高層鋼結(jié)構(gòu)框架柱垂直度控制方法

張林濤，張亞飛

（中億豐建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 蘇州 215152）

1 工程概況

粵商大廈工程位于云南省昆明市官渡區(qū)紅河谷小區(qū)與銀海森林小區(qū)之間。本工程由1幢塔樓和裙房組成（最高約82.5 m）（圖1），總建筑面積約38 662㎡，其中地下部分建筑面積約12 062㎡，地上部分建筑面積約26 600㎡。結(jié)構(gòu)形式為22層支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，鋼柱底標(biāo)高-5.90 m，鋼柱頂標(biāo)高82.5 m?？傆娩摿考s2 700余t。本工程的質(zhì)量控制重點(diǎn)為鋼柱垂直度及主體結(jié)構(gòu)整體垂直度。

圖1 粵商大廈整體效果

鋼柱的主要為焊接箱型柱（圖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， 鋼梁為焊接H型鋼，截面為750 mm×300 mm×14 mm×25,600 mm×300 mm×12 mm×22,500 mm×300 mm×12 mm×20 mm 等，柱間支撐為 200 mm×200 mm×6 mm方鋼管，樓梯為150 mm×150 mm熱軋H型鋼。

2 施工控制重點(diǎn)難點(diǎn)分析

（1）本工程的西南側(cè)為銀海森林小區(qū)，東側(cè)為紅河谷小區(qū)，北面為官渡區(qū)主干道日新路，整個塔樓距離現(xiàn)場四周圍墻僅有6 m左右，場地極為狹小，周圍的建筑物均為6～7層，高度約24 m左右，并無高層的建筑物可以供測量架設(shè)儀器使用，單節(jié)鋼柱的垂直度質(zhì)量是本工程控制的難點(diǎn)。

圖2 塔樓鋼柱布置

（2）由于塔吊起重量較小，鋼柱截面及板厚較大，鋼柱需要多次分段進(jìn)行安裝。鋼柱安裝段數(shù)越多安裝過程中也越容易產(chǎn)生累積誤差，因此鋼柱整體垂直度的控制是關(guān)鍵。

3 鋼柱垂直度控制方案

3.1 測量方案選擇

根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，提出了兩種實(shí)施方案，即2臺經(jīng)緯儀校正法、全站儀校正法。方案比較分析見表1。

圖3 裙房鋼柱布置

表1 方案對比

通過對比分析，認(rèn)為最佳方案為第二種，即采用全站儀校正法。

3.2 方案介紹

全站儀校正法的基本思路為：采用全站儀進(jìn)行空間點(diǎn)的三維坐標(biāo)定位，形成整個空間三維坐標(biāo)系，在工地周圍建筑物屋頂選擇一個至高測量點(diǎn)，將坐標(biāo)點(diǎn)引至屋頂，在平面布置圖中將所有鋼柱中心坐標(biāo)標(biāo)識出來，待鋼柱吊裝完成后，根據(jù)軸線位置來校正鋼柱。

4 測量過程

4.1 前期技術(shù)工作

在鋼柱校正前期的準(zhǔn)備階段，項(xiàng)目部技術(shù)人員組織測量人員認(rèn)真分析圖紙，建立適用本工程的建筑物坐標(biāo)系，收集各鋼柱的中心坐標(biāo)、每節(jié)鋼柱柱頂標(biāo)高、鋼柱編號、截面大小及定位角度等相關(guān)信息，考慮鋼柱變截面等因素對坐標(biāo)的影響等并建立數(shù)據(jù)庫，按照鋼柱分段所有的鋼柱中心坐標(biāo)在平面中進(jìn)行標(biāo)識。

4.2 測量點(diǎn)的選擇

由于施工現(xiàn)場周圍并無高層建筑物可供測量使用，設(shè)置一個測量點(diǎn)無法完成所有鋼柱校正工作，項(xiàng)目部設(shè)置2個測量點(diǎn)，根據(jù)建筑物高度，15層以下將測量點(diǎn)設(shè)置在東側(cè)紅河谷小區(qū)屋頂。紅河谷小區(qū)屋頂高度約24 m，可滿足15層以下鋼柱校正工作，15層以上將測量點(diǎn)設(shè)置在對面航空小區(qū)屋頂，航空小區(qū)屋頂約50 m左右，可滿足15層以上校正工作。

