高层建筑施工上部结构垂直度检测的几种方法及高层建筑悬挂外脚手架设计与施工

高层建筑施工上部结构垂直度检测的几种方法【摘要】对高层建筑在施工、结构封顶、竣工验收等阶段上部结构垂直度的常用几种方法，并结合工程实例，用不同的检测方法作了精度分析与比较。

【关键词】上部结构垂直度；垂准仪；主控点；竖向投影【Abstract】Afewexamingmethodsareintroducedfortheupperstructuralperpendicularityinconstruction,structureandprojecttobecompleted,checkandacceptanceetc.intall-storeybuilding.Bysomeprojectexamplestheirprecisionanalysesandcomparisonsarecarriedoutbythedifferentexaminingmethods.

【Keywords】upperstructuralperpendicularity；plumbingapparatus；mainmonitoringpoint；verticalprojection1垂准仪传点控制法(内控法)图1为一高层建筑某待测楼面平面图。轴线交点，A1、A5、E1、E5为立柱中心，ZK1……ZK4为底层四个主控点在此楼面上的投影，它们是用垂准仪通过预留孔传递至此待测楼面的。在各主控点上设站，用WILDT2经纬仪配Ni002测距仪测出各主要承力柱的中心坐标。与设计坐标相比，便可求出其偏差值。图1某待测楼面平面图影响该方法精度的因素包括垂准仪对中误差m1、投点误差m2，经纬仪对中误差m3、照准误差m4及观测误差m5。其中m1，与m3，当仪器高在1.5m左右时，一般可控制在±0.5mm，其它几项误差分析如下。1.1垂准仪投点误差m2由垂准仪中有两条自动安平轴线(竖轴和横轴)不严格垂直而造成。按1/20×104标称精度及60m投点距离，(超高层可分段传递)计算投点精度误差可达±0.3mm，但投点时受有机玻璃板刻划精度、现场机具振动及楼层过高时风力影响等因素的影响，投点误差一般可控制在±1～2mm，故取m2＝±2mm。1.2经纬仪照准误差m4包括照准后视点和前视点的照准误差。当所用经纬仪望远镜的放大倍率为V、视线长为D，并取望远镜分辩率为60″时，则式中：V——望远镜的放大倍为30X；

D——视线长度为50m。则m4＝±0.69mm1.3观测误差m5式中：mD——测距中误差；

mβ——测角中误差；

D——观测距离，取50m。综上所述，本方法测量精度2经纬仪竖向投影法当预留孔被封阻或整个建筑结构已封顶时，则可采用经纬仪竖向投影法进行测量。2.1测量方法图2a所示，1、2、3、4为建筑物四角立柱。先对立柱2进行测量，在测站甲上，架设经纬仪，严格整平后，盘左瞄准立柱顶端右棱角A处(见图2b)，纵向转动望远镜，将A点投影到立柱底部右边的直尺上，读取A点相对于底部的偏差值a1，盘右再读一数a2，取其均值；然后照准立柱顶端左棱角B处，同样读取偏差值b，便可得出该立柱在Y方向上顶端相对底部的偏差值ΔY=。再把经纬仪搬至乙站，同样可测得该立柱在X方向的偏差值ΔX，则其绝对偏差值。同理可测得另外三个立柱的偏差值，从而推算出整栋大楼的垂直度情况。图2经纬仪竖向投影示意图2.2精度分析影响本方法测量精度的因素主要包括：2.2.1立柱顶端棱角的照准误差m1

