来源丨BIM技术网
发布丨绿色联盟_赵雷
▲ 图1 梅溪湖城岛
梅溪湖城岛总陆地面积约2万平方米。它呈长方形，是一座人工岛，地面平坦。它由双螺旋景观结构、服务中心和屋顶观景平台、人行天桥、岛桥和室外广场组成，包含高端住宅、超五星级等众多顶级商业。星级酒店、5A级写字楼、酒店式公寓、文化艺术中心、科技创新中心。城市岛定位为公共开放空间。
▲图2 梅溪湖城岛项目概念图
梅溪湖城岛实现了全环路的顺畅衔接。岛上的标志性建筑是双螺旋观景台，高约34米，直径80米。两条相互环绕的螺旋路径采用三角形支撑框架结构。结构的弯曲通道象征着城市发展与自然环境的融合，成为生态城市和繁荣城市。
双螺旋观景平台主要由空间双曲弯曲和扭转构件组成。两条螺旋弧形通道采用三角形支撑结构，并连接一排密集的柱廊。该项目包括一条由6米宽的坡道组成的人行通道，坡道盘旋至约30米的高度。站在螺旋顶端，人们可以欣赏到梅溪湖及周边约40公顷规划新区的全景。与螺旋景观结构相连，有一座长约800米的人行天桥向西延伸。桥墩为变截面混凝土斜柱结构，桥跨结构为倒三角三维桁架和倒三角三维桁架加单索拱结构。服务中心和屋顶观景平台为钢筋混凝土框架结构，岛桥为长约22米的多跨梁板结构。
▲图3 人行天桥
▲图4 进入岛桥
▲图5 服务中心
项目困难
梅溪湖城岛工程钢结构设计独特、结构新颖，对装配精度控制、安装精度控制和安装过程监控精度要求较高，特别是结构的地面装配和安装精度。如何将三维结构安装在设计空间中是一个极其复杂的控制过程，也是该项目测量难度最大的环节之一。
另外，钢结构测量控制网络是整个测量工作得以开展的基础。该项目建设范围广，施工测控区域大而宽，施工过程中总体布局变化较大。施工控制网布局的合理性以及测量控制点的建立和维护直接影响整个测量施工的效果。而且，该项目主体为纯钢结构建筑，总用钢量约7000吨。是目前世界上最大的双螺旋钢结构建筑。
其复杂奇异的造型主要由330个大小形状完全不同的环形单元和32根倾斜的柱子组成。这给项目的建设带来了很大的难度。施工精度控制非常高，施工过程中需要反复检查。 ，监视器。同时，该项目结构复杂，构件较多且规模较大。如何消除吊装过程中构件因自重变形、温差收缩膨胀变形、焊接收缩变形等造成的误差累积，也是钢结构中的关键问题建造。测量时要考虑的重要问题。
▲图6 梅溪湖城岛项目图
解决方案
▲图7 梅溪湖BIM集成模型
1. BIM与全站仪标定一体化
基于BIM的异型钢结构放样主要分为三个步骤，即导出模型中的点数据、将数据导入仪器和现场测量验证。其中，导出模型中的点数据与BIM技术密切相关。湖南建工尝试使用Autodesk PointLayout在BIM模型中布置控制点和需要验证的点。输出为.txt格式并直接导入到仪器中。经过评估发现，该方法不仅可以保证验证点的准确性，而且可以减少人工数据输入的偶然错误，保证了验证数据的严谨性和科学性。本工程钢结构为大断面空间弯扭结构。结合该项目异型钢结构的安装流程，其审核要点为：
▲图8 梅溪湖城岛项目审查要点
2. BIM+测绘施工
为了提高工作效率，保证项目进度，本项目采用基于BIM模型的TOPCON LN-100自动放样机器人对海量点数据进行放样和检查。基于BIM的空间放样定位目前国内应用较少，软件操作流程也不够完善。首次完成了基于BIM的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控制网布放、放样点设置和现场测量放样三个步骤。
尝试并完成了基于AutodeskBIM 360和TOPCON LN-100的放样流程探索。 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，您只需登录IPAD Autodesk BIM 360 Layout下载模型和放样点信息，并连接测绘仪器TOPCONLN-100即可进行现场测绘。
▲ 图9 Autodesk BIM 360 Glue界面1
