绍的鲸鱼小品截面放样，大到万吨巨轮钢板切割，都有对应的数控设备可用。譬如前面的鲸鱼小品，所有剖面切片用图21.5.2 左侧的绘图机就足以对付，更大的曲面模型切片可以分开打印后拼接。像上面提到的六七米见方的大字，甚至再大若干倍的放样任务，都可以用图21.5.2 右侧的阔幅打印机，单幅可达3.2m，当然也可以分段打印后拼接，宽10m、20m 轻松应对，长度无限。
图21.5.2 不同宽度的打印机
6. 3 曲面模型的施工
上面说的是“放样”，现在再说说各种曲面模型的“施工”。常见的普通形式与规格的设备，如钢筋加工、弯管、焊接、切割等就免去不提了，以压缩篇幅。
7， BIM 放样机器人（RTS）放样概述
本节的内容以普及现代机器人放样知识为初衷，并以Trimble（天宝公司）代理商天拓集团李振先生提供的大量资料为基本素材，摘录要点、改编撰写而成，希望通过这小节的介绍，能对“机器人放样（Robotic Total Station Layout，RTS Layout）”的概念提供些基础信息。
7. 1 传统现场放样方式
把深化后的CAD 图纸或3D 模型的平面位置和高程测量设置到工地现场上去的工作称为施工放样（也称施工放线）。传统的放样工作由配置卷尺、墨斗（现在或者还有激光水平仪等），测量标高或依据轴网进行位置偏移定位。
传统放样团队从已知位置或高程参考点绘制出需要放置的某个构件位置，代表性的例子有暖通空调管道的支吊架、消防管道的吊筋、给排水管道、电缆桥架的吊架等。在传统的放样过程中，难免会出现一些错误和遗漏，为了弥补这些过失，常常需要调整施工进度或变更方案来应对意外情况的发生，并将伴随时间与投资等多方面的损失。
7. 2 传统放样的主要问题
（1）“不精确”或许是传统放样最根本的问题。它不仅需要多人手动重复工作，数据多由肉眼观测，各专业图纸也可能存在不同的版本。很多步骤中都可能存在着不可估量的误差：比如怎样确保参考点准确？如何确保测量工具没有移动？如何确保标线弧度没有发生改变？如何确保各专业的图纸保持统一？如何确保图纸与现场一致？……每个细小的误差都会造成潜在的严重后果，其中一些甚至可能影响工程造价。
（2）“效率低下”也是传统方法的问题所在：用传统手动方式进行现场放样会耗费很长的时间。有经验的工作人员知道不精确测量所产生的后果，所以他们会花费很多时间来确保放样过程不出任何差错，这可能导致施工延误，也会产生额外的劳务费用。
（3）更加遗憾的是，这种传统放样的应用范围较窄，传统放样方式很难或不能对复杂对象、曲面对象或以预制构件、设备为基础的建筑等进行放样。
7. 3 BIM RTS 概述
使用BIM RTS，只需一两个人便可以完成复杂的放样工作，相比常规的放样团队，不仅明显提高了效率，还大大提高了精准度。 施工放样的开始阶段将2D 图纸或3D 模型发送到便携的工业平板电脑；在平板电脑的专用软件中设置，将模型的控制点与现场的控制点建立映射关系，然后仪器定位出自身坐标。 RTS 定位完成之后，操作员就可以参照平板电脑上的模型并选择某些点进行放样。
使用棱镜放样的方式，在棱镜杆模式下，只要单人即可放样，RTS 将告诉操作员与所选点之间的精确距离（精度到毫米），然后通过“前后左右还相差多少毫米”的方式引导操作者移动至准确的放样点，操作员可在该点标记并前往下一个点。
另一种先进的RTS 可视化放样方式（Visual Layout）能通过高亮激光点标记放样点（免 棱镜模式），操作员仅需跟随激光到每个点并标记其位置。RTS 可以在同一时间、不同施工段进行多专业、多工种、多作业面的综合放样，快速进行三维的空间定位。
4. RTS 的优点