根据式(1)，取V=30X,D=150m,则考虑到立柱棱角不规则及视距较远等因素，此项误差还应有所放大，一般可取m1＝±2.5mm。

2.2.2立柱底部直尺读数误差m2

由数据估读及视距较远、光线较暗等因素而引起，一般可取m2＝±1mm。

2.2.3立柱底部直尺对中误差m3

由直尺摆设不水平及立柱棱角不规则而造成，一般可取对中误差m3＝±1mm。

2.2.4经纬仪投影误差m4

由经纬仪竖轴不铅垂而引起，当所用经纬仪水平度盘水准管分划值τ＝20″、置平精度为τ／5，且经纬仪投影高差H取100m时式中：H——经纬仪投影高差，

取H＝100m。

由此可求得经纬仪正倒镜竖向投影法的测量精度3垂准仪配丁字尺卡读法(a)垂准仪架设位置(b)对点器向下读数(c)垂准仪向上读数图3垂准仪配丁字尺卡读示意图当建筑物结构已封顶，预留孔全部封闭，而邻近建筑物相隔太近时，则可考虑采用该方法进行测量。3.1测量方法图3a所示，1、2、3、4为立柱，A、B、C、D为立柱2的四个棱角。在DC延长线上设测站甲，架设垂准仪(仪器距立柱0.3～0.5m)，先在立柱底部内侧面DC处摆放丁字尺，尺子卡紧棱角D，并贴紧DC侧面水平伸出(见图3b)。此时，先读取棱角C对应的刻划a，再从垂准仪的对点器中读取b；然后用同样的方法把丁字尺摆测到待测楼面，先由摆尺人读取a′，再用垂准仪向上读数，每旋转90°读一数(因靠近立柱，只能读三个数)，取其均值得b′(见图3c)，则此处的立柱中心相对底部在X方向上的偏差值为ΔX为正表示向X辆正方向偏，反之向负方向偏。

再把垂准仪架设到乙站，同样可测得ΔY，则该立柱中心从施测楼面到底部的绝对偏差同理可测得建筑物其它几个立柱的偏差值。3.2精度分析影响本方法测量精度的因素包括：

3.2.1丁字尺摆设误差m1

由立柱棱角不规则及丁字尺摆设时不严格水平而引起，一般可取1mm左右，考虑到上、下两次摆尺，故可取±1.414mm。3.2.2读取a、a′时的读数误差m2

同样因立柱棱角不规则、读数估读而引起，一般可取1mm，故3.2.3读取b时的读数误差m3

当垂准仪仪高在1.5m左右时，可取

m3＝±0.5mm。

3.2.4垂准仪向上投点误差m4

参考1.2.1，可取m4＝±2mm。

3.2.5读取b′时的读数误差m5

因视距较远(一般超过50m)、光线较暗及读数估读等因素引起，根据多次实践经验，一般可取m5＝±2mm。

综上所述，采用该方法进行测量，向上读取b′三次读数取其均值时，其测量精度为：4三种方法的测量允许误差分析根据高层建筑施工手册规定［1］，高层测量允许误差不应超过3H/10000，(H为建筑物全高)，且不应大于±10mm（30m＜H≤60m)

±15mm(60m＜H≤90m)

±20mm(H＞90m)

介绍的三种方法，其测量精度分别为：

M1＝±3.1mm；

M2＝±2.9mm；

M3＝±3.1mm。若再考虑到现场施工、阳光照射等客观条件的影响，其值还可分别放宽至2倍，作为其各自的测量中误差，若取两倍中误差为允许误差，则其值分别为：数据表明，三种测量方法的精度均能满足规范要求。5工程实例5.1港陆广场上部结构垂直度检测位于上海市延安东路、西藏中路的港陆广场，地面36层，高132.5m，采用垂准仪传点控制法对其上部结构垂直度进行施工检测，测得其最大偏差值位于36层东北角立柱处，其中

ΔX=+9mm，ΔY=-13mm,偏差值

15.8mm。5.2长乐路某大楼倾斜测量该大楼为15层商住楼，高约45m，因附近施工造成一定程度的倾斜。因受场地限制，采用了经纬仪竖向投影法和垂准仪配丁字尺卡读法相结合的办法进行测量。测得其最大偏差值位于顶层西南角立柱处，其中ΔX=+59.8mm，ΔY=+92.0mm，偏差值

值得一提的是，在测量时，同时用上面两种方法同时进行测量，两次观测数据分别为：ΔY1＝＋90.9mm，ΔY2＝＋93.1mm，两者差值Δ＝2.2mm。下面，对该差值进行简要的分析。

首先来分析一下此处用经纬仪竖向投影法测量精度M2′。

参照式(5)，对于m1，因视距变短(D=75m)而略有减小，参照2.2.1，一般可取

m1=±2mm；对于m4，因经纬仪投影高差变小(H＝50m）而减小，经计算m2、m3不变，代入式(5)，则而此处用垂准仪配丁字尺卡读法测量，因其投点距离比前面分析的略有缩短，不妨取M3′＝±3.0mm。同样，考虑到共它因素的影响，分别将M2′、M3′放宽2倍，作为其测量中误差，则当两种方法同时采用时，其观测中误差若取其两倍中误差为测量允许误差，则此处M允=2M均＝±5.2mm。由此可见，前面提到的用两个数据的差值Δ＝2.2mm在测量允许误差范围内，满足精度要求。6结语高层建筑上部结构垂直度检测方法很多，这里就介绍这三种，应该还有更好的方法，这有待于大家共同探索。在实际操作过程中，可能会遇到一些特殊情况，如立柱上小、下大，上方、下圆等，这都可以采用一些小技巧来解决它，这里就不详细介绍。有时还可以根据场地情况，几种方法同时采用，灵活地避开各种障碍，以获得精确、完整的数据。参考文献经纬仪使用方法

