大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋蓋工程施工測(cè)量技術(shù)

劉玉會(huì)

摘 要：利用全站儀的三維坐標(biāo)放樣功能，對(duì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋蓋工程施工進(jìn)行放樣和施工控制。放樣精度滿足鋼結(jié)構(gòu)工程施工技術(shù)要求，方便而快捷的測(cè)量方法，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工程施工具有重要的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)工程 施工測(cè)量 施工控制網(wǎng) 三維坐標(biāo)法

中圖分類號(hào)：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）07（a）-0000-00

濟(jì)南市自行車比賽館鋼結(jié)構(gòu)工程，采用管桁架結(jié)構(gòu)形式，長(zhǎng)軸為134.6 m，短軸為101 m，最高點(diǎn)離地面高度為36.1 m，鋼結(jié)構(gòu)由32榀徑向桁架和5道環(huán)向桁架組成，徑向桁架以不同的曲率匯交于屋頂中心。徑向桁架下端部分由四肢管桁架變?yōu)閮砷癡”字形單片桁架。

本項(xiàng)目的所有的管桁架結(jié)構(gòu)，均為空間曲面結(jié)構(gòu)，為了確保鋼結(jié)構(gòu)工程各鑄鋼支座、鑄鋼節(jié)點(diǎn)、V字柱、鋼柱及徑向桁架和環(huán)向桁架的精確定位，使各桁架的線型正確與完美。并確保鋼結(jié)構(gòu)工程各構(gòu)件的位置正確，受力合理、線型優(yōu)美、滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，同時(shí)，確保其結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定。以利于濟(jì)南自行車館屋頂鋼結(jié)構(gòu)工程的順利施工和正常運(yùn)行。必須進(jìn)行詳細(xì)施工測(cè)量監(jiān)控工作。

1 高精度施工控制網(wǎng)的建立

本工程為滿堂腳手架施工，施工放樣時(shí)障礙物太多，通視非常困難，給測(cè)量放樣帶來(lái)了很多不便。因此，在鋼結(jié)構(gòu)工程施工前要先建立施工控制網(wǎng)，在建筑物周圍的空地上，布置7個(gè)控制點(diǎn)，形成閉合導(dǎo)線網(wǎng)，如圖1所示。

通過(guò)觀測(cè)及平差計(jì)算：角度閉合差為 -37"，導(dǎo)線閉合差為mm，mm

導(dǎo)線全長(zhǎng)閉合差為：1/20萬(wàn)，完全滿足施工放樣的要求。

高程控制基準(zhǔn)是布設(shè)一條二等水準(zhǔn)精度的首級(jí)高程控制網(wǎng)，其主要技術(shù)要求，每千米高差全中誤差2 mm。在使用期間，對(duì)各控制點(diǎn)位定期進(jìn)行穩(wěn)定監(jiān)測(cè)，并以首級(jí)控制網(wǎng)成果為基準(zhǔn)完成各細(xì)部的空間定位工作。

2 柱腳預(yù)埋件的安裝定位測(cè)量

柱腳預(yù)埋件的放樣：由于柱腳預(yù)埋件的中心是被挖空，無(wú)法進(jìn)行實(shí)際放樣。因此，在柱腳預(yù)埋件放樣時(shí)，是通過(guò)放樣預(yù)埋鋼板四個(gè)邊的中心點(diǎn)，如圖2下圖所示。

根據(jù)結(jié)構(gòu)平面測(cè)量控制線，將柱腳預(yù)埋件安裝定位。然后通過(guò)坐標(biāo)放樣，對(duì)柱腳預(yù)埋件進(jìn)行微調(diào)，使柱腳預(yù)埋件精確定位，并固定在立柱的支撐鋼筋上，當(dāng)立柱的混凝土澆筑至柱腳預(yù)埋件鋼板時(shí)，再用全站儀進(jìn)行復(fù)測(cè)，并用水準(zhǔn)儀進(jìn)行標(biāo)高校核，通過(guò)歸化放樣，確保其平面位置及高程的精度。將每個(gè)預(yù)埋件的偏差嚴(yán)格控制在±2 mm之內(nèi)，將軸線間偏差嚴(yán)格控制在±4 mm之內(nèi)。并在埋件板上樣沖標(biāo)記埋件中心線，做鋼柱、鑄鋼件安裝基準(zhǔn)。

