大跨度管桁架钢结构安装测量控制技术

1、大跨度管桁架钢结构安装测量控制技术近几年来，随着我国建筑市场的发展以及建筑水平的提高，大跨度空间钢结构建筑逐步增多，钢结构测量方法与精度至关重要，直接影响到钢结构施工质量和结构安全。一、大跨度钢结构测量的一般技术特征：（1） 内容复杂多样：包括主拱钢结构三维坐标检测、主拱钢结构变形监测、轨道梁三维坐标检测及钢构件的地面拼装测量、吊装监控测量和安装后的坐标监测，各项任务均需要因地制宜采取合适的测量技术方案。（2） 测量精度要求高、技术难度大：地面控制测量、钢结构测量的点位中误差等精度指标一般为毫米级；钢结构测量目标多为钢结构中心，无法直接测量，需采用“过渡”方式测量。（3） 测量工期紧：施工项目

2、多为政府标志性工程，其工期往往紧迫。而钢结构施工单位为了减少施工人员窝工现象，常要求测绘人员在短期内超常规完成测量任务。测量方案设计、方案试验、测量和施工几乎同步进行。（4） 测量环境恶劣：由于钢结构形式复杂，高空作业危险，施工期间脚手架林立，尘土飞扬，通视条件不好，且易造成控制点破坏，以上诸因素造成现场观测条件很差。二、精密三维控制网测量：为满足高精度的钢结构测量必须首先建立精密三维控制网，三维控制网的预设精度根据钢结构测量精度要求进行估算。平面控制网布设主要原则：（1） 平面控制网根据需要一般分两级布网，首级网以三角网、导线网、方格网为主建立边角网，次级网在首级网基础上插点或插网加密；（2

3、） 平面控制网多以土建控制点为起算点，因其精度难以满足毫米级的钢结构测量需要，必须根据检测边长对起算点坐标进行必要的修正而布设独立控制网；（3） 在尽量保证网形结构强度的前提下，控制点因地制宜地选择在地面稳定、便于保存和易于观测的地方；（4） 控制网的点位初步确定后，应进行控制网精度的模拟估算，通过对边角数、测回数增删等手段，使控制网各点满足预设点位精度。平面控制测量必须有效减弱对中误差的影响，采用强制归心装置或是使用激光跟踪仪。场地限制或时间不允许时，选用对中性能良好的全站仪和觇标牌观测，或采用精度相当高的激光跟踪仪，徕卡 AT401激光跟踪仪，有效的测量距离是 120m,测量精度能达到微米

4、。为有效减小大气折光，通常选择不同时段取平均值或阴天气候减弱折光差对测角影响，测距应进行棱镜常数、温度和气压的改正。高程控制网一般与平面网点重合（或部分点重合）布设，以土建高程点为起算点，构成结点水准网或附合水准路线，按二等水准观测要求测量。当两高程控制点间落差过大时，以及在对高空钢结构进行高程测量过程中，我们广泛采用“全站仪水准”方式进行钢结构高程测量，能有效消除仪器高、棱镜高量取带来的厘米级误差，作业方法简介如下：在需传递高程的两点（ A、B）中间位置架设全站仪，后视点A设置观测标志（为短棱镜杆或棱镜片，高度为I ）；全站仪后视 A测量斜距 S1 和垂直角 A1，则全站仪中心（ O）高程为

5、 HoHaI S1×SinA1；将观测标志从 A点移到 B点安置，全站仪前视测量斜距S2 和垂直角 A2，则 B点高程为： HbH0S2×SinA2I ；综合（ 2）、（3）后， B点高程简化为：HbHaS1×SinA1S2×SinA2；为提高精度和检核需要，采用后视观测两个高程点，获取两组高程后取中数的方法。经大量数据比较验证，高程测量中误差 ± 2mm（视距在 200m以内）。三、钢结构坐标检测技术方案：钢结构测量一般要求观测圆柱中心、圆球中心或节点（即多个钢构件交点）的三维坐标，必须根据钢结构的几何、重力等特性将测量点“引出”到钢结构表面

6、等可测区域形成若干过渡点，观测过渡点坐标后，再参照钢构件的几何尺寸（如半径、截面中心距等）推算出测量点的三维坐标。由于钢结构观测多为高空目标，为避免高空设置观测标志带来人身安全隐患，因此采用免棱镜全站仪、不设观测标志的“非接触式”测量技术方案或是采用激光跟踪仪，用反射球接触待测物体的表面来定位。四、桁架就位控制：根据定位轴线引测下弦杆标高，将下弦杆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，在定出桁架下弦支撑点空间位置，并打好标记，吊装时按照标注就位。五、钢结构测量方法：屋面钢结构的安装测量是一项非常重要的测量工作，如何采用先进的测量技术将结构体按照设计图纸准确无误地安装

