高層鋼結構框架柱垂直度控制方法

張林濤，張亞飛

（中億豐建設集團股份有限公司，江蘇 蘇州 215152）

1 工程概況

粵商大廈工程位于云南省昆明市官渡區紅河谷小區與銀海森林小區之間。本工程由1幢塔樓和裙房組成（最高約82.5 m）（圖1），總建筑面積約38 662㎡，其中地下部分建筑面積約12 062㎡，地上部分建筑面積約26 600㎡。結構形式為22層支撐鋼框架結構，鋼柱底標高-5.90 m，鋼柱頂標高82.5 m。總用鋼量約2 700余t。本工程的質量控制重點為鋼柱垂直度及主體結構整體垂直度。

圖1 粵商大廈整體效果

鋼柱的主要為焊接箱型柱（圖2，3），截面600mm×600 mm×22 mm，600 mm×600 mm×20 mm，500 mm×500 mm×25 mm，450 mm×450 mm×30 mm， 鋼梁為焊接H型鋼，截面為750 mm×300 mm×14 mm×25,600 mm×300 mm×12 mm×22,500 mm×300 mm×12 mm×20 mm 等，柱間支撐為 200 mm×200 mm×6 mm方鋼管，樓梯為150 mm×150 mm熱軋H型鋼。

2 施工控制重點難點分析

（1）本工程的西南側為銀海森林小區，東側為紅河谷小區，北面為官渡區主干道日新路，整個塔樓距離現場四周圍墻僅有6 m左右，場地極為狹小，周圍的建筑物均為6～7層，高度約24 m左右，并無高層的建筑物可以供測量架設儀器使用，單節鋼柱的垂直度質量是本工程控制的難點。

圖2 塔樓鋼柱布置

（2）由于塔吊起重量較小，鋼柱截面及板厚較大，鋼柱需要多次分段進行安裝。鋼柱安裝段數越多安裝過程中也越容易產生累積誤差，因此鋼柱整體垂直度的控制是關鍵。

3 鋼柱垂直度控制方案

3.1 測量方案選擇

根據施工經驗，提出了兩種實施方案，即2臺經緯儀校正法、全站儀校正法。方案比較分析見表1。

圖3 裙房鋼柱布置

表1 方案對比

通過對比分析，認為最佳方案為第二種，即采用全站儀校正法。

3.2 方案介紹

全站儀校正法的基本思路為：采用全站儀進行空間點的三維坐標定位，形成整個空間三維坐標系，在工地周圍建筑物屋頂選擇一個至高測量點，將坐標點引至屋頂，在平面布置圖中將所有鋼柱中心坐標標識出來，待鋼柱吊裝完成后，根據軸線位置來校正鋼柱。

4 測量過程

4.1 前期技術工作

在鋼柱校正前期的準備階段，項目部技術人員組織測量人員認真分析圖紙，建立適用本工程的建筑物坐標系，收集各鋼柱的中心坐標、每節鋼柱柱頂標高、鋼柱編號、截面大小及定位角度等相關信息，考慮鋼柱變截面等因素對坐標的影響等并建立數據庫，按照鋼柱分段所有的鋼柱中心坐標在平面中進行標識。

4.2 測量點的選擇

由于施工現場周圍并無高層建筑物可供測量使用，設置一個測量點無法完成所有鋼柱校正工作，項目部設置2個測量點，根據建筑物高度，15層以下將測量點設置在東側紅河谷小區屋頂。紅河谷小區屋頂高度約24 m，可滿足15層以下鋼柱校正工作，15層以上將測量點設置在對面航空小區屋頂，航空小區屋頂約50 m左右，可滿足15層以上校正工作。

4.3 標高的復核

鋼柱校正工作前期，根據鋼柱的分段，準確計算出每節鋼柱的柱頂標高，利用全站儀校正鋼柱時儀器讀數的Z值與鋼柱頂理論標高基本重合，考慮制作誤差，將標高的偏差控制在3 mm以內，采用傳統的鋼卷尺丈量的方法以及水準儀測量的方法進行復核，塔樓±0.000以上5層以下控制標高的引測采用鋼尺丈量的方法，鋼尺須檢驗。在塔樓一層將±0.000標高點引至每根鋼柱上，每節鋼柱校正完成后，5層以下采用鋼卷尺進行丈量來復合鋼柱的標高是否準確。考慮刀鋼卷尺的累計誤差，5層以上在每節鋼柱分段點層即7層、9層、12層、15層、18層、21層，屋面設置測量平臺，利用水準儀對鋼柱頂標高進行復核。

4.4 測量注意事項

鋼結構項目部技術人員會同總包人員在塔樓四個角設置沉降觀測點，測量人員定期對四角沉降情況進行監測，并邀請有資質的第三方進行沉降觀測，出具檢測報告，對于不均勻沉降，根據沉降觀測數據，分析鋼柱頂中心坐標的變化，在下節鋼柱校正時做出調整。

鋼結構項目部技術人員及時分析每一個單元安裝過程中鋼柱頂部軸線偏移的量和數據，通過這些偏移方向和偏移量的分析，得出偏移產生的原因，分析的結果有利于調整和修正上一節鋼柱。

4.5 測量成果的記錄

測量人員在安裝校正單節鋼柱時，做到鋼柱柱頂的中心全站儀讀數與設計理論坐標重合，鋼柱的垂直度根據柱底中心的偏移設計坐標確定，校正鋼柱時將每個鋼柱坐標偏差值降到最小為止，每校正一根柱子將全站儀讀數記錄下來，全部校正完成后將數據整理匯總。

4.6 主體結構整體垂直度復核

在高層的鋼框架結構安裝過程中，鋼柱垂直度質量的控制十分關鍵，這其中包含單節鋼柱垂直度及建筑物整體垂直度兩個方面，單節鋼柱的垂直度控制是整體垂直度控制的前提條件，而只有單節鋼柱垂直度控制到位了，整體的垂直度才能得到保證。主體結構整體垂直度是施工質量的最終體現，它必須通過各節鋼柱安裝過程中的嚴格控制來實現，待鋼柱安裝完若干節后，整體垂直度的復核尤為重要，待3節鋼柱安裝完成后，項目部對3節鋼柱整體垂直度進行自檢，自檢合格后，邀請監理單位、總包單位利用傳統方法進行復核，這樣每三節柱復核一次，可整體完成后再復核一次，可確保主體結構整體垂直度在允許偏差范圍之內。

5 結語

經過8個多月的奮戰，粵商大廈項目主體封頂，該項目的順利實施不僅取得了可觀的經濟和社會效益，而且也為以后類似工程的實施提供了借鑒。