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▲圖1 梅溪湖城市島

梅溪湖城市島總用地面積約為2萬(wàn)平方米，呈長(cháng)方形，為地面平整的人工島嶼，由1座雙螺旋體景觀(guān)構筑物、1座服務(wù)中心及屋頂觀(guān)景平臺、1座人行天橋、1座入島橋和室外廣場(chǎng)組成，涵括高檔住宅、超五星級酒店、5A級寫(xiě)字樓、酒店式公寓、文化藝術(shù)中心、科技創(chuàng )新中心等眾多頂級業(yè)態(tài)，城市島定位為公共開(kāi)敞空間。

圖2 梅溪湖城市島項目概念圖

梅溪湖城市島實(shí)現整個(gè)環(huán)道的順利對接合龍，島上的標志性構筑物雙螺旋觀(guān)景平臺，高約34米、直徑約80米，兩條相互環(huán)繞螺旋上升的步道采用三角支撐架結構的構筑物曲線(xiàn)通道，象征著(zhù)城市的發(fā)展與自然環(huán)境相融合，成為生態(tài)之城和繁榮之城。

雙螺旋觀(guān)景平臺主要是由空間雙曲彎扭構件組成，兩條螺旋形的曲線(xiàn)通道采用三角支撐架結構的構筑物曲線(xiàn)通道，連接著(zhù)一列密集的柱廊。項目包含由6米寬坡道構成的人行通道，螺旋通往約30米的高處，站在螺旋的頂端，人們能欣賞到梅溪湖以及周邊共約40公頃的規劃新區全景風(fēng)貌。與螺旋形景觀(guān)構筑物相連處，往西延伸有約800米長(cháng)的人行天橋，橋墩為變截面混凝土斜柱結構，橋跨結構為倒三角形立體桁架和倒三角形立體桁架加單榀索拱結構。服務(wù)中心及屋頂觀(guān)景平臺為鋼筋混凝土框架結構，入島橋為長(cháng)約22米的多跨梁板結構。

圖3 人行天橋

圖4 入島橋

圖5 服務(wù)中心

梅溪湖城市島項目鋼結構在設計上形式獨特，結構新穎，且對拼裝精度控制、安裝精度控制以及安裝過(guò)程監測精度要求高，特別是結構的地面拼裝、安裝精度。如何將空間三維結構安裝到設計的空間位置，控制過(guò)程極為復雜，是該項目的測量重難點(diǎn)之一。

此外，鋼結構測量控制網(wǎng)是整個(gè)測量工作得以開(kāi)展的基礎。該項目施工范圍廣，施工測量控制區域大、面廣，施工過(guò)程中整體平面布局變化較大。施工控制網(wǎng)布設的合理性、測量控制點(diǎn)的建立與維護，直接影響整個(gè)測量施工的成果。而且該項目主體為純鋼結構建筑，總用鋼量約7000 噸，為目前世界上最大的雙螺旋鋼結構建筑。

其復雜奇異的造型主要是由330 塊大小、形狀完全不同的環(huán)道單元 和32根斜柱構成，這給項目施工帶來(lái)很大難度，對施工精度控制非常高，要求施工過(guò)程中反復調驗、監測。同時(shí)，該項目結構復雜，構件數目多且比較大，如何消除構件在吊裝過(guò)程中因自重產(chǎn)生的變形、因溫差造成的縮脹變形、因焊接產(chǎn)生收縮變形等造成的誤差累積，也是鋼結構施工測量需重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

圖6 梅溪湖城市島項目圖

圖7 梅溪湖BIM 整合模型

一、BIM與全站儀校核的集成

基于BIM的異型鋼結構放樣主要分為三個(gè)步驟，即在模型中導出點(diǎn)位數據、將數據導入至儀器和現場(chǎng)測量校核。其中在模型中導出點(diǎn)位數據與BIM 技術(shù)的關(guān)聯(lián)較為密切，湖南建工嘗試利用Autodesk PointLayout 在BIM 模型中布置控制點(diǎn)及需校核的點(diǎn)位，輸出為.txt 的格式，直接導入儀器中，經(jīng)過(guò)評估發(fā)現該方法既可以保障校核點(diǎn)位的準確性，又可以減少人工輸入數據的偶然誤差，保證校核數據的嚴謹性和科學(xué)性。該項目鋼結構屬于大截面空間彎扭結構，結合項目異型鋼結構的安裝流程，對其復核的重點(diǎn)為：

圖8 梅溪湖城市島項目復核重點(diǎn)

