廣東建筑工業(yè)化展 2018-01-11 889
▲圖1 梅溪湖城市島
梅溪湖城市島總用地面積約為2萬平方米,呈長方形,為地面平整的人工島嶼,由1座雙螺旋體景觀構(gòu)筑物、1座服務(wù)中心及屋頂觀景平臺(tái)、1座人行天橋、1座入島橋和室外廣場組成,涵括高檔住宅、超五星級(jí)酒店、5A級(jí)寫字樓、酒店式公寓、文化藝術(shù)中心、科技創(chuàng)新中心等眾多頂級(jí)業(yè)態(tài),城市島定位為公共開敞空間。
圖2 梅溪湖城市島項(xiàng)目概念圖
梅溪湖城市島實(shí)現(xiàn)整個(gè)環(huán)道的順利對(duì)接合龍,島上的標(biāo)志性構(gòu)筑物雙螺旋觀景平臺(tái),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(jié)構(gòu)的構(gòu)筑物曲線通道,象征著城市的發(fā)展與自然環(huán)境相融合,成為生態(tài)之城和繁榮之城。
雙螺旋觀景平臺(tái)主要是由空間雙曲彎扭構(gòu)件組成,兩條螺旋形的曲線通道采用三角支撐架結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑物曲線通道,連接著一列密集的柱廊。項(xiàng)目包含由6米寬坡道構(gòu)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(guī)劃新區(qū)全景風(fēng)貌。與螺旋形景觀構(gòu)筑物相連處,往西延伸有約800米長的人行天橋,橋墩為變截面混凝土斜柱結(jié)構(gòu),橋跨結(jié)構(gòu)為倒三角形立體桁架和倒三角形立體桁架加單榀索拱結(jié)構(gòu)。服務(wù)中心及屋頂觀景平臺(tái)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),入島橋?yàn)殚L約22米的多跨梁板結(jié)構(gòu)。
圖3 人行天橋
圖4 入島橋
圖5 服務(wù)中心
項(xiàng)目難點(diǎn)
梅溪湖城市島項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上形式獨(dú)特,結(jié)構(gòu)新穎,且對(duì)拼裝精度控制、安裝精度控制以及安裝過程監(jiān)測精度要求高,特別是結(jié)構(gòu)的地面拼裝、安裝精度。如何將空間三維結(jié)構(gòu)安裝到設(shè)計(jì)的空間位置,控制過程極為復(fù)雜,是該項(xiàng)目的測量重難點(diǎn)之一。
此外,鋼結(jié)構(gòu)測量控制網(wǎng)是整個(gè)測量工作得以開展的基礎(chǔ)。該項(xiàng)目施工范圍廣,施工測量控制區(qū)域大、面廣,施工過程中整體平面布局變化較大。施工控制網(wǎng)布設(shè)的合理性、測量控制點(diǎn)的建立與維護(hù),直接影響整個(gè)測量施工的成果。而且該項(xiàng)目主體為純鋼結(jié)構(gòu)建筑,總用鋼量約7000 噸,為目前世界上最大的雙螺旋鋼結(jié)構(gòu)建筑。
其復(fù)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(gòu)成,這給項(xiàng)目施工帶來很大難度,對(duì)施工精度控制非常高,要求施工過程中反復(fù)調(diào)驗(yàn)、監(jiān)測。同時(shí),該項(xiàng)目結(jié)構(gòu)復(fù)雜,構(gòu)件數(shù)目多且比較大,如何消除構(gòu)件在吊裝過程中因自重產(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(jié)構(gòu)施工測量需重點(diǎn)考慮的問題。
圖6 梅溪湖城市島項(xiàng)目圖
解決方案
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(jié)構(gòu)放樣主要分為三個(gè)步驟,即在模型中導(dǎo)出點(diǎn)位數(shù)據(jù)、將數(shù)據(jù)導(dǎo)入至儀器和現(xiàn)場測量校核。其中在模型中導(dǎo)出點(diǎn)位數(shù)據(jù)與BIM 技術(shù)的關(guān)聯(lián)較為密切,湖南建工嘗試?yán)肁utodesk 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(dǎo)入儀器中,經(jīng)過評(píng)估發(fā)現(xiàn)該方法既可以保障校核點(diǎn)位的準(zhǔn)確性,又可以減少人工輸入數(shù)據(jù)的偶然誤差,保證校核數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性。該項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)屬于大截面空間彎扭結(jié)構(gòu),結(jié)合項(xiàng)目異型鋼結(jié)構(gòu)的安裝流程,對(duì)其復(fù)核的重點(diǎn)為:
圖8 梅溪湖城市島項(xiàng)目復(fù)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(xiàng)目采用基于BIM模型TOPCON LN-100自動(dòng)放樣機(jī)器人,對(duì)海量點(diǎn)位數(shù)據(jù)進(jìn)行放樣及校核。基于BIM的空間放樣定位目前在國內(nèi)應(yīng)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(jié)構(gòu)放樣主要分為三個(gè)步驟,即布設(shè)控制網(wǎng)、設(shè)置放樣點(diǎn)位和現(xiàn)場測量放樣。
嘗試并完成了基于AutodeskBIM 360 和TOPCON LN-100放樣流程探索, 在Revit 模型中設(shè)置的放樣點(diǎn)信息,通過BIM 360 上傳至云端,并同步到Glue及Layout中,在施工現(xiàn)場只需登錄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(xiàn)場測繪。
▲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(xiàn)場拼裝及焊接
環(huán)道單元拼裝之前,根據(jù)深化設(shè)計(jì)圖所給的各點(diǎn)坐標(biāo),對(duì)構(gòu)件進(jìn)行放樣取點(diǎn)。在拼裝過程中對(duì)需拼裝構(gòu)件坐標(biāo)點(diǎn)一一吻合,以完成拼裝。由于運(yùn)輸或自身重量而產(chǎn)生變形的構(gòu)件,對(duì)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(jié)構(gòu)斜立柱吊裝前提前放樣,根據(jù)構(gòu)件中心設(shè)置吊耳,安裝前搭設(shè)好操作平臺(tái)。吊裝就位后,及時(shí)將鋼柱對(duì)接處焊接臨時(shí)連接板進(jìn)行固定,兩端同時(shí)拉設(shè)纜風(fēng)繩,保證鋼柱穩(wěn)定性,同時(shí)可利用調(diào)節(jié)倒鏈微調(diào)斜立柱安裝段的安裝精度,鋼柱內(nèi)部加勁通過在斜立柱上開設(shè)焊接手孔進(jìn)行焊接。環(huán)道在地面拼裝完成后,掛設(shè)好操作平臺(tái),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設(shè)人孔,方便施工人員進(jìn)入環(huán)道內(nèi)部進(jìn)行焊接。
圖14 螺旋體
位置建立計(jì)算機(jī)實(shí)體模型,建立拼裝胎架三維模型,定好拼裝單元節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)后,湖南建工嘗試使用Autodesk BIM 360 Layout設(shè)置其余各胎架支撐部位空間點(diǎn)位,并導(dǎo)出各空間點(diǎn)位的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù),根據(jù)模型1:1放樣設(shè)置仿形拼裝胎架,采用平臥拼裝方法。
結(jié)構(gòu)面的拼裝主要檢查各構(gòu)件的相對(duì)位置、桿件角度、接口尺寸和接縫、空間坐標(biāo)、測量控制點(diǎn)設(shè)置等關(guān)鍵控制指標(biāo)是否符合設(shè)計(jì),為安裝提供準(zhǔn)確的定位信息,確保安裝精度。通過對(duì)構(gòu)件的拼裝,及時(shí)掌握構(gòu)件的制作裝配精度,保證現(xiàn)場安裝精度,對(duì)某些超標(biāo)項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)整,并分析產(chǎn)生原因,在以后的加工過程中及時(shí)加以控制。確定拼裝準(zhǔn)確無誤后,對(duì)每個(gè)拼裝接頭處做好安裝標(biāo)記。
圖15 三角鋼桁架地面拼裝
在梅溪湖城市島項(xiàng)目施工現(xiàn)場,嘗試使用Autodesk 軟件與Topcon硬件的結(jié)合,并總結(jié)了一套軟硬件無縫對(duì)接的操作流程,首先在Autodesk Revit 模型中設(shè)置現(xiàn)場需放樣的坐標(biāo)點(diǎn)(平面定位、高程數(shù)據(jù))及現(xiàn)場坐標(biāo)控制點(diǎn),將建立好的Autodesk Revit 模型導(dǎo)入AutodeskBIM 360 Glue 中,現(xiàn)場使用人員將安裝有Autodesk BIM 360 Layout 應(yīng)用程序的iPad平板電腦利用WiFi與Topcon LN-100 連接上,打開Autodesk BIM 360 Layout 程序,選定、瀏覽設(shè)計(jì)好的Autodesk Revit 模型,選定控制點(diǎn)完成測站設(shè)置,從列表里篩選、選擇要放樣的點(diǎn)位。經(jīng)過評(píng)估發(fā)現(xiàn),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。最后,現(xiàn)場人員根據(jù)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(shù)據(jù),伴隨著聲音和振動(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(jī)器人,簡化施工現(xiàn)場精確定位BIM坐標(biāo)的過程、將BIM模型的設(shè)計(jì)意圖與真實(shí)世界鏈接、實(shí)現(xiàn)了工程數(shù)據(jù)從設(shè)計(jì)到施工的無縫對(duì)接。
