高层球体钢结构工程定位测量方案QC

高层球体钢结构工程定位测量方案探索****精工钢结构有限公司杭州****中心工程项目部QC小组一、概况1、工程概况杭州****中心位于杭州新城市中心--**新城核心区块；毗邻新规划的市政府大楼和杭州**剧院；与杭州**剧院对称坐落位于**新城中心轴线上。本工程为钢结构工程，由球形的主楼和椭圆形的裙房组成，总建筑面积为130096平方米，其中地上总建筑面积为78009平方米。主楼为超五星级酒店部分，19层85米高，内设高级办公楼层和公寓式酒店层；裙房主要为会议中心、商场及大堂，低座为豪华酒店。地下室为两层，建筑面积为52087平方米，主要用作停车场、机电用房、酒店后勤区等。该工程由中国**工程公司设计，我公司负责钢结构深化设计及制作安装。外形呈球体状，最大直径为90米，是目前国内最大直径的球体钢框架结构工程。2、小组概况2.1小组概况表小组名称：小组名称：精工钢构杭州****中心工程项目部QC小组小组类型：创新型小组注册号：成立时间：2007年3月2日活动时间：2007年3月至8月课题登记号：2.2小组成员男组长高级工程师男组长高级工程师男副组长工程师男副组长工程师男组员工程师男组员助理工程师男组员助理工程师女组员工程师姓名性别职务职称备注1、本QC小组成员参加TQC知识培训，平均学时达77h；2本次QC活动出勤率：100%。制表：****日期：2007年3月2日二、计划1、选择课题1.1技术难点提出1.2找出着手点针对“如何保证该球体钢结构整体安装精度，怎样对每一钢构件进行准确定位”这一测量技术难题，采取何种测量方法，小组成员群策群力、运用头脑风暴法整理寻绎出以下三项着手点：（1）、采用内控法，在建筑物内部设立测量控制点；（2）、采用外控法，将测量控制网设在建筑物外部，根据建筑物平面形状，在轴线延长线上设立控制点；（3）、讨论探索打破常规的新测量办法、新测量方案解决国内最大直径的球体钢框架结构的测量难题。1.3着手点的分析、评价及确定小组全体成员对三项着手点进行了讨论、分析、评价最终确定从“讨论探索打破常规的新测量办法、新测量方案解决国内最大直径的球体钢框架结构的测量难题”着手。详见表如下：建设制框有不可尺可；作线但度准度在；轴上点线足定易多员关入地仪限完工精规办量国径框测体件且的高识成探测决结定题资人类可鉴制表：****参加：全体小组成员及相关测量人员日期：3月2日、3日1.4确定课题针对面临的球体钢结构工程施工安装测量的新技术难点，通过全体小组成员从着手点的提出到讨论分析切入，确定本次活动的课题为：“高层球体钢结构工程定位测量方案探索”。2、设定课题目标2.1定性目标：探索出新的测量工艺和方法，顺利、快捷、准确地完成本工程所有钢构件的吊装就位，确保本工程球体钢结构的顺利合拢和外观质量符合设计要求；2.2定量目标：a、每一构件的安装精度符合规范和设计要求；确保轴线和标高的偏差在允许范围内。b、确保合同工期要求，主体钢结构240日历天完成。3、目标可行性分析3.1现场的测量人员已完成过大量体形复杂、测量难度大的工程（如中国水利博物馆、北京首都机场T3B工程），有很强专业测量能力和测量经验。3.2目前全站仪等高精度、高科技的测量仪器不断研发出来，在测量仪器上能予以保证。3.3杭州****中心工程是杭州市重点工程、****新城的标志性建筑，公司予以了足够的重视，在各方面都给予大力支持。本工程的测量虽然有很大的难度，但只要小组成员集思广益，利用多方资源，还是能提出可行的测量方法，顺利完成本工程的安装任务。4、各方案的提出及可行性分析4.1各方案的提出按照选定的着手点，为充分发挥小组成员的积极性、创造性和集体智慧，同时为真正做到集思广益、群策群力，因此召开小组成员会议，运用头脑风暴法针对高层球体钢结构工程定位测量方案探索这一课题充分提出各种方案，经整理绘成亲和图如下：以圆心为测量控制点，搭设测量支架，利用极坐标法进行定位测量，圆心控制点使用激光铅直仪向上传递，同时保证测量支架与楼面相连接保证测量的要求。