高层钢结构施工测量放线工法全站仪三维坐标定位

超高层钢构造复杂空间坐标测量定位工法

1序言

伴随我国建筑业日勺发展，高层、超高层钢构造工程越来越多，施工测量贯穿在钢构造施工日勺整个过程

中，测量的精度直接影响着钢构造的安装质量。我企业承建的中关村金融中心工程为150m高的全钢

构造，工程造型独特，施工测量复杂，外轮廓为世界上独一无二的双曲面构造，竖向为半径750m时

圆弧，平面圆弧最大半径为100m。钢柱所有为三维坐标定位，关键筒以外的定位轴线为弧线。一般

的是T测量措施在本T.程中己不合用。通过认直研究、精心施T,高质量、高速度完毕了工程时施

工测量工作，并形成本工法。该工法由中铁建设集团有限企业研究开发，在中关村金融中心工程中成

功应用去的了很好的技术和经济效益。该科技成果被评为北京市二等奖，其关键技术已到达国际先

进水平，弥补了我国日勺空白。该工法已获得铁道部优秀工法一等奖。

2工法特点

本工法的施工特点是：采用全站仪进行空间点的三维坐标定位，形成整个空间三维坐标系。

与老式H勺测量措施相比，该工法施工测量以便，测量精度高，施工安全，施工速度快，有助于提高技

术经济和社会效益。

3使用范围

所有高层、超高层钢构造工程口勺施工测量放线。

4工艺原理

平面控制网的建立采用内控和外控相结合日勺措施，平面控制采用内控法施工、外控法校核日勺措施。

钢柱定位采用先进的全站仪进行三维坐标定位。钢柱柱头标高、钢柱垂直度、钢柱间的水平距离层

层进行测定和校验。

5施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

测量准备一控制网建立（包括平面控制网和高程控制网H勺建立）一地脚螺栓三维坐标测量定位

f测鼠放线控制一外控法控制钢柱日勺位置一钢柱安装测量f钢柱安装质量测量

5.2操作要点：

测量准备

⑴所有测量仪器准备齐全，并按《中华人民共和国计量法实行细则》规定检查合格：

⑵施工图纸审核完毕，并完毕设计交底；

⑶专业测绘设计单位提供的工程水准测量成果、高程测量成果等资料齐全；

⑷现场桩位交接完毕，并做好桩位保护，资料齐全；

⑸定位根据的复核；

⑹用坐标反算法查对所给点口勺边长D和方位角4>；

⑺用符合校测法所给出的水准点进行校核。

控制网建立

⑴平面控制网建立

1）根据据每个工程的特点，为以便施工测量，提高施测效率，施工测量可分为一种或两个区域

进行。一般两个区域的划分为：关键筒的施工测量是一种单独区域，关犍简外H勺钢柱施工测量是另

一种区域。根据每个工程的高度和工程日勺特点，可采用内控法或内控法和外空法相结合的措施.