（1）高效率。BIM RTS 与包括SketchUp 在内的主流软件相兼容，采用相同的2D 图纸或是3D 模型，支持更多的专业与工种，使团队协作更加简单、快捷。RTS 可以直接从建筑模型中读取放样坐标信息，也可以在放样时记录放样位置的偏差。这种方式不仅加快了“模型/设计/BIM/ 外业操作”之间的数据传递，同时也确保放样点的质量控制，最终放样数据会回传到办公室，结果都将反馈到2D 图纸或3D 模型。
因为RTS 直接通过建筑模型进行工作，且在放样过程中没有涉及手动测量，所以规避了人为操作的错误。放样的点都由平板电脑计算出来后自动指挥BIM 放样机器人主机工作。因为设计文件的数字化，使得在与其他专业分享数据与结果时变得容易。
（2）质量控制。BIM 放样机器人可以作为一种先进的工具用于工程质量控制过程中。例如在混凝土浇筑前后，可使用RTS 定位吊架、管带、接头、锚点等设备的精确位置。对于依据原始设计或者模型放样后的文件，增加了放样数据的安全设置，确保了放样文件的安全。可对不准确或是偏离模型的放样点进行读取和展示，提供给RTS 用户的报告中会包括以下内容：每日放样统计；误差报告；配有图片的户外作业问题和进度报告；所有问题的描述和坐标。
（3）在放样或安装完成之后，还可以使用RTS 进行精度校验。可通过参照设计的精度来对比已完工的尺寸精度，这样便可以在完工前轻松发现误差，以避免返工。这种质量控制模式不仅确保了放样工作的详细记录、BIM 落地施工的能力，同时还保证了施工过程与建筑设计或模型的一致性。这种一致性既能避免施工中的冲突，也能确保未来施工中的参照模型永远是准确的。
5.“BIM 到工地”（BIM-to-Field） 解决方案
用一句话来描述就是“模型与设计匹配，直接在BIM 模型中选取位置进行放样”。BIM 模型通过对建筑物整个生命周期中基本项目数据的生成、调整和管理，促进业主和施工队之间的协作。将复杂的建筑模型与详细的设计、资产信息相结合，对于项目的效率以及施工后期管理都是至关重要的。
一个复杂的BIM 进程依赖于项目工作中每个参与者的相互协同，BIM 以项目中的基础 数据为核心，并围绕其进行运转，每个工程参与者都可以读取他们已完成的工作，并且有任何调整时都可以更新数据或模型。随着向更复杂的 BIM 流程（如4D 和5D 的BIM），在这些BIM 中还要考虑包括施工工艺、施工现场设备能力、工作方法的约束，还有基于模型的估价等，因此建立与施工现场实时互动非常重要。
在这个过程中，工程负责人可以使用RTS 在项目完成时参考原始模型对其工程进行跟踪，在施工过程的下一个准备工作阶段中跟踪并应用必要的调整。例如，在混凝土浇筑前对预埋件进行放样，并对模型进行核对。管理者对这些放样数据以及模型上任何调整进行审核，审核无误后通知混凝土队伍进场施工。
BIM 目前最常用且最被认可的是应用在规划和设计阶段。如果一家公司想将BIM 策略与技术应用在施工和操作等环节，则需要一些施工方法来完成任务，如现场放样、模型与办公流程相结合的方式等。模型中的构件元素如何在施工现场中定位建造，这是“BIM 到工地模型现场三维放样”（BIM to fi eld）成功的关键因素。通过RTS 能有效地建立模型与现场的直接关系，将模型中的构件空间信息直接定位到施工现场。使用BIM 放样机器人智能户外放样设备，施工现场将会实时保持最新状态，减少延时、提高速度，整个施工过程也会变得尽可能的高效。
6. BIM RTS 的工作流程
BIM RTS 是直接使用BIM 模型结合高精度的自动测量全站仪在施工现场同时进行多专 业3D 空间放样的技术。RTS 放样是融合了计算机技术、BIM 技术、光学测量技术、实时通信技术、自动控制与跟踪等技术的全新施工放样技术。与RTS 放样技术的高效及高精度相比，它的工作原理与工作流程却相对简单，可分成下述四步。
