大跨度钢结构屋盖工程施工测量技术

刘玉会

摘 要：利用全站仪的三维坐标放样功能，对大跨度钢结构屋盖工程施工进行放样和施工控制。放样精度满足钢结构工程施工技术要求，方便而快捷的测量方法，对钢结构工程施工具有重要的指导作用。

关键词：钢结构工程 施工测量 施工控制网 三维坐标法

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（a）-0000-00

济南市自行车比赛馆钢结构工程，采用管桁架结构形式，长轴为134.6 m，短轴为101 m，最高点离地面高度为36.1 m，钢结构由32榀径向桁架和5道环向桁架组成，径向桁架以不同的曲率汇交于屋顶中心。径向桁架下端部分由四肢管桁架变为两榀“V”字形单片桁架。

本项目的所有的管桁架结构，均为空间曲面结构，为了确保钢结构工程各铸钢支座、铸钢节点、V字柱、钢柱及径向桁架和环向桁架的精确定位，使各桁架的线型正确与完美。并确保钢结构工程各构件的位置正确，受力合理、线型优美、满足设计及规范要求，同时，确保其结构的安全与稳定。以利于济南自行车馆屋顶钢结构工程的顺利施工和正常运行。必须进行详细施工测量监控工作。

1 高精度施工控制网的建立

本工程为满堂脚手架施工，施工放样时障碍物太多，通视非常困难，给测量放样带来了很多不便。因此，在钢结构工程施工前要先建立施工控制网，在建筑物周围的空地上，布置7个控制点，形成闭合导线网，如图1所示。

通过观测及平差计算：角度闭合差为 -37"，导线闭合差为mm，mm

导线全长闭合差为：1/20万，完全满足施工放样的要求。

高程控制基准是布设一条二等水准精度的首级高程控制网，其主要技术要求，每千米高差全中误差2 mm。在使用期间，对各控制点位定期进行稳定监测，并以首级控制网成果为基准完成各细部的空间定位工作。

2 柱脚预埋件的安装定位测量

柱脚预埋件的放样：由于柱脚预埋件的中心是被挖空，无法进行实际放样。因此，在柱脚预埋件放样时，是通过放样预埋钢板四个边的中心点，如图2下图所示。

根据结构平面测量控制线，将柱脚预埋件安装定位。然后通过坐标放样，对柱脚预埋件进行微调，使柱脚预埋件精确定位，并固定在立柱的支撑钢筋上，当立柱的混凝土浇筑至柱脚预埋件钢板时，再用全站仪进行复测，并用水准仪进行标高校核，通过归化放样，确保其平面位置及高程的精度。将每个预埋件的偏差严格控制在±2 mm之内，将轴线间偏差严格控制在±4 mm之内。并在埋件板上样冲标记埋件中心线，做钢柱、铸钢件安装基准。

3 铸钢支座安装定位测量

首先在柱脚预埋件的钢板上放样出铸钢支座的基准线，如图2下图所示。

铸钢支座每套由四个部件组成，为万向可转动体系，安装在标高为±0.000米，沿径向向外倾斜15°的预埋件上。安装质量和精度直接影响到整个屋盖体系的安装精度。安装时的放样控制要点如下：

（1）首先用全站仪在预埋件上放出铸钢支座中心控制点和控制轴线，根据控制轴线放出控制边线并焊接定位板。同时，沿径向放样出15°的向外倾斜的斜面。以便于铸钢支座的精确安装定位。（2）将组成为一个整体的铸钢支座，如图2上图所示。用50吨汽车吊吊装就位，通过定位板精确调整铸钢底座位置后与预埋件点焊定位。（3）通过测量四个钢柱套的坐标，来复核铸钢支座的定位精度，然后用千斤顶通过微调，使铸钢支座精确定位。

铸钢件安装前，复核埋件基准线，统一定位好埋件方向。铸钢件安装时，靠千斤顶来调整铸钢件，使铸钢件、埋件基准线重合。

4 V字柱安装

V字柱由两根长度为6～10 m，规格为Φ351×12的钢管相贯连接而成，每组重量30吨。下端与铸钢支座插接后焊接连接，上端与Φ450×16环梁相贯焊接。安装时需要在倾斜状态下实现空中定位，安装工艺要点如下：（1）在地面定型胎具上组对V字柱，用套模检查相贯口，焊接相贯焊縫。（2）精确测定定位控制点并做好控制标记。施工的要点是：V字柱的加工及组装的精度要高，四根钢管的角度、高程、距离等与铸钢支座结构的结构相同。其精度要满足设计及规范要求。并且要便于安装施工。如图3上部分所示。

