▲图1 梅溪湖城市岛
梅溪湖城市岛总用地面积约2万平方米，为矩形、平面人工岛，由双螺旋景观结构、服务中心及屋顶观景平台、步行桥、入口连桥、室外广场组成，包含高端住宅、超五星级酒店、5A级写字楼、酒店式公寓、文化艺术中心、科创中心等诸多顶级业态。城市岛定位为公共开放空间。
▲图2 梅溪湖城市岛项目概念图
梅溪湖城市岛实现了全环的顺畅连接，岛上标志性建筑双螺旋观景平台高约34米，直径约80米，两条相互环绕的螺旋步道采用三角形支撑结构，建筑的弯曲通道象征着城市发展与自然环境的融合，成为生态繁荣的城市。
双螺旋观景平台主要由空间双曲弯扭构件组成，两个螺旋曲线通道采用三角形支撑框架结构湖南异形钢结构，连接一排密集的柱廊。项目包含6米宽的坡道，人行通道盘旋至高约30米，站在螺旋顶端，人们可以饱览梅溪湖全景及周边约40hm²的规划新区风光。人行桥长约800米，桥墩为变截面混凝土斜柱结构，跨度结构为倒三角立体桁架和倒三角立体桁架加单索拱结构。服务中心及屋顶观景平台为钢筋混凝土框架结构。入口桥为多跨梁板结构，长度约22米。
▲图3 人行天桥
▲图4 入岛大桥
▲图5 服务中心
项目困难
梅溪湖城市岛项目钢结构设计独特、结构新颖，对装配精度控制、安装精度控制、安装过程监控精度要求较高，特别是结构的地面装配、安装精度对设计的空间位置，控制过程极其复杂，是本项目测量的重点和难点之一。
此外，钢结构测量控制网是整个测量工作的基础。该项目施工范围广，施工测量控制面积大，范围广，施工过程中整体平面布置变化大，控制点的建立和维护直接影响整个测量施工的结果。而且该项目主体为纯钢结构建筑湖南异形钢结构，总用钢量约7000吨，是目前世界上最大的双螺旋钢结构建筑。
▲梅溪湖城市岛
其造型复杂奇特，主要由330个大小形状完全不同的回环单元和32根斜柱组成，给工程施工带来极大难度，施工精度控制要求很高，施工过程中需要反复调整。同时工程结构复杂，大型构件多，如何消除构件在吊装过程中因自重引起的变形、温差引起的收缩膨胀变形、焊接引起的收缩变形等造成的累积误差，也是钢结构施工测量需要考虑的重点问题。
▲梅溪湖BIM集成模型
解决方案
1. BIM与全站仪验证的集成
基于BIM的异形钢结构放样主要分为三个步骤，即模型中点数据导出、数据导入仪器和现场测量核实。其中，模型中点数据导出与BIM技术密切相关，施工单位尝试使用Autodesk PointLayout在BIM模型中布置控制点及待检查点，以.txt格式输出，直接导入仪器，经评估发现，此种方式不仅能保证检查点的准确性，还能减少人工输入数据的偶然错误，保证核实数据的严谨性与科学性。本项目钢结构为大截面空间弯扭结构，结合本项目异形钢结构安装工艺，其评审重点为：
▲梅溪湖城市岛项目精彩回顾
2.BIM+测绘施工
为提高工作效率，保证工程进度，项目采用TOPCON LN-100全自动放样机器人基于BIM模型对海量点位数据进行放样、验证，操作流程尚不完善，首次完成了BIM TOPCON LN-100放样软件流程的探索。基于BIM的异形钢结构放样主要分为三个步骤，即放样控制网络、设置放样点、现场测量放样。
我们尝试并完成了基于Autodesk BIM 360和TOPCON LN-100的放样流程的探索。将Revit模型中设置的放样点信息通过BIM 360上传到云端，并同步到Glue和Layout。在施工现场，只需要登录IPAD Autodesk BIM 360 Layout下载模型和放样点信息，连接测绘仪器TOPCONLN-100即可进行现场测绘。
▲ Autodesk BIM 360 Glue 界面1
▲图10 Autodesk BIM 360 Glue界面2
▲Autodesk BIM 360 Glue界面3
3.现场组装焊接
回路单元组装前，根据详细设计图给出的各点坐标进行部件放样和选型，组装过程中，逐一匹配待组装部件的坐标点，完成组装。对于因运输或自重而变形的部件，可用千斤顶对偏斜的部位进行矫正。
▲回路单元-1的3D视图
▲回路单元-2的3D视图
钢结构斜柱吊装前，提前做好放样，根据构件中心设置吊耳，安装前搭设操作平台。吊装到位后，及时将临时连接板焊接在钢柱接头处固定，同时在两端拉风绳。为保证钢柱的稳定性，可通过调整落链来微调斜柱安装段的安装精度。钢柱内部钢筋的焊接，是在斜柱上开设焊接手孔的方式完成的。当环路在地面组装完毕后，将操作平台吊起，连同环形槽道一起吊装到位。环形槽道焊接采用陶瓷内衬，在铺有钢板的环形槽道上表面开设人孔，方便施工人员进入环形槽道内进行焊接。
▲螺旋
在建立该位置的计算机实体模型和装配式框架的三维模型并确定装配单元节点的坐标后，湖南建筑工程尝试使用Autodesk BIM 360 Layout设置其余框架支撑件的空间点并导出各空间点的三维坐标数据，按照模型1：1放样，设置轮廓装配式框架，采用水平装配方式。
