超高層鋼結構安裝測量控制技術

徐紅日

（上海寶冶集團有限公司，上海200941）

1 工程概況

科威特中央銀行部大樓（簡稱CBK）工程位于科威特的政治金融中心科威特市，其西北方向約500m 為科威特的王宮所在地。此工程由塔樓及裙房2 部分組成，塔樓地下3 層，地上含夾層共42 層，總建筑高度238. 475m，總建筑面積68 771m2，結構總用鋼量約為11 000t。該建筑為非規則鋼筋混凝土核心筒與外側鋼框架組合而成的混合體系超高層結構，整個建筑結構由底部的L 形隨著高度增高逐漸向等邊直角三角形過渡，兩直角邊為鋼筋混凝土剪力墻，斜邊采用逐漸內收的斜向交叉巨型鋼管混凝土肋柱形成斜交網格，斜肋柱雙向傾斜，并通過短梁與樓層邊梁的腹板連接，樓層荷載通過邊梁將力傳到斜肋柱和剪力墻上[1]。

2 測量難點

本項目的測量難點包括：（1）本工程主樓高將近240m，屬超高層建筑。隨著樓層的增高、筒體的收斂，主樓高處受到風、現場施工塔吊運轉、溫差等影響引起晃擺。（2）本工程結構形式復雜，為非規則鋼筋混凝土核心筒與外側鋼框架組合而成的混合體系，傳統的方法根據激光鉛直儀，配合激光接受靶通過預留孔把地需上的控制點引往上層行不通。（3）超高層測量控制精度要求高。外方檢查嚴格，不論是柱子、鋼梁、還是地腳螺栓或預埋件，所有的驗收全都以實際三維坐標為準，且一般情況不超過3mm 才能進行下道工序。（4）氣溫影響大，科威特平均氣溫45°，也不利于室外作業。

3 測量準備

3.1 棱鏡常數的設置

以往測量一般使用1 臺儀器，棱鏡常數儀器中已經設置好，很少需要人為設置。故對如何設置棱鏡常數往往概念不足。棱鏡常數是由于棱鏡的反射中心與鏡架中心不相符的差值以及光在空氣中的傳播速度與在玻璃中的傳播速度不同的差值，共同造成的。可通過“三段法”測量棱鏡常數。

由于本工程選用的儀器較多，一般都要同時配合使用，且每個儀器先用的品牌不同，故正確的棱鏡設常數設置是測量的保證。本測量共用到3 臺全站儀，分別為徠卡、索佳、尼康，反射鏡用到圓棱鏡、小棱鏡、反射片。此外，單棱鏡和三棱鏡混用時應特別注意，棱鏡裝在三棱鏡框的正面，棱鏡常數為-30，裝在反面棱鏡常數為0，三棱鏡框都標有標識-30 和0。

3.2 大地坐標轉換為施工坐標

通常，圖紙上給出的數據都是基于大地坐標，不利于現場的工人施工。在實際應用中，把大地坐標轉換為施工坐標。一般有2 種轉換方法：第一種是常規做法，根據公式進行計算；第二種，根據給出的CAD 圖，自己建立坐標，此方法快捷，簡便。

3.3 在TEKLA STEEL中導出三維坐標

鋼結構詳圖轉換，通用的軟件是TEKLA STEEL，在三維中都是1∶1 的比例。現場實際操作中，可通過STEEL 把坐標導入到CAD 中。

3.4 利用遠方標記做已知后視點

盡量利用遠方較高建筑物上比較明顯的標記作為已知后視點，這樣能做到事半功倍。隨著建筑物高度的增加，往往向下俯視障礙物較多，而通視遠處高點的建筑物則通常在哪都可以看到。CBK 中，利用遠處清真寺上的避雷針作為后視點，為測量帶來很大的方便。其實避雷針的坐標計算簡單，用前方交會就可把它計算出來。

3.5 利用彎頭和激光反射片進行配合測量

這2 種輔助儀器并不是全站儀自帶。高層建筑中，常碰到待測點與儀器的俯角過大的問題。此時如果不加彎頭，不但眼睛工作勞累，而且有的地方根本觀測不到，因此，CBK 中，測量埋件需要用到彎頭。此外，不同規格的激光反射片要多備用于儀器盒內。

3.6 在不能通視的地方做轉點

通常，由于高層施工常使用爬架，很多地方不能通視。傳統的思維沒有三腳架全站儀就沒法架設。本工程用［16mm 的槽鋼在剪力墻上做一個三腳架，三腳架與墻體連接用膨脹螺栓將其固定。將全站儀架設在三腳架上，作為轉折點對不能通視的區域進行測量。

4 測量應用

4.1 地腳螺栓測量

相對于國內的地腳螺栓埋置，主要是放出十字線，然后施工人員根據十字線吊線錘或直接卷尺量出即可。本工程由于要求高，每個螺栓都要檢查坐標，故需一一測量。因地腳螺栓上面不好放棱鏡，全都要采用反射片測量。反射片的十字絲對準螺栓中心，反射片要正對全站儀方向，讀數時要瞄準十字絲的下方，然后根據所讀的數字調整地腳螺栓。

4.2 預埋件測量

通常一塊埋件外方要檢查3 個坐標，即埋件的左上方、右上方以及下方中央，三點確定一個平面。實際情況是此類埋件往往和土建一起交叉作業，工作人員站在提升腳手架上作業，外面的密目網和腳手架完全把埋件的視線遮擋。

儀器架好后，把小棱鏡放在全站儀最上面的正中央，掀開一塊密目網，讓下方的人員讀出其坐標。通過小方孔可做到與下面的全站儀通視。通視后即可得之架設點的坐標，通過后方交會，可測出待測埋件的坐標。

4.3 柱子測量

本工程所有圓柱均有一個傾斜角度，柱平面內夾角有14.4°和16.16°兩種，平面外角度8.08°，故不能按照常規方法控制垂直度。由于每一節圓柱同一標高需要測量的柱子基本上有20 多根，實際應用中，選擇三角形的正對角線作為儀器的架設點，這樣可以做到通視，避免少轉點。測量前，由于此圓柱為空心，吊裝前先在圓柱項上焊50mm 的角鋼作為直徑，在角鋼上找到圓心并打上樣沖眼。

4.4 鋼梁測量

此工程用到很多箱形梁，箱梁截面大，節點復雜，且每一根箱形梁的安裝都要進行測量定位。另外，安裝前，先把箱形梁的端邊中央用樣沖眼標記。

4.5 標高測量

每次以±0.000m 的基準標高作為觀測起點，用全站儀將標高傳遞至大樓上部要引入標高的樓層，再用精密水準儀測量引至樓層里面，用紅色油漆筆做好標記。一般每5 層引一次，5層以內的直接用卷尺引往上一層。

5 測量時機的選擇

科威特氣溫高，平均溫度45℃，特別是夏天，白晝常在55℃。這時，通常要把儀器的溫度設置和室外天氣相差5℃內，否則上午10 點測量的結果和下午2 點測量的結果相差較大。在氣候條件最不利的夏季，凌晨日出后的2h 前和日落之前的2h 后氣溫較均勻，且最接近季節平均氣溫，是平面控制和高程控制測量的較好時機。

6 結語

科威特中央銀行，整個質量受控。238m 標高的頂面最大偏差X、Y 方向分別為16、22mm，標高最大偏差6mm,滿足鋼結構施工驗收規范允許偏差要求。鋼結構測量，準備工作相當重要。整個工程，主要采用全站儀測量，在施工中全面推行數字化測量控制技術，確保施工進度和安裝精度，為施工質量提供可靠控制依據。