（1）BIM 模型（或图纸）驱动平板电脑；
（2）平板电脑驱动全站仪；
（3）全站仪指挥现场工作人员；
（4）现场工作人员只需完成简单的事务（如移动棱镜或标记放样点）。
进行RTS 3D 放样之前须结合现场控制点匹配BIM 模型，使现场的3D 空间坐标系与 BIM 模型3D 空间坐标系建立映射关系，RTS 即可计算出BIM 模型任何空间位置与真实3D空间对应的x 、y 、z 坐标，并自动以激光或棱镜方式指引施工人员找到该点的真实位置。
7. BIM 施工放样技术的特点
（1）绝对“按模型施工”的放样模式。整个放样过程中的数据读取与识图都是机器在思考，“人”不参与这个环节，因此，BIM 模型的准确度决定了放样的准确度。
（2）多专业同时放样的工作方式。可以在同一个区域内同时放样多个专业的内容，而且专业越多，它的整体放样效率就越高。
（3）同级别放样无误差传递。依据的是现场的控制点坐标系，它的放样误差是基于现场坐标系的整体误差而定的，并且在每一个测站中的所有的测量值之间不会有任何误差的传递。
（4）自动生成报告。BIM 模型中每个放样点的（x , y , z ）坐标数值、放样的时刻、放样后的偏离误差都会自动记录在BIM 放样机器人（RTS）中，并可自动生成准确的放样报告、现场报告与偏差报告。
8. BIM RTS 的系统组成
BIM RTS 的系统组成（以RTS771 主机为例）如图21.6.1 所示。
图21.6.1 BIM RTS 系统组成
9. BIM RTS 硬件组成
（1）一台至少具备以下功能的全站仪（含脚架）：视频辅助机器人测量功能，将测量数据叠加到现场照片进行直观验证；快速高效的激光伺服系统；多目标跟踪技术提供主动和被动跟踪……如图21.6.2 中图所示。
（2）一台至少具备以下功能的工业平板电脑（俗称手簿）：能接受2D 图纸或多种格式 的3D 模型；能运行相关软件；能与上述全站仪实现双向通信，将模型控制点与现场的控制
点建立映射关系并显示；与操作员交换信息的人机界面；存储并与计算机交换数据……如 图 21.6.2 左图所示。
（3）带有可伸缩杆件的360°棱镜。在单人棱镜工作站模式下，可与“手簿”及“全站仪”构成单人工作站，如图21.6.2 右图所示。
图21.6.2 BIM 放样机器人（RTS）的硬件
10. BIM RTS 使用流程概述
（1）如有需要，提前对现有结构进行3D 扫描，生成模型（非必需）。
（2）新建或根据现有结构创建3D 模型。
（3）如有需要，将现有结构与设计图纸（或模型）进行对比，并提交偏差报告。
（4）设计单位深化复核，优化设计3D 建模，并提供测量控制点与放样点数据。
（5）将准确的图纸、模型、控制点、放样点数据导入平板电脑。
（6）全站仪与平板电脑到现场建立通信，以若干控制点为基准完成建站。
（7）在平板电脑上指定一系列放样点实施放样，并提供一系列报告。
11. 限制RTS 放样普及应用的误区与解释（细节略）
因为RTS 在BIM 放样过程中具有革命性的推动作用，所以世界各地越来越多的公司选
择在各类工地中使用RTS，在各种工程中颇受欢迎，那么为什么RTS 还不能快速普及呢？原因大多只是对RTS 的技术认识不足和使用方式存在误区，举例可查阅《SketchUp曲面建模思路与技巧》21节附件里的相关文件。
8， BIM RTS 放样实例
1. 苏州太平金融中心应用
1）项目概况