二、BIM+測繪施工

為提高工作效率，保障工程進(jìn)度，在該項目采用基于BIM模型TOPCON LN-100自動(dòng)放樣機器人，對海量點(diǎn)位數據進(jìn)行放樣及校核?；贐IM的空間放樣定位目前在國內應用較少，且軟件操作流程不夠完善。首次完成了基于BIM TOPCON LN-100放樣軟件流程的探索，基于BIM的異型鋼結構放樣主要分為三個(gè)步驟，即布設控制網(wǎng)、設置放樣點(diǎn)位和現場(chǎng)測量放樣。

嘗試并完成了基于A(yíng)utodeskBIM 360 和TOPCON LN-100放樣流程探索， 在Revit 模型中設置的放樣點(diǎn)信息，通過(guò)BIM 360 上傳至云端，并同步到Glue及Layout中，在施工現場(chǎng)只需登錄IPAD中的Autodesk BIM 360 Layout下載模型及放樣點(diǎn)信息，連接測繪儀器TOPCONLN-100便可進(jìn)行現場(chǎng)測繪。

▲圖9 Autodesk BIM 360 Glue 界面1

圖10 Autodesk BIM 360 Glue 界面2

圖11 Autodesk BIM 360 Glue 界面3

三、現場(chǎng)拼裝及焊接

環(huán)道單元拼裝之前，根據深化設計圖所給的各點(diǎn)坐標，對構件進(jìn)行放樣取點(diǎn)。在拼裝過(guò)程中對需拼裝構件坐標點(diǎn)一一吻合，以完成拼裝。由于運輸或自身重量而產(chǎn)生變形的構件，對于發(fā)生偏移的部位可利用千斤頂進(jìn)行校正。

圖12 環(huán)道單元三維視圖-1

圖13 環(huán)道單元三維視圖-2

鋼結構斜立柱吊裝前提前放樣，根據構件中心設置吊耳，安裝前搭設好操作平臺。吊裝就位后，及時(shí)將鋼柱對接處焊接臨時(shí)連接板進(jìn)行固定，兩端同時(shí)拉設纜風(fēng)繩，保證鋼柱穩定性，同時(shí)可利用調節倒鏈微調斜立柱安裝段的安裝精度，鋼柱內部加勁通過(guò)在斜立柱上開(kāi)設焊接手孔進(jìn)行焊接。環(huán)道在地面拼裝完成后，掛設好操作平臺，隨環(huán)道一起吊裝就位。環(huán)道焊接使用陶瓷襯墊，環(huán)道上表面外包鋼板開(kāi)設人孔，方便施工人員進(jìn)入環(huán)道內部進(jìn)行焊接。

圖14 螺旋體

位置建立計算機實(shí)體模型，建立拼裝胎架三維模型，定好拼裝單元節點(diǎn)坐標后，湖南建工嘗試使用Autodesk BIM 360 Layout設置其余各胎架支撐部位空間點(diǎn)位，并導出各空間點(diǎn)位的三維坐標數據，根據模型1:1放樣設置仿形拼裝胎架，采用平臥拼裝方法。

結構面的拼裝主要檢查各構件的相對位置、桿件角度、接口尺寸和接縫、空間坐標、測量控制點(diǎn)設置等關(guān)鍵控制指標是否符合設計，為安裝提供準確的定位信息，確保安裝精度。通過(guò)對構件的拼裝，及時(shí)掌握構件的制作裝配精度，保證現場(chǎng)安裝精度，對某些超標項目進(jìn)行調整，并分析產(chǎn)生原因，在以后的加工過(guò)程中及時(shí)加以控制。確定拼裝準確無(wú)誤后，對每個(gè)拼裝接頭處做好安裝標記。

圖15 三角鋼桁架地面拼裝

在梅溪湖城市島項目施工現場(chǎng)，嘗試使用Autodesk 軟件與Topcon硬件的結合，并總結了一套軟硬件無(wú)縫對接的操作流程，首先在A(yíng)utodesk Revit 模型中設置現場(chǎng)需放樣的坐標點(diǎn)（平面定位、高程數據）及現場(chǎng)坐標控制點(diǎn)，將建立好的Autodesk Revit 模型導入AutodeskBIM 360 Glue 中，現場(chǎng)使用人員將安裝有Autodesk BIM 360 Layout 應用程序的iPad平板電腦利用WiFi與Topcon LN-100 連接上，打開(kāi)Autodesk BIM 360 Layout 程序，選定、瀏覽設計好的Autodesk Revit 模型，選定控制點(diǎn)完成測站設置，從列表里篩選、選擇要放樣的點(diǎn)位。經(jīng)過(guò)評估發(fā)現，Autodesk BIM 360 Layout 軟件能夠智能實(shí)時(shí)顯示LN-100儀器的仿真模型及其處于整個(gè)BIM 3D模型空間中的實(shí)際位置，非常方便和直觀(guān)。最后，現場(chǎng)人員根據Autodesk BIM 360Layout 軟件中實(shí)時(shí)顯示并提示所處BIM 3D模型的位置及偏移量數據，伴隨著(zhù)聲音和振動(dòng)等提示精確定位控制點(diǎn)和放樣點(diǎn)。

