大跨度鋼結構屋蓋工程施工測量技術

劉玉會

摘 要：利用全站儀的三維坐標放樣功能，對大跨度鋼結構屋蓋工程施工進行放樣和施工控制。放樣精度滿足鋼結構工程施工技術要求，方便而快捷的測量方法，對鋼結構工程施工具有重要的指導作用。

關鍵詞：鋼結構工程 施工測量 施工控制網 三維坐標法

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（a）-0000-00

濟南市自行車比賽館鋼結構工程，采用管桁架結構形式，長軸為134.6 m，短軸為101 m，最高點離地面高度為36.1 m，鋼結構由32榀徑向桁架和5道環向桁架組成，徑向桁架以不同的曲率匯交于屋頂中心。徑向桁架下端部分由四肢管桁架變為兩榀“V”字形單片桁架。

本項目的所有的管桁架結構，均為空間曲面結構，為了確保鋼結構工程各鑄鋼支座、鑄鋼節點、V字柱、鋼柱及徑向桁架和環向桁架的精確定位，使各桁架的線型正確與完美。并確保鋼結構工程各構件的位置正確，受力合理、線型優美、滿足設計及規范要求，同時，確保其結構的安全與穩定。以利于濟南自行車館屋頂鋼結構工程的順利施工和正常運行。必須進行詳細施工測量監控工作。

1 高精度施工控制網的建立

本工程為滿堂腳手架施工，施工放樣時障礙物太多，通視非常困難，給測量放樣帶來了很多不便。因此，在鋼結構工程施工前要先建立施工控制網，在建筑物周圍的空地上，布置7個控制點，形成閉合導線網，如圖1所示。

通過觀測及平差計算：角度閉合差為 -37"，導線閉合差為mm，mm

導線全長閉合差為：1/20萬，完全滿足施工放樣的要求。

高程控制基準是布設一條二等水準精度的首級高程控制網，其主要技術要求，每千米高差全中誤差2 mm。在使用期間，對各控制點位定期進行穩定監測，并以首級控制網成果為基準完成各細部的空間定位工作。

2 柱腳預埋件的安裝定位測量

柱腳預埋件的放樣：由于柱腳預埋件的中心是被挖空，無法進行實際放樣。因此，在柱腳預埋件放樣時，是通過放樣預埋鋼板四個邊的中心點，如圖2下圖所示。

根據結構平面測量控制線，將柱腳預埋件安裝定位。然后通過坐標放樣，對柱腳預埋件進行微調，使柱腳預埋件精確定位，并固定在立柱的支撐鋼筋上，當立柱的混凝土澆筑至柱腳預埋件鋼板時，再用全站儀進行復測，并用水準儀進行標高校核，通過歸化放樣，確保其平面位置及高程的精度。將每個預埋件的偏差嚴格控制在±2 mm之內，將軸線間偏差嚴格控制在±4 mm之內。并在埋件板上樣沖標記埋件中心線，做鋼柱、鑄鋼件安裝基準。

3 鑄鋼支座安裝定位測量

首先在柱腳預埋件的鋼板上放樣出鑄鋼支座的基準線，如圖2下圖所示。

鑄鋼支座每套由四個部件組成，為萬向可轉動體系，安裝在標高為±0.000米，沿徑向向外傾斜15°的預埋件上。安裝質量和精度直接影響到整個屋蓋體系的安裝精度。安裝時的放樣控制要點如下：

（1）首先用全站儀在預埋件上放出鑄鋼支座中心控制點和控制軸線，根據控制軸線放出控制邊線并焊接定位板。同時，沿徑向放樣出15°的向外傾斜的斜面。以便于鑄鋼支座的精確安裝定位。（2）將組成為一個整體的鑄鋼支座，如圖2上圖所示。用50噸汽車吊吊裝就位，通過定位板精確調整鑄鋼底座位置后與預埋件點焊定位。（3）通過測量四個鋼柱套的坐標，來復核鑄鋼支座的定位精度，然后用千斤頂通過微調，使鑄鋼支座精確定位。

鑄鋼件安裝前，復核埋件基準線，統一定位好埋件方向。鑄鋼件安裝時，靠千斤頂來調整鑄鋼件，使鑄鋼件、埋件基準線重合。

4 V字柱安裝

V字柱由兩根長度為6～10 m，規格為Φ351×12的鋼管相貫連接而成，每組重量30噸。下端與鑄鋼支座插接后焊接連接，上端與Φ450×16環梁相貫焊接。安裝時需要在傾斜狀態下實現空中定位，安裝工藝要點如下：（1）在地面定型胎具上組對V字柱，用套模檢查相貫口，焊接相貫焊縫。（2）精確測定定位控制點并做好控制標記。施工的要點是：V字柱的加工及組裝的精度要高，四根鋼管的角度、高程、距離等與鑄鋼支座結構的結構相同。其精度要滿足設計及規范要求。并且要便于安裝施工。如圖3上部分所示。