3 鑄鋼支座安裝定位測(cè)量

首先在柱腳預(yù)埋件的鋼板上放樣出鑄鋼支座的基準(zhǔn)線，如圖2下圖所示。

鑄鋼支座每套由四個(gè)部件組成，為萬(wàn)向可轉(zhuǎn)動(dòng)體系，安裝在標(biāo)高為±0.000米，沿徑向向外傾斜15°的預(yù)埋件上。安裝質(zhì)量和精度直接影響到整個(gè)屋蓋體系的安裝精度。安裝時(shí)的放樣控制要點(diǎn)如下：

（1）首先用全站儀在預(yù)埋件上放出鑄鋼支座中心控制點(diǎn)和控制軸線，根據(jù)控制軸線放出控制邊線并焊接定位板。同時(shí)，沿徑向放樣出15°的向外傾斜的斜面。以便于鑄鋼支座的精確安裝定位。（2）將組成為一個(gè)整體的鑄鋼支座，如圖2上圖所示。用50噸汽車吊吊裝就位，通過(guò)定位板精確調(diào)整鑄鋼底座位置后與預(yù)埋件點(diǎn)焊定位。（3）通過(guò)測(cè)量四個(gè)鋼柱套的坐標(biāo)，來(lái)復(fù)核鑄鋼支座的定位精度，然后用千斤頂通過(guò)微調(diào)，使鑄鋼支座精確定位。

鑄鋼件安裝前，復(fù)核埋件基準(zhǔn)線，統(tǒng)一定位好埋件方向。鑄鋼件安裝時(shí)，靠千斤頂來(lái)調(diào)整鑄鋼件，使鑄鋼件、埋件基準(zhǔn)線重合。

4 V字柱安裝

V字柱由兩根長(zhǎng)度為6～10 m，規(guī)格為Φ351×12的鋼管相貫連接而成，每組重量30噸。下端與鑄鋼支座插接后焊接連接，上端與Φ450×16環(huán)梁相貫焊接。安裝時(shí)需要在傾斜狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)空中定位，安裝工藝要點(diǎn)如下：（1）在地面定型胎具上組對(duì)V字柱，用套模檢查相貫口，焊接相貫焊縫。（2）精確測(cè)定定位控制點(diǎn)并做好控制標(biāo)記。施工的要點(diǎn)是：V字柱的加工及組裝的精度要高，四根鋼管的角度、高程、距離等與鑄鋼支座結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同。其精度要滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。并且要便于安裝施工。如圖3上部分所示。

安裝完成后，要復(fù)核V字形鋼柱的位置、傾斜角度及高程，同時(shí)檢查鋼柱頂部的相貫線口的位置和尺寸，其安裝精度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。這是HHJA環(huán)梁系統(tǒng)安裝的基礎(chǔ)。由于ZZ控制點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)是各鋼柱中心點(diǎn)的坐標(biāo)，在各V字形鋼柱上是一個(gè)空間點(diǎn)，無(wú)法置立棱鏡，因此在施工過(guò)程中，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)和放樣。此時(shí)，我們將在其控制點(diǎn)所在的鋼管無(wú)柱橫截面上設(shè)置一片鋼板，然后在鋼板或鋼筋上確定其控制點(diǎn)的位置，并做出明顯和標(biāo)記，在此點(diǎn)上安置小棱鏡，通過(guò)測(cè)量其坐標(biāo)，使其精確定位，確保V字形鋼柱的安裝精度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

5 鋼桁架梁安裝

5.1 鋼桁架梁的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換

鋼桁架梁的安裝放樣，仍采用極坐標(biāo)法，鋼桁架梁控制點(diǎn)直角坐標(biāo)設(shè)計(jì)單位已經(jīng)在圖紙中給出，但是設(shè)計(jì)單位給出的直角坐標(biāo)是以1-1軸為縱軸，1-3軸為橫軸的施工坐標(biāo)系統(tǒng)。因此在進(jìn)行直角坐標(biāo)放樣時(shí)一定要將其坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為濟(jì)南市坐標(biāo)系統(tǒng)，這樣才能在施工控制網(wǎng)點(diǎn)上利用坐標(biāo)進(jìn)行直接放樣。

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算公式如下。

通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，可以將設(shè)計(jì)單位給出的直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成施工控制網(wǎng)坐標(biāo)下的坐標(biāo)，然后在施工控制點(diǎn)上利用直角坐標(biāo)進(jìn)行鋼桁架梁控制點(diǎn)的放樣。

