多層鋼結(jié)構(gòu)連廊在高空合攏的測量技術(shù)*

高雷雷 柳志華

1. 中冶天工上海十三冶建設(shè)有限公司 上海 201900；2. 上海建工七建集團有限公司 上海 200050

1 工程概況

上海金虹橋國際中心工程主體結(jié)構(gòu)由南、北兩塔樓及鋼結(jié)構(gòu)連廊組成。塔樓結(jié)構(gòu)采用框架—核心筒型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)體系，核心筒為主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，剪力墻布置有獨立箱型柱。

塔樓的22～29層為鋼結(jié)構(gòu)連體層，高度為100.9～134.6 m。平面尺寸為42 m×24.7 m。連廊采用H型鋼梁及鋼筋桁架樓板組合結(jié)構(gòu)，連體各樓層與兩側(cè)塔樓，中間無豎向結(jié)構(gòu)，為多層片狀連接形式（圖1）。

連廊為平面框架結(jié)構(gòu)體系，主梁與塔樓鋼柱牛腿節(jié)點包括剛接和鉸接兩類，其中19～22軸間4 根主梁與塔樓柱牛腿剛接，兩側(cè)2 根跨外懸挑主梁與塔樓結(jié)構(gòu)為鉸接形式。

圖1 鋼連廊平面

本工程根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)連廊的特點，采用了地面散件拼裝、液壓同步提升到位、高空合攏焊接的施工工藝。整個工藝將連廊劃分為4 個提升單元，由上至下依次進行整體提升。

鋼連廊整體質(zhì)量1700 t余，高空接口達96 個，故其精確的測量結(jié)果對鋼結(jié)構(gòu)合攏能否順利進行具有重要影響。

2 測量控制技術(shù)路線

針對提升單元具有自重大、高空接口多等特點，將塔樓牛腿復測、拼裝測量控制、提升過程監(jiān)測等串聯(lián)起來，形成三元閉合測量系統(tǒng)，并及時調(diào)整測量誤差，以確保高空合攏順利進行。

3 主塔樓牛腿測量技術(shù)

3.1 測量準備[1-3]

在連廊結(jié)構(gòu)整體提升前，為了掌握主塔樓牛腿的施工偏差、空間相對位置，先要對鋼柱牛腿跨距、線距及相對高差進行檢測，并根據(jù)現(xiàn)場實際條件，選擇在24層建立控制網(wǎng)，形成空間獨立坐標系。

3.2 施測過程

由K1、K2、K3、K4四個控制點形成空間獨立坐標系，其中K1、K2位于北樓24層，K3、K4位于南樓24層，如圖2所示。

具體施測時，先在南樓設(shè)站，后視K1、K2兩點，利用全站儀的空間后方交會程序，自動解算出設(shè)站TP1點的三維坐標，然后開始對對面北樓的22～29層牛腿進行檢測。北樓牛腿全部檢測完成后，將儀器搬至北樓，后視K3、K4兩點，利用全站儀的空間后方交會程序，自動解算出設(shè)站TP2點的三維坐標，并對南樓的設(shè)站點TP1進行檢核，然后開始對對面南樓的22～29層牛腿進行檢測。

圖2 坐標系定位

3.3 測量結(jié)果

1～4單元牛腿處實測尺寸誤差，如圖3所示。

圖3 測量成果誤差分析

通過分析可知，第3單元三維尺寸誤差相對較大，第4單元三維尺寸誤差相對最小，可見單元內(nèi)三維尺寸相互間有一定影響。

4 地面拼裝測量技術(shù)

（a）地面拼裝前，對進場鋼構(gòu)件進行驗收，并在構(gòu)件上做好相應的安裝標高及位置線。

（b）鋼結(jié)構(gòu)連廊在地面拼裝時，每個接口位置處設(shè)拼裝臺。為了保證拼裝精度，在現(xiàn)場利用16#槽鋼制作拼裝臺，拼裝臺上放不同厚度的鋼板以保證連廊的起拱值。拼裝臺用水準儀控制標高，要保證構(gòu)件穩(wěn)定，在拼裝期間不發(fā)生變形。

（c）鋼結(jié)構(gòu)連廊按三維實測數(shù)據(jù)拼裝，采用先栓后焊的方式形成整體。各主梁軸距、跨距、高差均為現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)（圖4）。

（d）鋼結(jié)構(gòu)連體層在地面拼裝和焊接過程中，配備了高水平的測量人員監(jiān)控鋼結(jié)構(gòu)連廊的變形情況，尤其是焊接前與焊接后預起拱的變化，發(fā)現(xiàn)異常及時查找原因并采取有效措施進行調(diào)整。

圖4 連廊拼裝示意

5 提升過程監(jiān)測

在提升過程中配合水準儀、經(jīng)緯儀嚴密監(jiān)測各提升點的標高及位移，同時做好階段性靜態(tài)觀察。在塔樓內(nèi)利用經(jīng)緯儀以20 m為一個高差監(jiān)測點，對控制系統(tǒng)的動態(tài)檢測值進行檢查。當發(fā)現(xiàn)不同步時，通過計算機控制系統(tǒng)及時進行調(diào)整。如誤差超過規(guī)范要求，則需要進行實時糾偏。

糾偏通過計算機微調(diào)進行。在微調(diào)開始前，將計算機同步控制系統(tǒng)由自動模式切換成手動模式。對整個鋼結(jié)構(gòu)連廊提升系統(tǒng)各個吊點上的液壓提升器進行同步微調(diào)，或者對單臺液壓提升器進行微調(diào)。微調(diào)精度可達到毫米級，以滿足鋼結(jié)構(gòu)連廊的安裝精度要求。當微調(diào)至高差小于10 mm之后，則繼續(xù)提升作業(yè)，直至下一監(jiān)測點。

提升到位后，鎖定液壓提升器進行水平方向的調(diào)整并臨時固定，合攏按20/21線→19/23線的順序進行，以利于消除水平誤差。在高度方向先合攏下層結(jié)構(gòu)，通過點動裝置微調(diào)合攏上層結(jié)構(gòu)。對個別水平或高差較大的接口，可切除臨時系桿微調(diào)至連廊合攏[4]。

6 厚板焊接尺寸控制

本工程連廊所用H型鋼截面大、鋼板厚、焊接時多道施焊。在現(xiàn)場焊接作業(yè)前，焊工應提前了解構(gòu)件的安裝誤差，適當?shù)乩煤附幼冃蜗糠职惭b誤差。為避免焊接完成后變形過大，在焊接作業(yè)過程中，應對焊接結(jié)構(gòu)進行同步監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)變形超標，應及時調(diào)整焊接順序或焊接速度，以保證最終鋼結(jié)構(gòu)連廊的焊接質(zhì)量。

7 結(jié)語

上海金虹橋國際中心工程鋼結(jié)構(gòu)連廊自2011年1月25日進行方案設(shè)計，于2011年11月13日開始第1單元地面拼裝，2012年2月20日第4單元合攏完成，歷時75 d。平均18 d完成1 個單元的拼裝、提升、合攏過程，各單元均為一次提升成功。

根據(jù)高層鋼結(jié)構(gòu)連廊的提升技術(shù)路線，我們通過三元測量閉合系統(tǒng)，以塔樓牛腿實測結(jié)果為依據(jù)，有效地控制了連廊多牛腿對口誤差，同時克服了厚板焊接收縮影響，確保了連廊鋼結(jié)構(gòu)高空合攏的順利進行。