高层钢结构框架柱垂直度控制方法

张林涛，张亚飞

（中亿丰建设集团股份有限公司，江苏 苏州 215152）

1 工程概况

粤商大厦工程位于云南省昆明市官渡区红河谷小区与银海森林小区之间。本工程由1幢塔楼和裙房组成（最高约82.5 m）（图1），总建筑面积约38 662㎡，其中地下部分建筑面积约12 062㎡，地上部分建筑面积约26 600㎡。结构形式为22层支撑钢框架结构，钢柱底标高-5.90 m，钢柱顶标高82.5 m。总用钢量约2 700余t。本工程的质量控制重点为钢柱垂直度及主体结构整体垂直度。

图1 粤商大厦整体效果

钢柱的主要为焊接箱型柱（图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， 钢梁为焊接H型钢，截面为750 mm×300 mm×14 mm×25,600 mm×300 mm×12 mm×22,500 mm×300 mm×12 mm×20 mm 等，柱间支撑为 200 mm×200 mm×6 mm方钢管，楼梯为150 mm×150 mm热轧H型钢。

2 施工控制重点难点分析

（1）本工程的西南侧为银海森林小区，东侧为红河谷小区，北面为官渡区主干道日新路，整个塔楼距离现场四周围墙仅有6 m左右，场地极为狭小，周围的建筑物均为6～7层，高度约24 m左右，并无高层的建筑物可以供测量架设仪器使用，单节钢柱的垂直度质量是本工程控制的难点。

图2 塔楼钢柱布置

（2）由于塔吊起重量较小，钢柱截面及板厚较大，钢柱需要多次分段进行安装。钢柱安装段数越多安装过程中也越容易产生累积误差，因此钢柱整体垂直度的控制是关键。

3 钢柱垂直度控制方案

3.1 测量方案选择

根据施工经验，提出了两种实施方案，即2台经纬仪校正法、全站仪校正法。方案比较分析见表1。

图3 裙房钢柱布置

表1 方案对比

通过对比分析，认为最佳方案为第二种，即采用全站仪校正法。

3.2 方案介绍

全站仪校正法的基本思路为：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，在工地周围建筑物屋顶选择一个至高测量点，将坐标点引至屋顶，在平面布置图中将所有钢柱中心坐标标识出来，待钢柱吊装完成后，根据轴线位置来校正钢柱。

4 测量过程

4.1 前期技术工作

在钢柱校正前期的准备阶段，项目部技术人员组织测量人员认真分析图纸，建立适用本工程的建筑物坐标系，收集各钢柱的中心坐标、每节钢柱柱顶标高、钢柱编号、截面大小及定位角度等相关信息，考虑钢柱变截面等因素对坐标的影响等并建立数据库，按照钢柱分段所有的钢柱中心坐标在平面中进行标识。

4.2 测量点的选择

由于施工现场周围并无高层建筑物可供测量使用，设置一个测量点无法完成所有钢柱校正工作，项目部设置2个测量点，根据建筑物高度，15层以下将测量点设置在东侧红河谷小区屋顶。红河谷小区屋顶高度约24 m，可满足15层以下钢柱校正工作，15层以上将测量点设置在对面航空小区屋顶，航空小区屋顶约50 m左右，可满足15层以上校正工作。

4.3 标高的复核

钢柱校正工作前期，根据钢柱的分段，准确计算出每节钢柱的柱顶标高，利用全站仪校正钢柱时仪器读数的Z值与钢柱顶理论标高基本重合，考虑制作误差，将标高的偏差控制在3 mm以内，采用传统的钢卷尺丈量的方法以及水准仪测量的方法进行复核，塔楼±0.000以上5层以下控制标高的引测采用钢尺丈量的方法，钢尺须检验。在塔楼一层将±0.000标高点引至每根钢柱上，每节钢柱校正完成后，5层以下采用钢卷尺进行丈量来复合钢柱的标高是否准确。考虑刀钢卷尺的累计误差，5层以上在每节钢柱分段点层即7层、9层、12层、15层、18层、21层，屋面设置测量平台，利用水准仪对钢柱顶标高进行复核。

4.4 测量注意事项

钢结构项目部技术人员会同总包人员在塔楼四个角设置沉降观测点，测量人员定期对四角沉降情况进行监测，并邀请有资质的第三方进行沉降观测，出具检测报告，对于不均匀沉降，根据沉降观测数据，分析钢柱顶中心坐标的变化，在下节钢柱校正时做出调整。

钢结构项目部技术人员及时分析每一个单元安装过程中钢柱顶部轴线偏移的量和数据，通过这些偏移方向和偏移量的分析，得出偏移产生的原因，分析的结果有利于调整和修正上一节钢柱。

4.5 测量成果的记录

测量人员在安装校正单节钢柱时，做到钢柱柱顶的中心全站仪读数与设计理论坐标重合，钢柱的垂直度根据柱底中心的偏移设计坐标确定，校正钢柱时将每个钢柱坐标偏差值降到最小为止，每校正一根柱子将全站仪读数记录下来，全部校正完成后将数据整理汇总。

4.6 主体结构整体垂直度复核

在高层的钢框架结构安装过程中，钢柱垂直度质量的控制十分关键，这其中包含单节钢柱垂直度及建筑物整体垂直度两个方面，单节钢柱的垂直度控制是整体垂直度控制的前提条件，而只有单节钢柱垂直度控制到位了，整体的垂直度才能得到保证。主体结构整体垂直度是施工质量的最终体现，它必须通过各节钢柱安装过程中的严格控制来实现，待钢柱安装完若干节后，整体垂直度的复核尤为重要，待3节钢柱安装完成后，项目部对3节钢柱整体垂直度进行自检，自检合格后，邀请监理单位、总包单位利用传统方法进行复核，这样每三节柱复核一次，可整体完成后再复核一次，可确保主体结构整体垂直度在允许偏差范围之内。

5 结语

经过8个多月的奋战，粤商大厦项目主体封顶，该项目的顺利实施不仅取得了可观的经济和社会效益，而且也为以后类似工程的实施提供了借鉴。