圖16 iPad界面圖
項(xiàng)目亮點(diǎn)
一、螺旋體及人行天橋結(jié)構(gòu)測量原則
1、嚴(yán)格遵守專業(yè)課題申領(lǐng)制度中基于BIM 的施工測繪精密化應(yīng)用的相關(guān)要求。
2、基于Autodesk Revit 模型嚴(yán)格執(zhí)行測量規(guī)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(jù),進(jìn)行各局部軸線的定位放線。
3、嚴(yán)格審核Autodesk Revit 模型的準(zhǔn)確性,堅(jiān)持測量放線與Autodesk Revit 模型同步校核的工作方法。
二、精確測量+全面復(fù)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(jù)首級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)二級(jí)控制網(wǎng),復(fù)測后布設(shè)三級(jí)平面控制網(wǎng);分不同施工階段調(diào)整控制網(wǎng),保證各施工階段測量控制網(wǎng)精確、有效;施工過程中做好控制點(diǎn)的標(biāo)識(shí)與保護(hù),定期地對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測。
將自動(dòng)照準(zhǔn)全站儀架設(shè)到視野開闊、平整且能夠便于大面積觀測的平面上(三級(jí)控制點(diǎn))。螺旋體內(nèi)環(huán)道吊裝就位經(jīng)過采取臨時(shí)措施進(jìn)行固定后,逐一復(fù)核各復(fù)核點(diǎn),本工程采用自動(dòng)照準(zhǔn)全站儀的免棱鏡功能及配合常規(guī)棱鏡兩種方法進(jìn)行復(fù)核。
在普通測量基礎(chǔ)上,以Autodesk Revit 模型為基礎(chǔ),投入TOPCON LN-100三維放樣機(jī)器人對(duì)施工過程中各重要過程進(jìn)行監(jiān)控與復(fù)測,著重控制拼裝過程中節(jié)點(diǎn)相對(duì)位置精度,保證桁架的地面拼裝精度;同時(shí),計(jì)算桁架預(yù)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(xiàn)整體精度控制。選擇合理的施工吊裝順序;根據(jù)擬定的施工方案、分段及施工順序做好計(jì)算機(jī)施工仿真分析,按照分析結(jié)果對(duì)桁架桿件做預(yù)起拱;做好安裝后(焊前)結(jié)構(gòu)測量,根據(jù)測量數(shù)據(jù)編制合理焊接作業(yè)指導(dǎo)書,通過調(diào)整焊接順序控制焊接收縮變形引起的誤差;選擇合理的結(jié)構(gòu)合攏點(diǎn)及合攏時(shí)間。
圖17 測繪現(xiàn)場照片
圖18 施工現(xiàn)場照片
項(xiàng)目心得
一、BIM與自動(dòng)測量機(jī)器人集成應(yīng)用的核心價(jià)值
目前, BIM與自動(dòng)測量機(jī)器人集成應(yīng)用包括基礎(chǔ)工作、土建復(fù)核、施工測量、放樣驗(yàn)收4個(gè)階段。并具有如下三點(diǎn)核心價(jià)值:
1.將現(xiàn)場測繪得到的實(shí)際建造結(jié)構(gòu)信息與模型匯總的數(shù)據(jù)對(duì)比,核對(duì)現(xiàn)場與模型之間的偏差,為機(jī)電、精裝、幕墻等專業(yè)的深化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
2.結(jié)合施工現(xiàn)場軸線網(wǎng)、控制點(diǎn)及標(biāo)高控制線,將設(shè)計(jì)成果高效快速的標(biāo)定到施工現(xiàn)場,實(shí)現(xiàn)精確的施工放樣,為施工員提供更加準(zhǔn)確、直觀的施工指導(dǎo),提高測量放樣效率。
3.在施工完成后,對(duì)現(xiàn)場實(shí)物進(jìn)行實(shí)測實(shí)量,通過將實(shí)測數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比來檢測施工質(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(jī)器人集成應(yīng)用研究攻關(guān)方向