极坐标法设定球体中有环向和径向斜支撑的三道框架为标准框架，标准框架通过地面轴线向上传递，其他利用标准框架进行量测。标准框架控制法以圆心为测量控制点，搭设测量支架，利用极坐标法进行定位测量，圆心控制点使用激光铅直仪向上传递，同时保证测量支架与楼面相连接保证测量的要求。极坐标法设定球体中有环向和径向斜支撑的三道框架为标准框架，标准框架通过地面轴线向上传递，其他利用标准框架进行量测。标准框架控制法径向轴线采取外控法，即定位轴线延长至建筑物外部，并在延长线上各设置控制桩位，在控制桩位上架设经纬仪进行轴线的逐层传递。径向轴线采取外控法，即定位轴线延长至建筑物外部，并在延长线上各设置控制桩位，在控制桩位上架设经纬仪进行轴线的逐层传递。环向轴线采取内控法，即在设计环向轴线B2与B3之间增设一条离圆心为31.5米的环向附助轴线Bx。在首层楼面上利用平面控制网点和主楼圆心测设出该轴线后，将该轴线与44条径向定位轴线的44个交点（Bx-1～Bx-44）往径向和环向各500㎜处设定为控制基准点。上面各层在立楼板模板时，在相应位置留200㎜×200㎜方洞，用激光铅垂仪把各点引测至各楼层.内控和外控相结合的测量法制图：****参加：全体小组成员及相关测量人员日期：3月6日4.2各方案的可行性分析方案一：标准框架控制法1、可实施，但在其他框架柱平面量测时会产生累积偏差；2、高空测量作业量大，且平面形状复杂，测量精度难以保证；3、轴线传递快捷、测量设备选用方便；4、基准点转移次数较多，复测次数多，精度难以保证，实施可能性小；方案二：极坐标法1、可以实施，但因主楼四层以上结构中空，在圆心基准点处须向上搭设3m×3m×6m（长×宽×高）的观测平台，增加施工成本，且精度难以保证；2、高空测量作业量大，角度测量精度难以保证，对框架的合拢极为不利；3、观测平台的稳定性难以保证测量的精度，测量难度相当大；4、测量完毕后观测平台的拆卸难度大。方案三：内控和外控相结合的测量法1、每一径向轴线上的柱子均为标准柱，且每一径向和环向轴线均向上传递，测量精度容易保证；2、测量施测和校正工作量较大，可能会影响工期；3、测量控制点较多，控制点的保护是重点；4、增设附助轴线后，贯通了环向轴线向上传递，方便了测量；根据小组成员、测量专家及相关施工人员对三种测量方案分析，综合考虑方案的难易性、精度、施工成本以及方案对工期及其他工种等方面影响，一致认为方案三（即内控和外控相结合的测量法）为最佳测量实施方案。5、对策方案探索5.1提出初步方案对策合法与环所点量上形确偏计求过的一延置间加测线成文织计其位人前制表：****参加：小组全体成员日期：3月10日5.2按初步方案对策实施按照对策计划要求，小组成员用两天时间将该方案编制成书面文件，并为使该方案能按计划顺利实施，小组成员与各相关的土建施工方、业主、设计、监理等单位的技术负责人共同协商，进一步分析、讨论，结果方案很快未被认可。原因在于该工程的径向轴线呈放射状布置，且中空面积大径向轴线向上传递时只能确定一个点，不能形成两点确定一直线的定位要求（如右图所示）。因此采用“内控和外控相结合的测量法”这一方案无法执行。须重新探索测量方案。于是召开小组成员会议，在原方案的基础上进行进一步探索、研究。5.3改进方案的提出及可行性分析合状中不向个延两延置在上仪的上后个量以可且大控传难实性高业响度不测过每中过测进标减分量地施便高柱过每个间量提时不工体构达标合的制表：****参加：全体小组成员及相关测量人员日期：3月14日5.4制订改进方案的对策顶标形确偏计求过的柱子点专组设土单责有家论基通进制表：****参加：小组全体成员日期：3月14日三、实施1、根据对策计划，小组成员用一周时间通过计算和换算得出每一节柱子中每根柱子中心点的设计坐标值，同时重新编制改进方案形成书面文件。并会同业主于3月20日组织设计、监理、土建施工等单位技术负责人，邀请了部分测量专家进行了方案论证，并一致认为方案科学、合理、先进、可行。