安裝完成后，要復核V字形鋼柱的位置、傾斜角度及高程，同時檢查鋼柱頂部的相貫線口的位置和尺寸，其安裝精度滿足設計及規范要求。這是HHJA環梁系統安裝的基礎。由于ZZ控制點的設計坐標是各鋼柱中心點的坐標，在各V字形鋼柱上是一個空間點，無法置立棱鏡，因此在施工過程中，無法對其進行觀測和放樣。此時，我們將在其控制點所在的鋼管無柱橫截面上設置一片鋼板，然后在鋼板或鋼筋上確定其控制點的位置，并做出明顯和標記，在此點上安置小棱鏡，通過測量其坐標，使其精確定位，確保V字形鋼柱的安裝精度滿足設計及規范要求。

5 鋼桁架梁安裝

5.1 鋼桁架梁的坐標系統轉換

鋼桁架梁的安裝放樣，仍采用極坐標法，鋼桁架梁控制點直角坐標設計單位已經在圖紙中給出，但是設計單位給出的直角坐標是以1-1軸為縱軸，1-3軸為橫軸的施工坐標系統。因此在進行直角坐標放樣時一定要將其坐標轉換為濟南市坐標系統，這樣才能在施工控制網點上利用坐標進行直接放樣。

坐標轉換計算公式如下。

通過坐標轉換，可以將設計單位給出的直角坐標轉換成施工控制網坐標下的坐標，然后在施工控制點上利用直角坐標進行鋼桁架梁控制點的放樣。

5.2 鋼桁架梁的施工放樣

考慮HHJA和鋼柱之間復雜的相貫線節點，為方便調整節點精度，施工中應采用高空散拼、逐圈逐段控制的方法保證了巨型環梁的精確就位。

將每一圈環形鋼管通過加工和現場組拼分解為33個單元，單元長度從8～13 m，對接口位置避開節點區。并計算每一單元環形鋼管接口中心的坐標，并對接口中心點進行空中放樣。由于圖紙上給出的各節點及控制點的坐標是鋼管中心的坐標，此點是一個空間點無法置立測量棱鏡，在實際的施工放樣時，可能也無法看到此點。因此，實際施工放樣時，要將此控制點通過一鋼板引測到便于觀測的位置。為了便于環形鋼管施工對接，在施工放樣時，采用測量環形鋼管的上緣線或下緣線，在上緣線上設置棱鏡或在下緣線上設置反射片，通過測量棱鏡或反射片的坐標，來確定每一單元環形鋼管的位置。由于每一單元環形鋼管的上緣線、中心線和下緣線是位于同一個豎直面內，其每一個豎直面上三個點的平面坐標是相同的。如圖4所示。上緣點、中心點、下緣點的平面坐標是相同，通過控制上緣點或下緣點的平面位置，從而達到控制每一單元環形鋼管的平面位置。其高程可以利用水準儀通過觀測上緣點或下緣點的高程，來確定其高程位置，通過控制點的平面和高程控制，來精確放樣各控制點的空間位置，從而精確定位每一單元環形鋼管的空間位置。

在施工過程中，實際的施工放樣是先臨時放樣到滿堂腳手架上或安裝支架上，并臨時的固定。同時在滿堂腳手架上放樣出環形鋼管的位置，以便環形鋼管安裝上，粗略就位。就位后，根據環形鋼管接口的坐標（上、下緣控制點的坐標），并通過微調，使環形鋼管精確就位。由于現場沒有合適的混凝土地面可供放樣，加上高精度調位所參照的基準點必須直觀且應最接近預埋件，所以必須充分利用勁性構架這一穩定支撐，在勁性構架上焊接臨時小鋼平臺#帶可調螺桿裝置，將算得的標高精確找平至小鋼平臺上，并通過可調螺桿的上下移動達到標高要求，

6 結語

鋼結構工程安裝定位測量，是一項精細而復雜的工作，需要認真計算多次復核，才能保證其放樣的空間位置滿足設計要求。首先保證數據準確，實際放樣時要反復測量校核，確保每一個控制點精度要滿足計算及規范要求中。同時，各工種要相互配合，復測完成后要及時調整，確保各構件的精確定位。通過全站儀三維坐標的空間定位技術，不僅保證了鋼結構工程的平面益，同時還保證了鋼結構工程的高程精度，方便而快捷的三維坐標空間定位測量方法，對放樣和指導其它鋼結構工程施工具有重要的指導意義。

參考文獻

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