2）关键筒控制网建立：

・外控网建立：将关键筒最外边的J四条轴线分别向外丁1m,形成关键筒外控平面网，见图-1。

•内控网建立：从首层（±0.000以上）开始往上的所有层，必须要在关键筒每层顶板上预留孔

洞以便用激光铅垂仪进行测设。a、b、c、d四个轴线日勺交点构建本工程口勺内控网，每层板上预留4

个200X200的激光铅垂仪用的孔洞，用来投测施工时使月，见图-2。

图-1关键筒外控平面控制网图2内控平面控制网

3）外围钢柱测量平面控制网建立：根据每个工程的构件布置状况，可以建立一种或多种平面外

控网。中关村金融中心工程南北柱子为斜柱，东西两侧为直柱，因此南北和东西分别建立两个

平面外控制网，见图-3.图4。

$IIIfI

讦扫斗,二

图-3南北外控平面网图4东西外控平面网

⑵高程控制网的建立

1）用校核无误后的水准点向现场较永久的建筑物上外测本工程的±0.（）00,用红色油漆作

标识，作为本工程日勺高程根据。为提高精度，在引测过程中必须使用前后视等长的原则。

2）在施工过程中，必须常常进行现场高程点H勺复测工作，保证引测口勺高程点对日勺无误。并在现场布

设4〜5个同等高程H勺标高点作为地下地上高程的根据，要在距离本工程一定位置欧J地方埋设至少3

个水准基准点构成高程点组。

地脚螺栓埋设测量

3）留设此施工洞时，位置必须对U勺，测量人员在每层浇混凝土前应对各洞定位进行校核。川线坠校

核上下层控制线间的误差，用钢卷尺闭合校核轴线控制线间的距离。在首层顶板上就把各控制轴线

引测到较远口勺马路上，然后每隔6层用激光经纬仪加弯管目镜串中法向楼层投测对应轮线作为闭合,

保证高层竖向轴线对的。内控法与外控法共同操作，互相校核。保证层层有校核。

4）当建筑物施工到一定高度时，外控制和远方轴线标志不太好运用，此时必须以内控制为重要

根据。测量员必须注意，外控制、轴线标志和内控制之间日勺关系必须保持一致，控制点之间距离误

差规定到达±2mm,测角中误差±5"。

⑶标高控制：

1）首先校测±0.000标百点，然后将±0.000抄测到建筑物外墙四面并引测到电梯井，川墨斗弹

出，闭合差在±3mm以内。

2）用50m钢卷尺直接从±0.000点沿电梯井和关键简构造底板预留洞铅直拉出各层距构造板面

500mm口勺统一高程点，当两点高程传递到同一施工面时，用水准仪对传递高程点进行闭合校测，取

其三个高程点传递的平均值为准，作为各层构造高程口勺控制根据，在工作面上大面积进行抄平。

3）在每层楼板施工完毕后，将激光铅垂仪放置于首层底板上已埋设好日勺控制点a（或b、c、d）上将

激光铅垂仪精确对中、整平，然后调焦望远镜，照准施工层上的接受靶，运用无线对讲机告知并指

挥施工层上操作接受靶口勺测量人员，使接受靶上正交的坐标中心点同激光铅垂仪十字丝交点完全重

叠。此时，固定好接受靶，为了消除仪器自身存在的系统误差，再将激光铅垂仪平转90。方向，重

新观测仪器十字丝交点与否与接受靶的正交坐标交点重叠，假如重叠，阐明仪器自身没有存在系统

误差。这样接受靶上的正交坐标交点即为控制点a的J向上投影点；用同样的措施将其他各控制点分

别投测到施工层楼板上，同样得到相对应的J投影点。

4）控制点投测到施工层楼板上之后，将全站仪分别置于各投测点上，校测各个角及相邻两投测点间

距与否同首层±0.000底板上对应"勺各个角度及控制距离相符，待角度、距离校测后，将投影点用

墨线连起来，然后以控制线为基准，用检定过的50m钢卷尺，将各条轴线投测于楼板上。最终以轴

线为基准测出与钢柱所在轴线的借用1川控制线，作为下一节钢柱校正的根据。

外控法控制钢柱的位置（以中关村金融中心工程为例）

⑴运用上图-3和上图作为外控法的轴线控制根据。

⑵南北钢柱定位，见图-3

1）用全站仪把。点坐标定出来，在。点放置一台DJD2A级的电子经纬仪，作为塔楼南北钢柱H勺主

控点。定出A.B.C控制线，根据图纸尺寸把TR2〜TR7各轴线与c轴的交点定出来，同样把TR8〜TR14

轴线与a轴的交点定出来。

2）DJD2A级电子经纬仪架设在o点，用来控制TRBs轴和TRGs轴上钢柱的垂直于TR1〜TR14轴方向

的位置。莱卡全站仪（TCA2023）架设在TR1〜TR14轴与a、c轴线的交点上，用来控制钢柱H勺轴线径

向位

⑶东西两侧钢柱定位，见图-4

1）用全站仪把。点坐标定出来，在。点放置一台DJD2A级日勺电子经纬仪，作为TRBs轴和TRGs轴上钢柱

的主控点。把TR1.TR7、TR8、TR14.TRC〜TRF、TRJ〜TRN轴线上的各个坐标点同样用全站仪定出来。

2）用两台DJD2A级电子经纬仪架设在任意一根柱子的两个轴线上，用正交法即可把钢柱位置精确定

位出来。

钢柱安装测量

⑴构件进场复测

1）在安装测量前，对柱、梁、支撑等重要构建尺寸与中线位置进行复核，构件的I外形与几何尺寸

的偏差符合“建筑钢构造质量验收规范”的规定。

2）根据流水分区的划分以及钢柱吊装次序，在需要吊装的钢柱.上面根据钢柱原有的）冲眼标出

轴线或中心线，并用红色三角作出标识，以便校测用。见下图-1。在吊装前，必须对钢柱的长度，及