▲图10 Autodesk BIM 360 Glue界面2
▲图11 Autodesk BIM 360 Glue界面3
3、现场组装、焊接
环槽单元组装前，根据详细设计图中给出的各点坐标对各部件进行放样。装配过程中，将待装配部件的坐标点一一匹配即可完成装配。对于因运输或自重而变形的部件，可以使用千斤顶来校正偏移部分。
▲图12 环形通道单元3立体图-1
▲图13 环形通道单元-2立体图
钢结构斜柱吊装前预先放样，按构件中心设置吊耳，安装前搭设操作平台。吊装就位后，及时将临时连接板焊接到钢柱接头处进行固定。两端拉风绳，保证钢柱的稳定性。同时可利用调节链条微调斜柱安装段的安装精度。钢柱内部加劲通过在斜柱上开焊手孔进行焊接。环路地面组装完毕后，操作平台随环路悬挂吊装就位。环焊采用陶瓷内衬，环外表面设有人孔，方便施工人员进入环内部进行焊接。
▲图14 螺旋体
现场建立了计算机实体模型，并建立了组装好的轮胎骨架的三维模型。确定了装配单元的节点坐标后，湖南建设尝试使用Autodesk BIM 360 Layout设置剩余轮胎架支撑件的空间点，并导出各空间点的三维坐标数据。 ，按照模型1：1放样搭建仿形装配轮胎架，采用水平装配方式。
结构面的装配主要检查各部件的相对位置、杆件角度、接口尺寸及接头、空间坐标、测量控制点设置等关键控制指标是否符合设计异型钢结构杆件放样，为安装提供准确的定位信息，保证安装精度。通过零部件的装配，可以及时掌握零部件的生产、装配精度，保证现场安装精度，对一些超标的项目进行调整，分析原因，并在后续加工中及时控制。确认装配准确后，在各装配接头上做好安装标记。
▲图15 三角钢桁架地面组装
在梅溪湖城岛项目施工现场，我们尝试使用Autodesk软件与拓普康硬件的结合，总结出一套软硬件无缝集成的操作流程。首先，在Autodesk Revit模型中设置现场放样（平面定位）的坐标点。 、高程数据）和现场坐标控制点，将建立的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 平板电脑使用 WiFi 连接到 Topcon LN-100 并打开。使用Autodesk BIM 360 Layout程序选择并浏览设计的Autodesk Revit模型，选择控制点完成测站设置，并从列表中筛选和选择要放样的点。经过评估发现，Autodesk BIM 360 Layout软件可以智能实时显示LN-100仪器的仿真模型及其在整个BIM 3D模型空间中的实际位置，非常方便直观。最后，现场人员利用Autodesk BIM 360Layout软件实时显示和提示BIM 3D模型的位置和偏移数据，并在声音和振动提示下准确定位控制点和放样点。
尝试使用Autodesk BIM 360 Layout软件配合TOPCON LN-100三维放样机器人，简化在施工现场准确定位BIM坐标的过程，将BIM模型的设计意图与现实世界联系起来，实现无缝连接从设计到施工的工程数据。
▲图16 iPad界面图
项目亮点
1.螺旋桥和人行桥的结构测量原理
1、严格遵守专业工程应用系统中基于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，坚持先整体后局部的工作流程，先确定平面控制网，然后以控制网为基础对各局部轴进行定位和布局。
3、严格审核Autodesk Revit模型的准确性，坚持与Autodesk Revit模型同步验证测量、布局的工作方法。
2、精准测量+全面审核
合理布置测控网络，确保所有控制点同时良好关闭；在一级控制网络的基础上布置二级控制网络，经复测后布置三级平面控制网络；调整不同施工阶段的控制网络，保证各施工阶段的测量控制网络准确、有效；施工过程中应对控制点进行标记和保护，并定期对控制点进行复测。
将自动瞄准全站仪架设在平坦、平整、视野宽阔的地面上，可以方便大面积观察（三级控制点）。螺旋内圈吊装就位并采取临时措施固定后，对每个审查点进行一一审查。本项目利用自动瞄准全站仪的免棱镜功能与常规棱镜组合进行复查。