苏州太平金融中心位于苏州工业园区星湖街 以西，地块长约90m，宽约107m，是集超 高层办公、商业 于一体的城市综合体 ，建筑总高度为187.8m，总建筑面积约为11.1×104m²。塔楼和裙房在地面下连成一体，地面以上塔楼与裙楼各自独立，形成中部商业广场 ，塔楼与 裙房通过钢连廊连成一体。广场上部设计了异形 钢网格结构，覆盖裙房屋面和南北商业广场，造型与塔楼外墙延续， 呈现柔滑过渡的连续曲线造型，如图21.7.1 和图21.7.2 所示。结构东西向跨度约为42m，南北向长度约为74m。2）项目要点
苏州太平金融中心裙房屋面异形钢网格结构与塔楼外墙形成一体，并呈现平滑连续曲线 造型，在空间上呈不规则曲线变化。异形钢网格结构分为几大区块，包括商业广场上部区块、裙房屋面上部区块、南北两侧下倾飘带。异形钢网格结构采用不自然共面的四边形钢格，空间布置复杂（细节见《SketchUp曲面建模思路与技巧》21节pdf 文件）。
（1）异形钢网格结构采用非自然共面的四边形钢格。
（2）屋面钢网格结构在生产或施工安装中已发生变形，导致现场钢网格结构与设计模型误差较大，因此原图纸与模型无法为后续玻璃幕墙深化和安装提供可靠的数据。
（3）由于空间造型复杂、空间大，需重新测量的点位数量大，若用传统全站仪测量，效率 低，测量不够全面，难以还原钢结构现况。
图21.7.1 曲面钢构
3）解决方案
通过3D 点云扫描结合BIM 对结构复核，3D 激光扫描仪可以将被扫描的钢结构外表面 结构及预埋件信息转换为3D 点云数据，然后利用BIM 技术逆向建立BIM 模型，提供给深化设计人员作为深化基础数据，最后从BIM 模型中导出现场实际结构外轮廓及预埋件位置的施工图，从而保证施工图的精确性。解决方案流程如图21.7.3 所示。
图21.7.3 解决方案流程
（1）现场扫描。
按照计划的扫描路线摆放拼接目标球（目标球摆放应均匀分布，相互通视），架设仪器， 调平，设置扫描挡位，保证每个测站位置能扫描到3 个以上的目标球。细节可查阅本节pdf文件，如图21.7.4 所示。
（2）内业数据处理。
通过内业软件Trimblerealworks 实现点云数据降噪，分割离散点，剔除非目标区域，保 证无多余噪点，提取出裙楼屋面钢网格结构，如图21.7.5 和图21.7.6 所示。
（3）钢结构偏差校验。
将图21.7.6 所示的点云数据通过Trimble Scan Essential 导入原钢结构模型进行对比分析。钢梁误差位置分布，红色区为不满足安装空间位置，如图21.7.8 所示。图21.7.7 的偏差校验最大误差为86mm，说明钢梁在此处实际高于理论值6mm，如按原设计理论表皮 下单制作幕墙，将无法按理论位置安装。 的施工图，从而保证施工图的精确性。解决方案流程如图21.7.3 所示。
图21.7.4 现场扫描
图21.7.6 左：原始点云模型 右：整理后的模型
图21.7.8 左：钢结构偏差校验一 右：钢结构偏差校验二
（4）深化和修改幕墙表皮面板。
根据三维扫描结构点云数据，提取钢梁中的位置向法线之上推出表皮。根据新确认的表
皮，更新了所有材料模型，用于后续大规模下料，如图21.7.9 所示。
图21.7.9 深化修改用于下料
（5）基于BIM 模型的精确定位。
屋盖的所有面材和线材都是基于模型定制化加工的预制件，所以幕墙安装的定位点也必
须精准。为了保证安装的精确， BIM 设计师基于BIM 模型通过Trimble Field Point 提取的点位，保证了材料与测量数据的统一，如图21.7.9 所示；将模型和点位数据导入BIM 放样机器人手簿中，并控制BIM 放样机器人进行放线，如图21.7.10 和图21.7.11 所示。
图21.7.11 左：模型提点 右：导入RTS手簿（平板电脑）
（6）总结。
在建筑幕墙生产与装配中，时常会遇到框架尺寸与原始设计尺寸不相符的情况，此时， 我们便可以运用三维激光扫描技术以点云形式记录框架表面的实际尺寸信息，根据实测误差 对模型进行调整，或者以点云数据为基础进行二次设计更改。重新标定尺寸，进行幕墙生产 安装，更好地把控项目成本。
