钢结构构件在虚拟拼装环境下碰撞检测

钢结构构件一般都是在工厂制作完成后(包括扩大构件)，运输到现场安装组成。为确保构件运到现场后能准确安装并不发生碰撞，一般需要在工厂进行实体预拼装以检验结构的可拼装性。拼装性包括钢构件加工尺寸误差是否在要求范围内，构件拼接节点处螺栓孔位是否对齐和构件之间是否会碰撞等。

目前许多钢结构造型复杂，如雨棚网壳结构、空间曲线结构、大空间大跨度的桁架结构等，这些给预拼装带来了很多难度。实体预拼装不仅需要占用工厂的场地、设备，还要设置胎架，耗费大量的人力物力，其成本很高，难以满足未来更为复杂的钢结构建造的需求。

例如，昆明新机场航站楼的钢彩带、上海中心大厦第三道环带桁架层、杭州来福士广场钢结构工程等，都应用了虚拟预拼装技术。

虚拟预拼装在我国的研究应用尚未成熟，未被大规模推广使用。另外，其应用基本限于构造复杂精度要求高的钢结构工程，其预拼装的基本思路步骤大致相同，即通过设计图纸建立设计模型得到相应控制点的三维坐标，然后使用全站仪等测量仪器测量实际构件，得到相应坐标，建立实测模型，并与设计模型的控制点坐标对比，检查是否存在制作误差，对制作精度不符合要求的构件进行修整并再次对该构件试拼装，从而达到预拼装的效果。

由于钢结构造型复杂，部分节点处可能有多根构件交汇，有可能在拼装过程中产生不合理的碰撞情况。因此虚拟预拼装系统需要提供自动的模型碰撞检测和拼装合理性检验功能。提出了快速检测钢结构详图中三维模型的碰撞，但没有解决钢结构施工时或拼装时可能存在的碰撞问题。

在实际工程中，构件的形式比较多样化。对常见的角钢、槽钢、工字钢等不同截面类型的构件，均可以采用本文的方法进行虚拟碰撞检测。同时还可以优化程序，扩充可选截面类型，进一步完善并编制面向工程的软件系统，以适应实际工程需求。