结构面的装配主要检查各构件的相对位置、杆件角度、接口尺寸及接缝、空间坐标、测量控制点设置等关键控制指标是否符合设计要求，为安装提供准确的定位信息，保证安装精度。对于构件的装配，及时掌握构件的制造、装配精度，保证现场安装精度，对某些超标项目进行调整，分析原因，在后续加工工序中及时控制。确认装配准确后，在装配接缝处做好安装标记。
▲三角钢桁架地面拼装
在梅溪湖城市岛项目施工现场，我们尝试使用Autodesk软件与Topcon硬件的结合，并总结出一套软硬件无缝集成的操作流程。首先在Autodesk Revit模型中设定现场需要放样的坐标点（平面定位、高程数据）和现场坐标控制点，将建立好的Autodesk Revit模型导入到AutodeskBIM 360 Glue中。现场用户将装有Autodesk BIM 360 Layout应用程序的iPad平板电脑通过WiFi连接至Topcon LN-100并打开Autodesk BIM 360 Layout程序，选择并浏览设计好的Autodesk Revit模型，选择控制点完成设站，从列表中筛选并选择需要放样的点。经过评估发现，Autodesk BIM 360 Layout软件能够智能、实时地展示LN-100仪器的仿真模型及其在整个BIM三维模型空间中实际位置，非常方便直观。最后，现场人员利用Autodesk BIM 360Layout软件中BIM三维模型的位置、偏移数据的实时显示和提示，并伴有声音和振动提示，准确定位控制点和放样点。
尝试将 Autodesk BIM 360 Layout 软件与 TOPCON LN-100 三维布局机器人配合使用，简化在施工现场精确定位 BIM 坐标的过程，将 BIM 模型的设计意图与现实世界联系起来，实现从设计到施工的工程数据的无缝集成。
▲iPad 界面图
项目亮点
1. 螺旋桥及人行桥结构测量原理
1.严格遵守专业学科应用体系对基于BIM的建筑测绘精准应用的相关要求。
2、严格执行基于Autodesk Revit模型的测量规范，遵循先整体后部分的工作流程，先确定平面控制网络，再以控制网络为依据对各局部轴线进行定位和布置。
3、严格审查Autodesk Revit模型的准确性，坚持同时进行测量放样和Autodesk Revit模型验证的工作方法。
项目经验
1.BIM与自动测量机器人集成应用的核心价值
目前BIM与自动测量机器人的集成应用包括基础工作、土建审查、施工测量、放样验收四个阶段，具有以下三大核心价值：
1、将现场勘测得到的实际建筑结构信息与模型中总结的数据进行对比，检查现场与模型的偏差，为机电、精装修、幕墙等专业的深入设计提供依据。
2、结合施工现场轴线网、控制点及高程控制线，可高效、快速地将设计成果校核到施工现场，实现精准的施工放样，为施工人员提供更加准确、直观的施工指导，提高测量放样效率。
3、施工完毕后，对现场实物进行测量并与设计数据进行对比，检测施工质量是否符合要求，确保工程施工质量。
2. BIM与自动测量机器人集成应用研究方向
BIM与自动测量机器人集成应用研究方向将围绕以上三大核心价值，从基础的Autodesk Revit建模出发，到施工现场自动放样的实际操作，再到现场测绘得到的实际施工结构信息与模型中总结的数据进行比对，系统研究软硬件兼容性、放样精度分析（实测）、多专业数据共享，提升测量放样效率。配备国内先进的TOPCON LN100测量机器人，结合BIM模型，攻克钢结构精准空间放样定位、异形结构验证等测绘领域关键问题，保证施工精度，提升测量工作效率，努力完善测绘体系。
项目摘要
该项目造型独特，钢结构复杂，施工精度要求高，工期短，传统测放方法面临诸多难题，为了解决以上测放问题，湖南省建工BIM中心决定在本项目中尝试使用TOPCONLN-100三维放样机器人保障项目投产，重点开展基于BIM的异形钢结构精密测绘。此次尝试不仅提升了异形钢结构整体施工效率，还加强了深化设计与现场施工的衔接，可在结构施工前发现设计错误，避免返工。另外，基于BIM的智能全站仪仅需1-2人，而传统放样方法需3-4人，速度为200~250点/工作日，节省1~2名测放人员，整体人工约50%，工期节省20%以上。
本项目尝试将BIM技术、测量放线、自动化测量仪器的应用结合在本项目的测量、放线、校准过程中，主要目标如下：
1.确保施工质量
预计所有点位的测量精度将从厘米级降低到毫米级，从而保证施工阶段的精准实施。
2.确保施工进度
加强深化设计与现场施工的衔接，减少施工失误和返工，保证工期进度。
3.节省施工成本
高效、精准的施工工作节省了测量、放样阶段的人力、时间投入，节省了成本，提高了经济效益。
▲施工现场航拍
梅溪湖城市岛项目以三维几何数据模型为基础，尝试整合其他相关物理信息、功能需求、性能要求等建筑设施参数信息，通过开放标准实现信息互通。系统利用BIM模型进行定位、布置，采集实际施工数据更新BIM模型，利用实际施工数据与BIM模型进行对比分析进行施工验收，并将BIM模型带到施工现场。在保障梅溪湖城市岛项目生产的同时，也积累了先进测绘仪器应用的经验。