在普通测量的基础上，基于Autodesk Revit模型，投入TOPCON LN-100三维放样机器人对施工过程中的各个重要工序进行监控和复测，重点控制施工过程中节点的相对位置精度。装配工艺保证桁架地面装配精度。 ；同时计算桁架预弯值，提前考虑桁架组装时的变形，实现高空安装时的整体精度控制。选择合理的施工和吊装顺序；根据拟定的施工方案、分段和施工顺序进行计算机施工模拟分析，并根据分析结果进行桁架预封顶；进行安装后（焊接前）结构测量，并根据测量结果进行结构测量 根据数据编制合理的焊接操作说明书，通过调整焊接顺序控制焊接收缩和变形带来的误差，选择合理的结构闭合点和闭合次。
▲图17 测绘现场照片
▲图18 施工现场照片
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、土建审核、施工测量、放样验收四个阶段。并具有以下三大核心价值观：
1、将现场测绘得到的实际建筑结构信息与模型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、窗帘等深入设计提供依据墙等专业。
2、结合施工现场轴网、控制点、高程控制线，将设计结果高效、快速地校准到施工现场异型钢结构杆件放样，实现精准施工放样，为施工人员提供更准确、直观的施工指导，提高测量和放样效率。
3、施工完成后，对现场实物进行实测，将实测数据与设计数据进行对比，检查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与应用研究方向
BIM与自动测量机器人集成应用的研究方向将围绕以上三个核心价值，从基础的Autodesk Revit建模开始，到施工现场实际的自动放样操作，再到从现场获取实际的建筑结构信息。 - 现场测量和测绘。系统通过与模型汇总的数据进行对比，研究软硬件的兼容性、放样精度（实测）分析、多专业数据共享、测量放样效率的提高。配备国内先进的TOPCON LN100测量机器人，结合BIM模型，进行钢结构空间精准放样定位、异型结构校核等测绘领域研究，保证施工精度，提高测量工作效率，健全测绘体系。
项目概要
该项目造型独特，钢结构复杂，施工精度要求高，施工周期短。传统的测量放样方法面临着许多难以解决的问题。为了解决上述测量放样问题，湖南省建设工程BIM中心决定在该项目中尝试使用TOPCONLN-100三维放样机器人来保障项目生产，并重点开展基于BIM的精密测量放样工作。异型钢结构测绘。这一尝试不仅提高了异型钢结构的整体施工效率，而且加强了深入设计与现场施工的衔接。钢结构施工前可以提前发现设计错误，避免返工。而且，基于BIM的智能全站仪测量放样所需人员数量是传统放样方法3-4人的两倍。只需要1-2人。放行速度为200-250点/工作日。节省测量人员1-2名，约占总劳动力的50%，节省工期20%以上。
本项目尝试将BIM技术与测量放样、自动化测量仪器的应用结合起来，用于本项目的测量、放样、校准。主要目标如下：
1、保证施工质量
预计各点测绘精度将由厘米级降低到毫米级，为施工环节的准确实施提供保障。
2、保证施工进度
加强深入设计与现场施工的衔接，减少施工差错和返工，保证工期进度。
3、节省施工成本
高效、准确的施工作业，节省测量、放样阶段的人员和时间投入，节约成本，提高经济效益。
▲图19 施工现场航拍照片
梅溪湖城岛项目基于三维几何数据模型，试图整合建筑设施的其他相关物理信息、功能需求和性能要求等参数化信息，并通过开放标准实现信息互操作。基于BIM的3D激光测量定位系统利用BIM模型进行定位放样，收集实际施工数据更新BIM模型，利用实际施工数据与BIM模型对比分析进行施工验收，并将BIM模型带入施工现场。
基于BIM的TOPCON LN-100放样机器人应用不仅为梅溪湖城岛项目的生产保驾护航，也积累了先进测绘仪器的应用经验。