5.2 鋼桁架梁的施工放樣

考慮HHJA和鋼柱之間復(fù)雜的相貫線節(jié)點(diǎn)，為方便調(diào)整節(jié)點(diǎn)精度，施工中應(yīng)采用高空散拼、逐圈逐段控制的方法保證了巨型環(huán)梁的精確就位。

將每一圈環(huán)形鋼管通過(guò)加工和現(xiàn)場(chǎng)組拼分解為33個(gè)單元，單元長(zhǎng)度從8～13 m，對(duì)接口位置避開(kāi)節(jié)點(diǎn)區(qū)。并計(jì)算每一單元環(huán)形鋼管接口中心的坐標(biāo)，并對(duì)接口中心點(diǎn)進(jìn)行空中放樣。由于圖紙上給出的各節(jié)點(diǎn)及控制點(diǎn)的坐標(biāo)是鋼管中心的坐標(biāo)，此點(diǎn)是一個(gè)空間點(diǎn)無(wú)法置立測(cè)量棱鏡，在實(shí)際的施工放樣時(shí)，可能也無(wú)法看到此點(diǎn)。因此，實(shí)際施工放樣時(shí)，要將此控制點(diǎn)通過(guò)一鋼板引測(cè)到便于觀測(cè)的位置。為了便于環(huán)形鋼管施工對(duì)接，在施工放樣時(shí)，采用測(cè)量環(huán)形鋼管的上緣線或下緣線，在上緣線上設(shè)置棱鏡或在下緣線上設(shè)置反射片，通過(guò)測(cè)量棱鏡或反射片的坐標(biāo)，來(lái)確定每一單元環(huán)形鋼管的位置。由于每一單元環(huán)形鋼管的上緣線、中心線和下緣線是位于同一個(gè)豎直面內(nèi)，其每一個(gè)豎直面上三個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)是相同的。如圖4所示。上緣點(diǎn)、中心點(diǎn)、下緣點(diǎn)的平面坐標(biāo)是相同，通過(guò)控制上緣點(diǎn)或下緣點(diǎn)的平面位置，從而達(dá)到控制每一單元環(huán)形鋼管的平面位置。其高程可以利用水準(zhǔn)儀通過(guò)觀測(cè)上緣點(diǎn)或下緣點(diǎn)的高程，來(lái)確定其高程位置，通過(guò)控制點(diǎn)的平面和高程控制，來(lái)精確放樣各控制點(diǎn)的空間位置，從而精確定位每一單元環(huán)形鋼管的空間位置。

在施工過(guò)程中，實(shí)際的施工放樣是先臨時(shí)放樣到滿堂腳手架上或安裝支架上，并臨時(shí)的固定。同時(shí)在滿堂腳手架上放樣出環(huán)形鋼管的位置，以便環(huán)形鋼管安裝上，粗略就位。就位后，根據(jù)環(huán)形鋼管接口的坐標(biāo)（上、下緣控制點(diǎn)的坐標(biāo)），并通過(guò)微調(diào)，使環(huán)形鋼管精確就位。由于現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有合適的混凝土地面可供放樣，加上高精度調(diào)位所參照的基準(zhǔn)點(diǎn)必須直觀且應(yīng)最接近預(yù)埋件，所以必須充分利用勁性構(gòu)架這一穩(wěn)定支撐，在勁性構(gòu)架上焊接臨時(shí)小鋼平臺(tái)#帶可調(diào)螺桿裝置，將算得的標(biāo)高精確找平至小鋼平臺(tái)上，并通過(guò)可調(diào)螺桿的上下移動(dòng)達(dá)到標(biāo)高要求，

6 結(jié)語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)工程安裝定位測(cè)量，是一項(xiàng)精細(xì)而復(fù)雜的工作，需要認(rèn)真計(jì)算多次復(fù)核，才能保證其放樣的空間位置滿足設(shè)計(jì)要求。首先保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，實(shí)際放樣時(shí)要反復(fù)測(cè)量校核，確保每一個(gè)控制點(diǎn)精度要滿足計(jì)算及規(guī)范要求中。同時(shí)，各工種要相互配合，復(fù)測(cè)完成后要及時(shí)調(diào)整，確保各構(gòu)件的精確定位。通過(guò)全站儀三維坐標(biāo)的空間定位技術(shù)，不僅保證了鋼結(jié)構(gòu)工程的平面益，同時(shí)還保證了鋼結(jié)構(gòu)工程的高程精度，方便而快捷的三維坐標(biāo)空間定位測(cè)量方法，對(duì)放樣和指導(dǎo)其它鋼結(jié)構(gòu)工程施工具有重要的指導(dǎo)意義。

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