沈阳市府恒隆广场皇冠施工测量三维网格空间定位技术.docx

沈阳市府恒隆广场皇冠施工测量三维网格空间定位技术段海汪晓阳米裕杨振方伟建（中建钢构有限公司北方大区 ，北京 ）摘 要 ：沈 阳市府恒隆广场项目中 ，一 号塔楼皇冠位于塔 楼 顶 部 （ 层 ）至 标 高 处 ，为 空 间三维网架结构 ，皇 冠总高度为 ，钢 结构用量约为 。由 于皇冠结构造型奇特 ，结 构复杂 ，故 其施工 测量复杂 ，难 度较大。针对此种三维网架特点 ，阐 述了三维网架的空间定位技术。关键词 ：三 维网格；空间定位；四面倾角；双向七字板： （ （），）： ， （） ， ， ， ， ， ：；七 工程概况沈阳市府恒隆广场项目中 ，一 号塔楼皇冠位于 塔楼顶部 （ 层）至 标高 处，为空间三维网架结构 ，造型 总高度为 ， 钢结构用量约为 。 皇冠结构因其形状 类 似 一个皇冠而得名，因 为其造型奇特，结 构复杂，故 其 施工测量复杂，难度较大，测量控制是关系整个结构 安装质量的重要因素。为确保钢结构安装质量和精 度，皇冠测量严格 遵循 “由 局部到整体 ”的 原则。 为 保证构件安装精度，提高施工质量，采用全程跟踪测 量。整体测 控 过 程 中施工测量与变形监测同步进 行，根据测校结果合理分析测量值 ，为后续工序提供 重要参考依据，且施工时尽量做到提前预控（图）。 重、难点分析钢结构测量主要重、难点如下：）皇冠结构复杂，杆件较 多，总 高度 ， 必须首先确保底部基础构件定位准确 ，安装稳固，才 能承受住上方的巨大造型结构 ，因 此底部外挑钢梁 层 ；层图 屋顶皇冠结构整体概况 定位，为本工程一大重点 。）皇冠造型 中，多腔管巨型节点的支点多而复 杂，共分为方形牛腿和圆形牛腿两种 ，作为主要连接 节点，如何保证如 此复杂的节点在三维空间的定位 中建钢构课题（ ）。 第一作者 ：段 海 ，男 ，年 出生 ，工 程师。 ：收稿日期 ： （），是重中之重。）皇冠结构采用悬空外挂式 ，且四面向外倾倒 。 由于其样式独特，节点标高处各个实测点呈“切”面， 施测难 度 较 大，并 且 相 邻 的 实 测 点 标 高 误 差 小 于 ，因此如何保证其施测设计要求是重点 。 控制网建立及准备工作针对本皇冠的具体情况 ，结 合施测点的平面布 置，建立三级平面 测量控制网 ，达到通视条件好 、网 点稳固等要求。各控制点之间及各控制网之间能够 进行闭合校验及平差 ，各控制网之间形成统一的测 量控制体系。测设完成后，用全站 仪检查各投测点 之间的间距、对角线长度是否相等 ，并对全站仪进行 温度和气压改正，保证间距、对角线、角度符合要求。 以此矩形控 制 网 作 为 皇 冠 结 构 施工的轴线控制网 （图）。图 控制点分布在钢柱校正之前，根据构件截面形式 ，确定构件 校正时棱镜放置点（图）。图 构件观测点标注及标识 钢柱定位测量 三维空间轴线定位根据场地的通视条件 ，架 设全站仪于轴线控制 点上，设置好坐标参数及气象改正 ，输入仪器站点坐标值，转动仪器 照准后视点 ，确 定仪器测量方位角， 开始钢柱柱顶轴线偏差测量。 测量作业时，一 名测 量员操作仪器进行观测 ，一名测量员手持小棱镜，将 棱镜放于钢柱柱顶事先选择好的坐标测量点上 ，棱 镜头对准全站仪方向 ，并保持棱镜的水平气泡居中 。 全站仪目镜照准棱镜开始测量 ，记录下该点的观测 坐标值，记录完毕转至下个点进行测量 。测出全部钢柱柱顶坐标点的坐标数据后，将 每 根钢柱坐标点的实测坐标值 与 理 论 坐 标 值 进 行 对 比，得出钢柱的轴线偏差值 ，数据整理后报项目部审 核。对于轴线坐标值偏差较大的钢柱 ，则 用经纬仪 观测进行垂直度的二次校正 ，校正完毕后重新用全 站仪进行轴线坐标复测。