7、就位，将直接关系到工程的质量和进度。以下分别介绍地脚螺栓的埋设及结构体的安装测量。1. 地脚螺栓的埋设：、平面位置测量：在场地平面控制网上用高精度全站仪（或经纬仪）以极坐标方法确定出每根柱子的法线（纵向中心线） ，距离采用全站仪测距，定出地脚螺栓的中心，然后过中心点做垂线，定出横向中心线。定位线相对精度为 1/40000 ，定位方向线的测角中误差为± 5" ，对应两点间的纵向距离误差为± 1.5mm，相邻两点间的横向距离误差为± 2.0mm。、施测方法：在下部混凝土中预埋与地脚螺栓定位板面同高度的角钢架子，纵横双向中心线均投测在架子上，并用红色三角标识，

8、将其与定位板上纵横柱定位轴线比较，根据偏差情况，调整定位板，使得定位板的纵横轴线与投测的轴线完全重合为止。定位板上的纵横轴线，与设计位置的允许误差为 3mm。在混凝土浇筑完毕后初凝前，应再次检测定位板上的中心线，如发现偏差应即刻校正，直至符合精度要求为止。、标高测量方法：地脚螺栓标高测量采用 NA2水准仪从高程控制点直接引测到辅助安装的角钢架子上，用红油漆作好标记，根据引测的标高点，调整定位板的高度到设计位置，标高测量的允许误差为± 1mm。2. 结构体安装测量：钢结构安装过程中，由于受结构、脚手架的影响，测量视线会受到相当程度的阻挡。解决方法：一是在施工场地上定出钢结构主要受力构件

9、的平面投影，用激光铅直仪将主要的点位（方向）投射到施工面上；二是搭设两到三个高出屋顶结构的观测平台，用高精度全站仪三维坐标测量进行控制。安装时，先用激光铅直仪或经纬仪控制钢结构的概略位置。然后用全站仪控制其精确位置。事先在钢结构的节点上，粘贴全站仪专用不干胶反光标靶。照准标靶后，用坐标放样模式从全站仪中调出（事先由计算机输入的）该节点的三维坐标，全站仪自动计算出该点的实际坐标和实际坐标与安装位置的差值，进行安装过程的调控；三是使用高精度的激光跟踪仪（徕卡 AT401），测距半径为 120 米，精度为 10m，把仪器安置在稳定、通视的地方，利用反射球直接进行测量，并完成最终安装的测量控制。六、管

10、桁架和交线桁架的安装：大门管桁架和交线桁架实行分段安装，首先利用全站仪和各点的控制坐标测设支座的定位轴线，根据定位轴线安装第一段桁架，然后进行桁架的对接测量。1. 激光跟踪仪的测量方法：测量人员用三脚架支起激光跟踪仪，并用标靶反射圆球进行控制点的校正，校正完以后。用标靶反射圆球接触待对接钢结构表面。激光跟踪仪投射光束，标靶反射圆球将其反射回，计算并记录点的位置，实时报告标靶反射圆球即测量点的3D位置。利用激光跟踪仪可以很方便的测量出对接点的3 维坐标，测量精度高，效率快。2. 全站仪配合水准仪的测量方法：、桁架标高控制：a. 标高控制点的设置： A点，桁架与柱的连接处桁架的上弦中心线上；b.

11、塔架上部桁架上弦中心线上； C点，塔架上部桁架上弦中心线上。c. 分别在看台、高空合适的位置安置水准仪，并从钢桁架上悬挂钢卷尺至贴近地面的地方，钢卷尺的零点在下边，并在尺子下边配以拉力范围内的重锤，使钢尺呈铅直状态。d. 在看台已知高程点上立尺，利用水准仪进行读数，设其读数为 d，钢尺上读数为 c，相同的方法在高空平台上读得悬挂钢尺的值为 b，则可根据 A点设计高程计算出 a 的值，当高空平台上的水准尺读数为 a 时，尺子的零点即为该点设计标高位置，如图所示： A 点为按设计高程的放样点 B 点为看台上的已知高程点 b、c 为钢卷尺上的读数 a、 d 为水准尺上的读数e. 内环桁架的标高测量控

12、制点设置在塔架上方桁架的上弦中心线上，采用上述同样的测量方法可测得各点的标高，以便安装控制。f. 用此方法放样的注意事项：首先要保证钢卷尺的精度，并在实测过程中加入温度改正数，重锤的重量为 5kg。另外，要进行多次测量，取几次的最或然值。、桁架平面控制：把小棱镜放在对接口的地方，利用斜杆整平小棱镜的水准气泡，利用两台全站仪从不同方向测量小棱镜的坐标，比对其偏差，符合要求后，进行对接口的调整。反复调整对接口，直至实测坐标与设计坐标相吻合。、管桁架和交线桁架的技术指标：七、测量资料的管理1.测量人员在作业前，应详细了解作业要求，正确使用已有合格资料，制定、编制经济合理的测量方案，并报业主（或监理）批准。2.测量控制网的点位归化改正后，应再次检测，经检测无误后，方可使用。3. 外业测量必须有记录，记录格式应严格按照规范进行。测量记录必须由测量人员填写并签字，要求字迹、图线清楚，并与现场点位相一致。涂改的资料无效，无校核签字的资料无效，与现场点位