安装完成后，要复核V字形钢柱的位置、倾斜角度及高程，同时检查钢柱顶部的相贯线口的位置和尺寸，其安装精度满足设计及规范要求。这是HHJA环梁系统安装的基础。由于ZZ控制点的设计坐标是各钢柱中心点的坐标，在各V字形钢柱上是一个空间点，无法置立棱镜，因此在施工过程中，无法对其进行观测和放样。此时，我们将在其控制点所在的钢管无柱横截面上设置一片钢板，然后在钢板或钢筋上确定其控制点的位置，并做出明显和标记，在此点上安置小棱镜，通过测量其坐标，使其精确定位，确保V字形钢柱的安装精度满足设计及规范要求。

5 钢桁架梁安装

5.1 钢桁架梁的坐标系统转换

钢桁架梁的安装放样，仍采用极坐标法，钢桁架梁控制点直角坐标设计单位已经在图纸中给出，但是设计单位给出的直角坐标是以1-1轴为纵轴，1-3轴为横轴的施工坐标系统。因此在进行直角坐标放样时一定要将其坐标转换为济南市坐标系统，这样才能在施工控制网点上利用坐标进行直接放样。

坐标转换计算公式如下。

通过坐标转换，可以将设计单位给出的直角坐标转换成施工控制网坐标下的坐标，然后在施工控制点上利用直角坐标进行钢桁架梁控制点的放样。

5.2 钢桁架梁的施工放样

考虑HHJA和钢柱之间复杂的相贯线节点，为方便调整节点精度，施工中应采用高空散拼、逐圈逐段控制的方法保证了巨型环梁的精确就位。

将每一圈环形钢管通过加工和现场组拼分解为33个单元，单元长度从8～13 m，对接口位置避开节点区。并计算每一单元环形钢管接口中心的坐标，并对接口中心点进行空中放样。由于图纸上给出的各节点及控制点的坐标是钢管中心的坐标，此点是一个空间点无法置立测量棱镜，在实际的施工放样时，可能也无法看到此点。因此，实际施工放样时，要将此控制点通过一钢板引测到便于观测的位置。为了便于环形钢管施工对接，在施工放样时，采用测量环形钢管的上缘线或下缘线，在上缘线上设置棱镜或在下缘线上设置反射片，通过测量棱镜或反射片的坐标，来确定每一单元环形钢管的位置。由于每一单元环形钢管的上缘线、中心线和下缘线是位于同一个竖直面内，其每一个竖直面上三个点的平面坐标是相同的。如图4所示。上缘点、中心点、下缘点的平面坐标是相同，通过控制上缘点或下缘点的平面位置，从而达到控制每一单元环形钢管的平面位置。其高程可以利用水准仪通过观测上缘点或下缘点的高程，来确定其高程位置，通过控制点的平面和高程控制，来精确放样各控制点的空间位置，从而精确定位每一单元环形钢管的空间位置。

在施工过程中，实际的施工放样是先临时放样到满堂脚手架上或安装支架上，并临时的固定。同时在满堂脚手架上放样出环形钢管的位置，以便环形钢管安装上，粗略就位。就位后，根据环形钢管接口的坐标（上、下缘控制点的坐标），并通过微调，使环形钢管精确就位。由于现场没有合适的混凝土地面可供放样，加上高精度调位所参照的基准点必须直观且应最接近预埋件，所以必须充分利用劲性构架这一稳定支撑，在劲性构架上焊接临时小钢平台#带可调螺杆装置，将算得的标高精确找平至小钢平台上，并通过可调螺杆的上下移动达到标高要求，

6 结语

钢结构工程安装定位测量，是一项精细而复杂的工作，需要认真计算多次复核，才能保证其放样的空间位置满足设计要求。首先保证数据准确，实际放样时要反复测量校核，确保每一个控制点精度要满足计算及规范要求中。同时，各工种要相互配合，复测完成后要及时调整，确保各构件的精确定位。通过全站仪三维坐标的空间定位技术，不仅保证了钢结构工程的平面益，同时还保证了钢结构工程的高程精度，方便而快捷的三维坐标空间定位测量方法，对放样和指导其它钢结构工程施工具有重要的指导意义。

参考文献

[1] 王登杰.现代路桥工程施工测量[M].北京：中国水利水电出版社，2009，7.

[2] 武汉测绘学院和同济大学合编.控制测量学（上）[M].北京：测绘出版社：334-338.

[3] 房栓社，王登杰.三维坐标法在深基坑变形监测中的应用[J].山东大学学报，2006，35（5）：154-159.

[4] 国家标准.GB 50026-2007，工程测量规范[S].北京：中华人民共和国建设部.