所有钢柱的柱顶轴线偏差 值达到要求后通知焊接工段开始焊接施工。 倾斜角标高控制施工区域的钢柱全部校正完成后，将 平面控制 网向上引测至施工楼层 ，经全站仪闭合后进行钢柱 柱顶轴线及标高的测量施工。轴线及标高测量偏差 达到要求时，对高强螺栓进行终拧，之后再次进行柱 顶轴线、标高的偏差测量 ，整理偏差数据确定焊接施 工顺序。焊接施工过程中，安 排专人对钢柱垂直度进行 焊接跟踪观测，如钢柱垂直度出现较大变化时 ，则通 过改变焊接顺序或即时调整导链 ，使 柱顶 根缆风 绳的受力发生变化 ，达到调整钢柱垂直度的目的 。 焊后轴线及标高测量钢柱全部焊接完成后根据引测闭合后的楼层平面控制网，用全站 仪测出本节钢柱的柱顶轴线及标 高偏差值，合格后进入下一节钢柱的安装施工 。 圆管柱轴线定位 钢柱的测量校正测量校正时，用 全站仪架设在待校正钢柱可视 范围内。距柱的距离最为约为 倍柱长，进 行全 站仪坐标前后视校准 ，校 准无误后，进 入校正工作。 校正时瞄准柱子上部待测控制点棱镜 ，将 所得结果 与设计坐标进行比对 ，对 所得差值通过钢柱微调进 行逐步校正，当最终结果趋近于设计值最小值时（满 足要求），进行加固处理。钢柱、临时钢梁安装完毕形成一个框架片区后 ， 再进行钢柱的整体校正。钢柱校正时确保整体协调 合理性，同时相邻之间柱误差值低于 。 钢柱标高控制钢柱的标高校正控制根据前一节柱顶标高偏差钢结构 年 第 期 第 卷 总第 期值、本节钢柱的制作长度偏差值 、钢柱焊缝收缩值确 定本节柱的标高调整值。 如钢柱需调高，通 过调整 钢柱连接板上的千斤顶来调整钢柱的标高偏差 ；如 钢柱需降低，则在 钢柱安装前在下口做等量的切除 处理。 钢柱对接口错位校正初校：钢柱安装就位后立即进入上 、下节钢柱的 接口错位及中心轴线的对齐校正。 钢柱安装时，安 装人员根据测量人员提供的标高控制数据 ，对 需要 调整标高的钢柱，在柱对接口处加设垫片 ，以满足标 高控制的要求。 当钢柱安装就位、柱顶四周缆风绳 拉设、与相邻钢柱形成安装稳定结构后 ，开始钢柱对 接口错位的校正。将水平尺竖向靠于上 、下 节钢柱接口处的钢柱 翼板面，与翼板 贴合，调整水平尺 的竖向水平气泡， 使气泡位于其中。 若上、下钢柱接口处存在较大的 错口，在水平尺与翼板贴合处 ，上节或下节钢柱的翼 板面与水平尺的贴合面会存在一定的距离差 ，该 差 值为上、下节钢 柱接口水平错位值。 用该方法依次 测出 个方向的水平 错 位 值。 具 体 方 法 如 下 （图 ）：错位 值 调 整 时，一 人 手 持 水平尺竖向与翼板贴 合，随时注意翼板与水平尺间的距离偏差 ，当距离小 于 时则停止千斤顶操作 ，复 测完 毕 后 进 行 另 一个方向的柱接口错位调校。当钢柱对接口错位全 部校正完后，在接口 处下节钢柱顶部 个翼板面垂 直焊接两块限位板，限制上节钢柱 柱底接口处的位 移，拆除千斤顶，切除“”形钢板。图 错位调整方式示意 单元整体校正控制当一个片区的钢柱、梁安装完毕后，对这一片区 钢柱进行整体测量校正。 局部偏差通过导链 、缆 风 绳进行钢柱垂直度校正 ；整体偏差则用全站仪同时 进行垂直度校正。钢柱、钢梁安装完成后，相邻三根钢柱形成一个 整体片区，在校 正 过 程 中 （图 ）首 先 校 正 中 间 、 柱垂直度，完 成 后再 进行两 边任意一根钢柱 校 正。 （），为了保证钢柱的整体质量 ， 柱垂直度需通过多次 整体微调校正，保 证 柱垂直度完成校正时 ， 柱 垂直度偏差值保持不变。同时重复上述步骤进行其 他柱校正时， 柱垂直度保持不变，以 此类推。 在 根钢柱校正完成后再进行整体复测 ，依 据复测结果 偏差值大小再进行局部微调处理以达到高精度校正 质量。