嘗試使用Autodesk BIM 360 Layout 軟件搭配TOPCON LN-100三維放樣機器人，簡(jiǎn)化施工現場(chǎng)精確定位BIM坐標的過(guò)程、將BIM模型的設計意圖與真實(shí)世界鏈接、實(shí)現了工程數據從設計到施工的無(wú)縫對接。

圖16 iPad界面圖

一、螺旋體及人行天橋結構測量原則

1、嚴格遵守專(zhuān)業(yè)課題申領(lǐng)制度中基于BIM 的施工測繪精密化應用的相關(guān)要求。

2、基于A(yíng)utodesk Revit 模型嚴格執行測量規范，遵守先整體后局部的工作流程，先確定平面控制網(wǎng)，后以控制網(wǎng)為依據，進(jìn)行各局部軸線(xiàn)的定位放線(xiàn)。

3、嚴格審核Autodesk Revit 模型的準確性，堅持測量放線(xiàn)與Autodesk Revit 模型同步校核的工作方法。

二、精確測量+全面復核

合理布置測量控制網(wǎng)，保證各控制點(diǎn)間同時(shí)閉合良好；根據首級控制網(wǎng)布設二級控制網(wǎng)，復測后布設三級平面控制網(wǎng)；分不同施工階段調整控制網(wǎng)，保證各施工階段測量控制網(wǎng)精確、有效；施工過(guò)程中做好控制點(diǎn)的標識與保護，定期地對控制點(diǎn)進(jìn)行復測。

將自動(dòng)照準全站儀架設到視野開(kāi)闊、平整且能夠便于大面積觀(guān)測的平面上（三級控制點(diǎn)）。螺旋體內環(huán)道吊裝就位經(jīng)過(guò)采取臨時(shí)措施進(jìn)行固定后，逐一復核各復核點(diǎn)，本工程采用自動(dòng)照準全站儀的免棱鏡功能及配合常規棱鏡兩種方法進(jìn)行復核。

在普通測量基礎上，以Autodesk Revit 模型為基礎，投入TOPCON LN-100三維放樣機器人對施工過(guò)程中各重要過(guò)程進(jìn)行監控與復測，著(zhù)重控制拼裝過(guò)程中節點(diǎn)相對位置精度，保證桁架的地面拼裝精度；同時(shí)，計算桁架預拱值，在桁架拼裝上提前考慮變形情況，在高空安裝時(shí)實(shí)現整體精度控制。選擇合理的施工吊裝順序；根據擬定的施工方案、分段及施工順序做好計算機施工仿真分析，按照分析結果對桁架桿件做預起拱；做好安裝后（焊前）結構測量，根據測量數據編制合理焊接作業(yè)指導書(shū)，通過(guò)調整焊接順序控制焊接收縮變形引起的誤差；選擇合理的結構合攏點(diǎn)及合攏時(shí)間。

圖17 測繪現場(chǎng)照片

圖18 施工現場(chǎng)照片

一、BIM與自動(dòng)測量機器人集成應用的核心價(jià)值

目前， BIM與自動(dòng)測量機器人集成應用包括基礎工作、土建復核、施工測量、放樣驗收4個(gè)階段。并具有如下三點(diǎn)核心價(jià)值：

1.將現場(chǎng)測繪得到的實(shí)際建造結構信息與模型匯總的數據對比，核對現場(chǎng)與模型之間的偏差，為機電、精裝、幕墻等專(zhuān)業(yè)的深化設計提供依據。

2.結合施工現場(chǎng)軸線(xiàn)網(wǎng)、控制點(diǎn)及標高控制線(xiàn)，將設計成果高效快速的標定到施工現場(chǎng)，實(shí)現精確的施工放樣，為施工員提供更加準確、直觀(guān)的施工指導，提高測量放樣效率。