安置经纬仪,我想大家做测量的都应该很熟悉,今天看到一个具体描写安置的步骤,弟兄们有别的方法也说说啊

1）三脚架调成等长并适合操作者身高，将仪器固定在三脚架上，使仪器基座面与三脚架上顶面平行。

2）将仪器舞摆放在测站上，目估大致对中后，踩稳一条架脚，调好光学对中器目镜（看清十字丝）与物镜（看清测站点），用双手各提一条架脚前后、左右摆动，眼观对中器使十字丝交点与测站点重合，放稳并踩实架脚。

3）伸缩三脚架腿长整平圆水准器

4）将水准管平行两定平螺旋，整平水准管。

5）平转照准部90度，用第三个螺旋整平水准管。

6）检查光学对中，若有少量偏差，可打开连接螺旋平移基座，使其精确对中，旋紧连接螺旋，再检查水准气泡居中高层建筑悬挂外脚手架设计与施工摘要高层建筑施工中脚手架与工程安全、质量、进度紧密相关。本文以北京太阳宫新区9#住宅楼工程为例，针对全现浇剪力墙结构高层建筑的工程特点，利用脚手架钢管、角钢，自行设计、制作悬挂式外脚手架。三角架通过下一层外墙上的穿墙钩头螺栓与外墙连接，将施工荷载传递给主体。并经施工荷载组合、强度（剪切）验算，确定连接螺栓直径、各榀三角架间距、受力杆件截面。实践证明，该脚手架安全可靠、经济适用、提升方便，既满足了大模板支模需要，又实现了全封闭防护，为整个主体工程如期封顶创造了基本条件。实现了经济和社会效益双丰收。具有同类工程的借鉴、推广价值。关键词高层建筑悬挂外脚手架设计施工1我国建筑脚手架发展现状建筑脚手架是施工作业中必不可少的设备，常常大量占用项目流动资金，且工程安全、质量、施工进度的保证必须靠脚手架来实现，是项目经济、技术管理工作中重要环节之一。建筑脚手架的状况，已成为衡量施工技术发展水平的重要标志之一。随着我国建筑业的迅猛发展，建筑脚手架逐步呈现出以下特点：1.1架设工具和脚手架技术朝着可靠、方便、多功能、系列化的方向发展；1.2为适应现代建筑技术，提高经济效益，已经开始对现行架设工具进行相当规模的改造和更新工作；1.3在架设工具的占有和使用方式上正发生巨大变革，内部租赁和商业租赁逐步成为主要方式，从事建筑脚手架设计施工生产经营的专业厂家得到发展，建筑施工企业因架设工具大量占用企业流动资金的不合理状况正在逐步改变；1.4建筑脚手架正在由传统经验型向科技经营型发展。近年来，就高层建筑而言，包括门式脚手架、碗扣式脚手架、各类导轨式爬升脚手架和悬挑脚手架、悬挂脚手架在内的各类新型脚手架正在逐步替代传统的扣件式脚手架。各类新型脚手架的应用，为施工企业实现施工安全可靠、提高工效、降低成本、现场文明整洁规范创造了良好条件。2悬挂脚手架设计2.1悬挂脚手架适用范围和结构构造悬挂脚手架主要应用在全现浇剪力墙结构高层建筑、全现浇框架结构高层建筑和其它高耸构筑物的结构和外装修施工。高层建筑采用悬挂脚手架时，将脚手架沿建筑物周围竖向分成若干独立段，每段脚手架分别搭设在悬挂三脚架上，悬挂三脚架将上部荷载通过穿墙钩头螺栓传递给主体结构。每段脚手架高度依建筑物层高而定，一般为两层层高加1.5m。每段脚手架组合长度依建筑物平面形式，三到五榀三脚架为一组，榀间距2m。一般为3m到7.5m,榀数不宜过多，以利于提升。悬挂外脚手架主要由四部分组成：悬挂三脚架、围护系统、穿墙钩头螺栓、水平拉结系统，构造如图1所示。图1悬挂外脚手架构造示意图其中：1.悬挂三脚架；2.围护系统；3.穿墙钩头螺栓；4.水平拉杆；5.建筑物外墙2.1.1悬挂三脚架及螺栓构造(如图2所示)。图2悬挂三脚架及螺栓构造示意图其中：1.槽钢支座；2.压杆；3.