BIM與自動(dòng)測量機(jī)器人集成應(yīng)用的研究攻關(guān)方向?qū)@以上三點(diǎn)核心價(jià)值開展工作,從基礎(chǔ)的Autodesk Revit 建模開始,至施工現(xiàn)場進(jìn)行自動(dòng)放樣實(shí)際操作,再升華至現(xiàn)場測繪得到的實(shí)際建造結(jié)構(gòu)信息與模型匯總的數(shù)據(jù)對(duì)比,系統(tǒng)的研究軟硬件的兼容性、放樣精度分析(實(shí)測實(shí)量)、多專業(yè)數(shù)據(jù)共享、提高測量放樣效率等方面。配備國內(nèi)先進(jìn)的TOPCON LN100 測量機(jī)器人,與BIM模型結(jié)合,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)空間精密放樣定位、異形結(jié)構(gòu)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。
項(xiàng)目總結(jié)
該項(xiàng)目造型特異、鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工精度要求高、工期短,傳統(tǒng)的測量放樣方法面臨許多難以解決的問題。為了解決上述測量放樣問題,湖南建工BIM中心決定嘗試在本工程使用TOPCONLN-100三維放樣機(jī)器人以保障項(xiàng)目生產(chǎn),并著重對(duì)基于BIM 的異型鋼構(gòu)精密化測繪進(jìn)行攻關(guān)。此次嘗試不僅提高了異型鋼結(jié)構(gòu)整體施工效率,同時(shí)加強(qiáng)了深化設(shè)計(jì)與現(xiàn)場施工的連接,能夠在鋼結(jié)構(gòu)施工前提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤,避免返工。而且基于BIM的智能型全站儀測量放樣,相對(duì)于傳統(tǒng)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(jié)省測量人員1-2人,總體人工50%左右,節(jié)省工期20%以上。
該項(xiàng)目嘗試結(jié)合BIM技術(shù),測量放樣及自動(dòng)測量儀器在本工程測量、放樣、校準(zhǔn)方面的應(yīng)用主要目標(biāo)有以下三個(gè)方面:
1.確保施工質(zhì)量
預(yù)計(jì)將所有點(diǎn)的測繪精度從厘米級(jí)縮小至毫米級(jí),為施工環(huán)節(jié)的精度實(shí)施提供保障。
2.保障施工進(jìn)度
加強(qiáng)深化設(shè)計(jì)與現(xiàn)場施工的連接,減少施工錯(cuò)誤與返工,保障施工工期進(jìn)度。
3.節(jié)約施工成本
高效、精準(zhǔn)的施工作業(yè),節(jié)省測量、放樣階段的人員及時(shí)間投入,節(jié)約成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。
圖19 施工現(xiàn)場航拍圖
梅溪湖城市島項(xiàng)目基于三維幾何數(shù)據(jù)模型,嘗試集成了建筑設(shè)施其他相關(guān)物理信息、功能要求和性能要求等參數(shù)化信息,并通過開放式標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)信息的互用。基于BIM的3D激光測量定位系統(tǒng),通過使用BIM模型進(jìn)行定位放樣,采集實(shí)際建造數(shù)據(jù)更新BIM模型,采用實(shí)際建造數(shù)據(jù)與BIM模型對(duì)比分析進(jìn)行施工驗(yàn)收,把BIM模型帶入施工現(xiàn)場。
基于BIM 的TOPCON LN-100放樣機(jī)器人應(yīng)用為梅溪湖城市島項(xiàng)目生產(chǎn)保駕護(hù)航的同時(shí),也積累了先進(jìn)測繪儀器應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。
來源:BIM技術(shù)網(wǎng)
組委會(huì)聯(lián)系方式
項(xiàng)目一組
盧毅 殷鋒
座機(jī):020-61198842 座機(jī):020-62139606
手機(jī):137 1143 0398 手機(jī):185 6528 2359
Q Q:323201814 Q Q:1684672007
江彩霞 黃祺
座機(jī):020-62139617 座機(jī):020-62139602
手機(jī):159 1574 4203 手機(jī):138 2547 5605
Q Q:3197096891 Q Q: 2724397436
項(xiàng)目二組
李健銘 梁建林
座機(jī):020-61198891 座機(jī):020-62139604
手機(jī):158 1708 8364 手機(jī):155 2139 4660
Q Q:3544579318 Q Q:516165433
項(xiàng)國澳
座機(jī):020-62139624
手機(jī):135 8050 2528
Q Q:3275574349
市場部·媒體合作
郭穗豐 鄧海蓮
座機(jī):020-61198886 座機(jī):020-61198851
手機(jī):134 1817 7414 手機(jī):132 6513 8198
Q Q:3229177657 Q Q:2135571196
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