3.在施工完成后，對現場(chǎng)實(shí)物進(jìn)行實(shí)測實(shí)量，通過(guò)將實(shí)測數據與設計數據進(jìn)行對比來(lái)檢測施工質(zhì)量是否符合要求，保證工程施工質(zhì)量。

二、BIM與自動(dòng)測量機器人集成應用研究攻關(guān)方向

BIM與自動(dòng)測量機器人集成應用的研究攻關(guān)方向將圍繞以上三點(diǎn)核心價(jià)值開(kāi)展工作，從基礎的Autodesk Revit 建模開(kāi)始，至施工現場(chǎng)進(jìn)行自動(dòng)放樣實(shí)際操作，再升華至現場(chǎng)測繪得到的實(shí)際建造結構信息與模型匯總的數據對比，系統的研究軟硬件的兼容性、放樣精度分析（實(shí)測實(shí)量）、多專(zhuān)業(yè)數據共享、提高測量放樣效率等方面。配備國內先進(jìn)的TOPCON LN100 測量機器人，與BIM模型結合，對鋼結構空間精密放樣定位、異形結構校核等測繪領(lǐng)域進(jìn)行攻關(guān)，確保施工精度，提高測量工作效率，嘗試完善測繪體系。

該項目造型特異、鋼結構復雜、施工精度要求高、工期短，傳統的測量放樣方法面臨許多難以解決的問(wèn)題。為了解決上述測量放樣問(wèn)題，湖南建工BIM中心決定嘗試在本工程使用TOPCONLN-100三維放樣機器人以保障項目生產(chǎn)，并著(zhù)重對基于BIM 的異型鋼構精密化測繪進(jìn)行攻關(guān)。此次嘗試不僅提高了異型鋼結構整體施工效率，同時(shí)加強了深化設計與現場(chǎng)施工的連接，能夠在鋼結構施工前提前發(fā)現設計錯誤，避免返工。而且基于BIM的智能型全站儀測量放樣，相對于傳統放樣方法人員投入3-4人也要少一倍，只需1-2人即可，放樣速度在200-250 點(diǎn)位/工作日，節省測量人員1-2人，總體人工50%左右，節省工期20%以上。

該項目嘗試結合BIM技術(shù)，測量放樣及自動(dòng)測量?jì)x器在本工程測量、放樣、校準方面的應用主要目標有以下三個(gè)方面：

1.確保施工質(zhì)量

預計將所有點(diǎn)的測繪精度從厘米級縮小至毫米級，為施工環(huán)節的精度實(shí)施提供保障。

2.保障施工進(jìn)度

加強深化設計與現場(chǎng)施工的連接，減少施工錯誤與返工，保障施工工期進(jìn)度。

3.節約施工成本

高效、精準的施工作業(yè)，節省測量、放樣階段的人員及時(shí)間投入，節約成本，提高經(jīng)濟效益。

圖19 施工現場(chǎng)航拍圖

梅溪湖城市島項目基于三維幾何數據模型，嘗試集成了建筑設施其他相關(guān)物理信息、功能要求和性能要求等參數化信息，并通過(guò)開(kāi)放式標準實(shí)現信息的互用?；贐IM的3D激光測量定位系統，通過(guò)使用BIM模型進(jìn)行定位放樣，采集實(shí)際建造數據更新BIM模型，采用實(shí)際建造數據與BIM模型對比分析進(jìn)行施工驗收，把BIM模型帶入施工現場(chǎng)。

基于BIM 的TOPCON LN-100放樣機器人應用為梅溪湖城市島項目生產(chǎn)保駕護航的同時(shí)，也積累了先進(jìn)測繪儀器應用經(jīng)驗。

來(lái)源：BIM技術(shù)網(wǎng)

組委會(huì )聯(lián)系方式 

項目一組

盧毅                                        殷鋒  

座機：020-61198842        座機：020-62139606 

手機：137 1143 0398        手機：185 6528 2359    

Q  Q：323201814               Q  Q：1684672007 

江彩霞                               黃祺

座機：020-62139617      座機：020-62139602

手機：159 1574 4203      手機：138 2547 5605

Q  Q：3197096891          Q Q： 2724397436

項目二組 

李健銘                              梁建林  

座機：020-61198891     座機：020-62139604

手機：158 1708 8364    手機：155 2139 4660

Q  Q：3544579318        Q  Q：516165433

項國澳

座機：020-62139624

手機：135 8050 2528

Q  Q：3275574349

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郭穗豐                              鄧海蓮

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