因此确定弧形钢柱的定位测量方法和复测制度：1）定位点的设置由于弧形钢柱为箱形截面，其中心点不便于观测，我们对钢柱外截面角点作为定位点，采取三点坐标定位（如图所示控制点1、控制点2、控制点3），并为避免由于制作产生的偏差对测量粗度的影响，3个角点设置在离柱顶面50mm处。然后根据3点的三维坐标采取坐标测量进行定位控制。控制点1控制点1x：3.022y：-38.045z：24.256控制点2x：2.423y：-38.087z：24.256控制点3x：2.365y：-37.278z：24.6442）钢柱定位的测设方法将全站仪、定向棱镜架设在外围控制点上，根据钢柱的定位点坐标用全站仪坐标测量法测定各钢柱定位点的坐标。由于下节钢柱的定位已有足够的精度，在钢柱几何尺寸精度足够的情况下，钢柱的基本位置偏离不会太大，根据钢柱定位点的理论坐标与实际观测坐标值Δx、Δy进行调整，直至各钢柱定位达到精度要求。3）钢柱定位监、复测制度在钢柱定位后，要保证施工焊接前后的测量，由于测量时机、天气温度等因素的影响，在钢柱焊接时应用全站仪全过程跟踪监测。在焊接后对钢柱定位控制点进行一次复测，测出钢柱定位的最终精度。以上监测、复测的观测数据必须认真记录、分析数据、得出误差、画出坐标偏移图，在对上节钢柱的安装要考虑这些误差数据，进行偏差改正。2、按照对策方案实施计划和经论证通过的方案，待下面四层直形钢柱施工完毕后，即按照既定方案进行全站仪坐标测量。并于4月3日小组全体成员及各相关方的领导、专家亲临现场指导、进行了第一节弧形柱定位测量安装后的现场观摩。4月3日第一节弧形柱定位安装后及现场观摩活动3、第一节弧形钢柱定位安装成功后，根据小组全体成员探索制定的测量方法、程序和复测制度，将本工程所有的弧形钢柱及穹顶均安装就位。四、确认效果1、过程巡查对策方案实施后，小组全体成员定期、不定期地对每根弧形柱的定位过程和每一节柱整体定位安装后进行全部监查。各节柱子单元所包括的每一根弧形柱子就位后的四个角点的X、Y坐标的检测数据、检测结果均在设计和规范规定的允许偏差范围之内。各项检测中所获得的数据经小组成员整理汇总后如下表所示：序号检测项目允许偏差值实测的最大偏差值值1第一节弧形柱X坐坐标±5.0mm+5mm，-4mmm2第一节弧形柱Y坐坐标±5.0mm+4mm，-4mm3其他各节弧形柱XX坐标±10.0mm+8mm，-5mmm4其他各节弧形柱YY坐标±10.0mm+5mm，-6mmm5各节弧形柱牛腿标标高+5.0mm，-88.0mm-6mm,+3mmm6主体结构总高度±30.0mm-12mm,+88mm2、与设定的目标对比2.1至8月22日上午十五个节间、共约1194根弧形柱子及穹顶构件，全国最大直径的钢框架结构全部顺利安装就位，使小组本次活动课题设定的“顺利、快捷、准确地完成本工程所有钢构件的吊装就位，确保本工程球体钢结构的顺利合拢和外观质量符合设计要求”这一定性目标顺利得以实现，且实测坐标偏差的最大偏差值均在设计和规范规定的允许偏差范围内。2.2本工程按照业主、监理确认的开工日期，于2007年1月6日开始第一节第一根直形钢柱子顺利就位至穹顶最后一根构件的顺利就位为8月22日，共计施工工期为228天，确保了合同工期要求的“主体钢结构240日历天完成”，且提前了12天；3、社会效益3.1因该工程为杭州市重点工程，也是****新城的标准性建筑，且是全国最大直径的球体钢框架结构工程，因此该测量方案从探索确认、实施到成效整个过程均受到业主及省、市有关部门的重视和关注。最后能比合同工期提前完工且所有构件的安装偏差均达到设计和规范要求，受到了****新城建设指挥部的夸奖，省、杭州市及各地方电台及报刊等多家媒体均作了相关报道；3.2该测量方案的探索成功，极大地提高了小组成员对QC小组、及QC活动的新的认识，体验到了创新型QC小组长的成效后，进一步增强了“团结奋进、勇于创新”的精神，并推动和拓展了企业今后的全面质量管理工作；3.3该测量方案的整个测量工艺，相关控制流程、程序，及有关计算方法，复测制度等公司技术处正申报省级工法。五、总结打算1、巩固措施