立杆角钢2m长；4.1.2m宽平台钢管；5.连接钢管；6.连接钢管；7.联结螺栓；8.ø20钩头螺栓；2.1.2围护结构构造及拉结系统围护结构架体采用普通钢管脚手架钢管和扣件连接而成，最上面有1.5m高防护拦杆，架体高8m，搭设长度3～8m.正面加斜撑。外侧和底部用密目安全网进行防护。2.2材料要求经施工恒荷载、活荷载、风载、模板支撑荷载组合，然后进行螺栓剪切强度验算，架体稳定性验算（计算及验算过程略）。三脚架及钩头螺栓荷载计算简图见图3.确定穿墙钩头螺栓直径20mm,靠墙角钢12.5/8，斜撑钢管为Φ48×3.5钢管。所有钢材钢管质量必须符合国家标准《普通碳素结构钢技术条件》(GB700)、《低合金钢技术条件》（GB1591）和《桥梁碳素钢及普通低合金钢板技术条件》（YB168）的规定。图3三脚架及钩头螺栓荷载计算简图2.3一般规定2.3.1悬挑脚手架施工前必须经过设计，绘制正式图纸，包括结构形式和节点大样，与墙体可靠连接的施工图，并经有关部门批准。2.3.2悬挂脚手架的制作安装必须符合设计及《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-2002）的规定。2.3.3连接螺栓拧紧力矩大于80N·m2.3.4安装完成后，严格检查各项指标，包括上弦水平度、立杆垂直度2.3.5搭设脚手架前，搭设层砼强度必须达到设计强度50%。2.4操作工艺悬挑脚手架的搭设必须按施工图和施工组织设计进行，一般操作工艺流程如下：悬挑架部件准备→焊接→单榀三脚架悬挂连接→拉结系统组装→铺平台→围护系统→施工整组提升→上层整组连接→整组再提升→拆除悬挂脚手架施工3.1施工实例某工程，地处北京市朝阳区，总建筑面积44040m2，地上二十三层，地下二层，为纯剪力墙结构塔式住宅楼，抗震设防烈度八度。地上建筑面积40300m2，标准层层高2.7m。檐高57.9m；建筑物平面形式总体为一字形对称布置，中间设270mm宽沉降缝。平面外围尺寸320m3.1.1加工制作：采用项目部库存钢管脚手架和部分角钢，加工160套三脚架。三脚架上部横杆、斜拉杆、中间联系杆均采用Φ48×3.5钢管，靠墙立杆采用两根12.5/8不等边角钢。上部横杆长度1.20m,斜拉杆长度2.33m，靠墙立杆长度2.00m。钢管与钢管、钢管与角钢之间通过连接钢板焊接，靠墙角钢上下两端与墙体之间用30mm钢板焊接，起连接和支座作用。悬挂钩头螺栓处的节点大样如图4所示。图4三脚架悬挂节点示意图3.1.2与墙体连接：主体施工时，沿外墙周围预埋塑料套管，塑料套管内径Ф22～25之间，便于钩头螺栓穿过。套管高度依据上图连接钢板尺寸、挂孔位置、楼板厚度、墙体大模板下挂尺寸等进行计算。预留套管高度必须准确，以免对平台上模板及支架产生影响。一般预埋高度控制在楼板下20cm为宜。三脚架与主体结构通过钩头螺栓连接。上部钢板与外墙尽量贴紧，以保证螺栓受力状态为剪切状态。避免螺栓受弯。钩头螺栓前部必须放置平衡销，保证钩头方向向上，平衡销与钩头焊接在一起。三脚架与墙体悬挂连接节点如图5所示。图5三脚架与外墙悬挂连接示意图3.1.3悬挂三脚架编组：每榀三角脚架安装完成，并检查合格后，用扣件钢管脚手架将每榀悬挂架横向连接，连接长度根据工程平面特点，后面大面直线墙，五榀三脚架为一组，前面转角较多，三到四榀编为一组。通过钢管脚手架与三脚架斜杆用扣件连接，上中下三道。三脚架横杆靠墙一侧连接一道。保证每榀三脚架之间连接成侧向骨架结构。第一次三脚架编组后，以后各楼层提升时，每个编组整体提升，分别悬