截面几何尺寸作检查，以作为吊装测量控制标高的根据。

图5.2.6-1钢柱上标注基线示意图

⑵定位复测

在基础混凝土面层上笫一节钢柱安装前，要对钢柱地脚螺栓部位的柱十字定位轴线控制点构成

的柱格网进行检查、调整。其误差不大于1mm。安装时柱底面H勺卜字轴线对准地脚螺栓部位H勺柱|・

字定位轴线。其误差不大于0.5mm.。

⑶钢柱垂直度校正

1）将检定过口勺两台DJD2A级电子经纬分别置于互相垂直日勺轴线控制网上，精确对中，整平。后

视前方墨线（控制轴线），然后纵向转动望远镜，照准钢柱头上操作人员的标志，并读数，与设计

控制值相对比后，判断方向并指挥吊装人员，对钢柱进行校正。直至在两个方向上均校正在对口勺垂

直位置后，将四个方向的搅风绳拉紧，然后告知吊装人员进行焊接。

2）由于焊接时，考虑到焊接使得钢骨收缩，而使得柱子偏移，因此必

垂直度，钢柱校正措施如图-2所示。

图-2钢柱测量校正图

⑷钢柱顶位移校核

在下一节钢柱吊装前，必须对前一节钢柱顶口勺偏移进行复测。复测措施用楼板上已经投测的轴线及

轴线控制线，量出控制线与钢柱中心的I尺寸，根据实测数据整顿成测量汇报，上报各有关部门，并

进行数据分析。以备在卜.一节钢柱吊装时进行平面调整，以免误差积累而影响总的垂直度。

⑸钢柱安装复测

1）当钢柱初校完后，需安装钢梁。梁柱之间用高强螺栓连接，在连接安装过程中，将会影响

钢柱的垂直度，因此必须安装校检。

2）螺栓初拧之后，需要终拧。终拧同样将会对钢柱垂直度有所影响，为了保证钢柱安装精度的规定，

需作深入的校测,校测后的测量数据作为节点焊接参照根据。

3）终拧之后，下道工艺是焊接之后R勺焊缝将会收缩。因此，焊接之后，必须再一次校测，校测后记

录下来的测量数据，重要为下一层钢柱安装提供调整根据。

⑹其他测定

1）在进行柱、梁、支撑等构建安装时，应以柱为准，调整梁和支撑，以保证建筑物整体的铅

直度。在焊接时必须观测与记录如下项H：

2）柱与梁焊缝收缩引起柱身铅直度的测定；

3）柱的日照温差变形的测定值；

4）塔吊锚固在构造上，对构造铅直度的测定；

5）柱身受风力影响的测定。

钢构造安装质量检查

⑴钢柱头标高检查措施

川校核无误的目前施工层及I控制标高作为基点，用水准仪将低于柱顶300mm的标高线投测到

钢柱上，并弹上墨线。然后用通过检定的钢尺；量出墨线到柱顶的实际尺寸并记录下来。将实测后

FI勺数据整顿上报，见图。

钢柱

M________Z-/

/J।二

墨线j1

钢梁,

-1/

图-1钢柱标高检查图图钢柱垂宜校正图

⑵首层以上钢柱垂直度检查校正

1）将首层基准轴线投测到钢梁面上，所投测的线距离梁上的基准设计轴线1m；

2）校测梁上基准线Fl勺平面位置、尺寸、关系、经校测符合精度后，方可使用;

3）将经纬仪架设在梁而基准线匕后视基准线方向向卜投测，钢柱顶部Q有读数标尺:

4）根据仪器与轴线的间距关系，在标尺上读出对应的尺寸，以此来校止钢柱。见示意图8：

⑶钢柱之间水平距离的检查校正

1）当钢柱吊装完毕后，通过垂直度校正和标高校正完毕后，需要进行平面位置校正;

2）AC2023全站仪可以对任意多的点距离联测，运用全站仪H勺这一程序，来对钢柱水平面位置进

行校验;

3）首先根据设计图纸，在计算机中把任意两个钢柱的平面位置距离计算出来，如图-3所示。

（帮

4钢柱

删

TRII

图-3

4）用全站仪架设在任意位置（必需可以看到两个钢柱），使用距离联测程序测量出两个钢柱间的实

测距离。把测量数据保留起来，作为钢柱校测的根据。

6材料及设备（以中关村金融中心工程为例）

表6-1

序号名称型号与规格数量精度

1莱腱州义TCA20231台0.5"

2DJD2A3台2〃

3激）陷明义D2J22台1/45000

4自动安平水准仪NAL1322台±lmn

5舐5m2把Iran

6光阚•点器2台

7棱镜20个

8钢卷尺50m2把Iran

9翎须叨计LTZ-200N2只

10■淋儿4部

7质量控制

表7-1

序

项目图示容许偏差（mm）检查措施

号

L/20230

0

1钢构造定位轴线一用经纬仪和钢尺检查

且《3.0

1±4>

2柱子定位轴线1.0用经纬仪和钢尺检瓷

3地脚螺栓位移>2.0用拉线和钢尺检查

d

底层柱柱底轴线

43.0用吊线和钢尺检查

1

对定位轴线偏移一「

、至

5上柱和下柱的扭转3.0用钢尺检查

iI

U

6底层柱基准点标高亡匚,生±2.0用本准仪检查

7工

h/100用经纬仪或吊线和钢尺

单节柱的垂直度

f且W10.0检查

r-i里

_____

一三1

匚ZZ)

8同一层柱柱顶标高之差5.0用人准仪检查

=□

:ZZI

L-I

■

—d_

L/1000

9同一根梁两端水平度用水准仪和钢尺检查

且W10.0

=t

压型钢板在钢梁上1

1015.0用直尺和钢尺检查

的排列错位31

-------11

L/1500用经纬仪或拉线和钢

11建筑物整体平面弯曲卜1J

」1孑-且W25.0尺检杏

I

(H/2500)+10

12建筑物的整体垂直度用经纬仪检存