图 整体校正步骤示意 圆管柱精确定位控制措施）在下面一 节已安装钢柱上口位置测量放线， 标出轴线位置。 轴线控制点由基点投影确定 ，以 避 免累积误差。）圆管柱的 轴线以牛腿中线来控制 ，当 圆管柱 上的牛腿间夹角有偏差但不能忽略时 ，以 控制外侧 牛腿中线为主，通 过控制外框线来保证结构整体的 偏差。）当上、下层牛腿中线不在同一竖直线时 ，采用 均分综合处理法进行测量控制。）根据制作组装的洋冲孔位置对钢柱 个正方 向进行标线。这样在进行钢柱扭转校正时 ，以 安装 钢柱柱底标线与下面一节已安装钢柱柱底复测控制 线为扭转校正的依据。）扭转校正 时，如柱下段扭转采用千斤顶转动 钢柱，将上、下钢柱 在 个方向的标线全部对正 ；柱 上段扭曲则采用手拉葫芦用钢丝绳绑于上段牛腿处 朝反方向拉扭校正。 皇冠连接节点定位现场所有钢柱标高和垂直度校正完毕后，立 即 进行多支管节点轴线的偏差测量施工。具体操作方 法为：全站仪 反射小棱镜 激光反射片。 根据构 件尺寸将支管管口部位进行分中处理 ，并 做好标志（图）。图 支管轴线定位处理 皇冠网架构件安装时 ，对 构件的垂直 度、标 高、 侧向倾斜以及预调进行合理分析 ，使校正过程中校 正方式更加精确合理。 上、下弦杆定位测量首先平面解析出皇冠结构与轴线的尺寸关系， 采用放大样的方法将皇冠的正投影线放样在附着面 上，依据本工程测量坐标系统 ，解析出桁架的监测点 空间三维坐标，作为安装测控的预控数据 ，并在相应 位置贴代替棱镜的反光膜片。在皇冠附近，刻画明显标高控制点 ，作为竖向就 位的标高控制依据。 安装时架设水准仪，适 时监控 桁架上弦杆件的标高变化。根据定位轴线引测下弦钢梁标高 ，将 下弦钢梁 的标高及定位尺寸误差调整在控制范围内。在桁架 吊装前，根据设计图纸，定出桁架下弦支撑点空间位 置，并作好标记。根据钢柱附近的上弦主梁控制点的标高 ，利 用 水准仪、平尺等仪器测几个点的标高 ，以控制整个单元圆管的主梁平面同截面两点标高一致。网架连接 临时固定完成后，利用千斤顶、倒链等对其轴线偏差 以及标高偏差进行校正。 框架杆件精确定位在控制基点上架设全站仪 ，对中整平，后视另一 控制点，同时 将 竖 盘 调 成 ，照 准 一 标 高 控 制点上的水准尺，得到该水平视线标高，即仪器横轴 与视准轴交点标高。 然后观测反光贴片 ，进 行钢柱 坐标数据的自动采集 ，计 算该点实际坐标与理论坐 标的差值，得到该点的校正值。结语沈阳市府恒隆广场项目中一号塔楼皇冠施工采 用三维网格空间定位技术 ，确保了工程质量，为复杂 三维网架结构的空间定位及 相 关 领 域 提 供 了 有 益 参考。参考文献 王宏超高层钢结构施工技术北 京 ：中国建筑工业出版 社 ， 李青岳 ，陈 永奇 工 程测量学北 京 ：测 绘出版社 ， 孔祥元 ，郭 际 明 控 制 测 量 学 版 武 汉 ：武 汉 大 学 出 版 社 ， 钢结构工程施工规范（上接第页）表 组装尺寸内控公差和检验公差零件的宽度 、长 度带端部底板的零件 ，其他板 、加 强板、 开槽 、切 割等公差 切割面平面度割纹深度局部缺口深度筒体连接法兰平整度 制孔误差螺栓孔距每段筒体的垂直度 筒体的整体高度偏差 筒体椭圆度外径周长偏差相邻两节焊缝错开 项 目内控公差检验公差注 ：表 中前 项对应条件同表 前 项条件。 结语在制作台山核电 号、 号烟囱过程中，应 用此 组装工艺，焊接顺序，防焊接变形措施，钻孔、孔位控 制方法及外观几何尺寸均符合设计要求。通过预拼 装处理，经质检检验、监理、第三方抽检结果表明，组装 几何尺寸及孔位控制质量均符合要求，所采用的组装 工艺可为今后同类大型构件制作提供借鉴和