4.3 標(biāo)高的復(fù)核

鋼柱校正工作前期，根據(jù)鋼柱的分段，準(zhǔn)確計(jì)算出每節(jié)鋼柱的柱頂標(biāo)高，利用全站儀校正鋼柱時儀器讀數(shù)的Z值與鋼柱頂理論標(biāo)高基本重合，考慮制作誤差，將標(biāo)高的偏差控制在3 mm以內(nèi)，采用傳統(tǒng)的鋼卷尺丈量的方法以及水準(zhǔn)儀測量的方法進(jìn)行復(fù)核，塔樓±0.000以上5層以下控制標(biāo)高的引測采用鋼尺丈量的方法，鋼尺須檢驗(yàn)。在塔樓一層將±0.000標(biāo)高點(diǎn)引至每根鋼柱上，每節(jié)鋼柱校正完成后，5層以下采用鋼卷尺進(jìn)行丈量來復(fù)合鋼柱的標(biāo)高是否準(zhǔn)確?？紤]刀鋼卷尺的累計(jì)誤差，5層以上在每節(jié)鋼柱分段點(diǎn)層即7層、9層、12層、15層、18層、21層，屋面設(shè)置測量平臺，利用水準(zhǔn)儀對鋼柱頂標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核。

4.4 測量注意事項(xiàng)

鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目部技術(shù)人員會同總包人員在塔樓四個角設(shè)置沉降觀測點(diǎn)，測量人員定期對四角沉降情況進(jìn)行監(jiān)測，并邀請有資質(zhì)的第三方進(jìn)行沉降觀測，出具檢測報(bào)告，對于不均勻沉降，根據(jù)沉降觀測數(shù)據(jù)，分析鋼柱頂中心坐標(biāo)的變化，在下節(jié)鋼柱校正時做出調(diào)整。

鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目部技術(shù)人員及時分析每一個單元安裝過程中鋼柱頂部軸線偏移的量和數(shù)據(jù)，通過這些偏移方向和偏移量的分析，得出偏移產(chǎn)生的原因，分析的結(jié)果有利于調(diào)整和修正上一節(jié)鋼柱。

4.5 測量成果的記錄

測量人員在安裝校正單節(jié)鋼柱時，做到鋼柱柱頂?shù)闹行娜緝x讀數(shù)與設(shè)計(jì)理論坐標(biāo)重合，鋼柱的垂直度根據(jù)柱底中心的偏移設(shè)計(jì)坐標(biāo)確定，校正鋼柱時將每個鋼柱坐標(biāo)偏差值降到最小為止，每校正一根柱子將全站儀讀數(shù)記錄下來，全部校正完成后將數(shù)據(jù)整理匯總。

4.6 主體結(jié)構(gòu)整體垂直度復(fù)核

在高層的鋼框架結(jié)構(gòu)安裝過程中，鋼柱垂直度質(zhì)量的控制十分關(guān)鍵，這其中包含單節(jié)鋼柱垂直度及建筑物整體垂直度兩個方面，單節(jié)鋼柱的垂直度控制是整體垂直度控制的前提條件，而只有單節(jié)鋼柱垂直度控制到位了，整體的垂直度才能得到保證。主體結(jié)構(gòu)整體垂直度是施工質(zhì)量的最終體現(xiàn)，它必須通過各節(jié)鋼柱安裝過程中的嚴(yán)格控制來實(shí)現(xiàn)，待鋼柱安裝完若干節(jié)后，整體垂直度的復(fù)核尤為重要，待3節(jié)鋼柱安裝完成后，項(xiàng)目部對3節(jié)鋼柱整體垂直度進(jìn)行自檢，自檢合格后，邀請監(jiān)理單位、總包單位利用傳統(tǒng)方法進(jìn)行復(fù)核，這樣每三節(jié)柱復(fù)核一次，可整體完成后再復(fù)核一次，可確保主體結(jié)構(gòu)整體垂直度在允許偏差范圍之內(nèi)。

5 結(jié)語

經(jīng)過8個多月的奮戰(zhàn)，粵商大廈項(xiàng)目主體封頂，該項(xiàng)目的順利實(shí)施不僅取得了可觀的經(jīng)濟(jì)和社會效益，而且也為以后類似工程的實(shí)施提供了借鑒。