BIM 技术与RTS（机器人放样）的出现，颠覆了传统幕墙行业的思维模式，改变了现有 的生产流程模式，提高了工作效率与质量。本例虽以建筑幕墙为例，但是 BIM 技术与 RTS （机器人放样）在建筑领域的其他应用中同样可以发挥无可比拟的重要作用。
2. 许昌科普教育基地
1）项目简况
该项目位于河南许昌（见图21.7.12），作为许昌的地标性建筑，采用“科技之翼”形象 作为科技馆设计方案，科技馆两侧对称分布着两个空间双曲面连廊。建筑空间造型由上下两 层共计24 根弧形管梁构成，每根管梁直径为1.4m，壁厚为3cm，跨度达到28m，24 根弧形管梁作为骨架支撑，在骨架上架设球网架，球网架由管道杆件和球体焊接而成，与“管桁架”无缝对接后，可形成巨大的网面，每个焊接点需要进行精准定位。该建筑当时拥有国内最复杂的建筑表皮，施工难度在国内能排入前五名。 为压缩本讲座篇幅，项目的具体细节（略），业内有兴趣的朋友可查阅《SketchUp曲面建模思路与技巧》第21节与对应附件里的PDF文件。
图21.7.12 许昌科普教育基地
５. 北京大兴国际机场北商业区装配式冷热换热机房安装工程
1）项目简介
北京大兴国际机场（Beijing Daxing International Airport）是建设在北京市大兴区与河北省廊坊市广阳区之间的超大型国际航空综合交通 枢纽。按照客流吞吐量1 亿人次、飞机起降量80 万架次的规模建设7 条跑道和约140×104m2 的航站楼。本例所涉及的项目为机场北商业区冷热换热机房设备的装配式安装，工期只有20 天，并须达到严苛的施工安全质量要求。 2）现场问题
l 无准确的土建竣工尺寸数据，理论图纸与土建竣工现场存在偏差，机电施工图是旧版的理论图纸，后续的深化设计因现状实际尺寸与图纸偏差而无法进行。
l 无法快速全要素地测量土建的竣工尺寸信息，如所有梁、板、柱以及机电的预留孔洞。 使用传统的测量方式，不仅效率低且误差大，无法解决安装前的测量问题。
l 若建筑、结构及机电安装的冲突在深化设计阶段不解决，将影响现场的安装，出现 返工甚至耽误工期，造成工程损失。
3）解决方案
为解决机电预制化工程的装配难题，决定引进数字化测量和RTS 方案。
l 以3D 激光扫描将现场尺寸数据1∶1 输入到设计软件中，做深化设计。
l 用BIM RTS 技术将深化设计模型中的数据1∶1 映射到施工现场。
l 方案流程如图21.7.21 所示。
图21.7.21 解决方案流程图
4）为压缩篇幅，各阶段实施细节（略）。下面提供各阶段实施图片供参考。业内有兴趣的朋友可查阅《SketchUp曲面建模思路与技巧》第21节与对应附件里的PDF文件。
图21.7.22 3D 激光扫描与点云模型
图21.7.24 与点云比对后修改模型和图纸
图21.7.25 深化修改后的模型（部分）
图21.7.26 提取放样点并导入平板电脑后现场用BIM RTS
图21.7.28 设备安装完成后
感谢你看到了这个图文讲座的最后。如果您觉得这个讲座的内容还不够完整，那么，我向你推荐我撰写的这套教材，这个讲座的30讲，全部摘取自其中的《SketchUp曲面建模思路与技巧》，无论是SketchUp的初学 者还是高端用户，这套教材总有一些适合你。
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老怪《SU曲面建模》系列讲座第30节.pdf
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