高层钢结构斜柱子安装测量工法正文

1、高层钢结构斜柱子安装测量工法中建三局第一建设工程有限责任公司钟新国 罗祖龙1.前言随着建筑市场的发展以及建筑水平的提高，高层和超高层钢结构建筑逐步增多。在钢结构工程安装过程中，施工测量是一项专业性较强又非常重要的工程，测量精度的高低直接影响到工程质量的好坏，测量效率的高低又直接影响到工程进度的快慢，因此安装测量技术的高低是衡量钢结构工程施工水平的一项重要指标，而斜钢柱的轴位的控制又是高层钢结构结构施工测量的重点和难点。2.特点传统的钢柱垂直度控制方法是先在施工操作面上放样出柱网的纵横轴线，再利用两台经纬仪从两个相互垂直的方向对一根钢柱进行测量控制，这种方法投入测量人员多，一测量小组需要两台经纬

2、，结果反馈到钢柱校正操作人员的时间长，经纬仪架设位置限制较多在高层测量时有时候需要把仪器架设在危险的临边作业，为了避免在钢筋桁架楼承板上架设仪器使仪器发生倾斜，影响测量精度，以及多次架设经纬仪需要搭设大量临时的操作平台，而选用全站仪进行构件三维坐标测量。本工法所采用的施工测量方法，是充分利用全站仪的全方位测量性能，测量钢柱立面某些特定点的三维坐标，精确的计算出钢柱的中心偏移量及钢柱的扭转偏差值，同时可以得出钢柱的标高偏差值。因此利用本工法进行钢柱的垂直度控制测量，可以缩短施工前的轴线放样的时间，及轴线与标高可同步进行，减少测量工作的量；为了防止仪器在施工面上受到震动影响及仪器平整度，影响测量精

3、度，特制作一个防震动及可拆卸式测量平台，提高测量精度，提高钢柱的安装质量。3.适用范围高层钢结构斜柱子安装测量工法适用于所有柱子安装的定位控制测量及质量检测验收，特别是许多非水平、非垂直的特异构件安装过程中的施工测量及质量验收。4.工艺原理高层钢结构斜柱子安装测量工法的工艺原理是：由于钢柱安装轴线定位校正时，钢柱顶端不方便安设全站仪的反射棱镜，为此可在柱顶边缘特征点粘贴反射片，快速测量钢柱顶端特征点的三维坐标；在施工测量前的准备阶段，应认真分析图纸，建立合适实用的建筑物坐标系，并采用CAD将各柱子的特征点坐标放样，在测量时，将测量值与设计的三维坐标放样值做对比，计算出钢柱中心偏移量和钢柱的扭转

4、偏差值及标高值，并把测量信息快速传递给施工人员作为调整方向及偏差值的依据。所得标高值与设计标高做对比，如超过规范规定的范围，可通知加工厂对下节柱子进行调整。5施工工艺流程及操作要点5.1高层钢结构斜柱子安装测量工法流程钢柱特征点坐标放样熟悉图纸控制测量测量特征点坐标仪器设站平面及高程控制点竖向传递现场勘察控制点架置测量平台信息及时传递给操作人员钢柱安装校正后，再一次观测循环5.2高层钢结构斜柱子垂直度控制测量方法5.2.1熟悉图纸，了解图纸各特征点的关系。5.2.2钢柱定位坐标放样：放样的基本内容包括钢柱编号、钢柱特征点坐标、截面形状、截面大小及定位角度等描述钢柱外部形状及空间位置的相关信息。

5、1、钢柱偏移量是根据放样坐标与实测坐标之差来确定的。在放样时，需要把各个钢柱的轴线位置及界面尺寸都再CAD中绘制出来，再通过加载坐标放样工具将各特征点坐标放样出来，如图-1图-12、钢柱中心偏移量及钢柱的扭转偏差值计算：钢柱中心偏移量是钢柱中心理论值与钢柱中心间接观测值之差；钢柱的扭转偏差值是观测标志点的理论值与观测标志点的实测值之差。5.2.3施工测量平面及高程控制网的建立：首级平面与高程控制网的建立方法及精度等级与其他类似工程一致，并按要求编制测量方案，为了方便全站仪测量点的三维坐标，要求平面控制点与高程控制点布置在同一位置上。采用激光垂准仪进行竖向平面控制点传递，当操作层到地面控制点的高

6、度大于70m时，依据规范应把地面控制点向上传递，作为上部平面控制点传递的依据，其方法如下条所述。1、平面控制点竖向传递1）平面控制点竖向传递的流程如图-2所示激光垂准仪竖向传递控制点测量传递点之间的距离并与理论值比较自由网平差归化改正后作为控制点测量合格不合格图-2:平面控制点竖向传递的工艺流程2）用激光垂准仪竖向传递水平控制点轴线是高层钢结构安装的生命线，轴线放样精度的高低将直接影响钢柱安装的整体垂直度及构件安装速度。高层施工测量依据，根据规范的要求，应从地面控制网引投到施工层，不得使用下一节楼层的定位轴线。从工程测量的角度而言，建筑物的整体垂直度的控制主要通过内控、外控或内外控结合的方法来

7、进行的。高层结构竖向传递一般都采用内控法，投点仪器选用激光垂准仪。在需要传递控制点的施工层预留孔处水平固定一块有机玻璃板做成的光靶，在控制点上架设天顶准直仪，慢慢旋转激光垂准仪在（0、90、180、270），将四个点连线将得到的一交点，交点即为该控制点的传递点。传递过程如图-3所示。所有控制点传递完成后，则形成该楼层轴线控制网。投递轴线点激光接收靶控制点激光铅直仪 夜间投测控制点 控制点 进行控制点闭合平差图-3由于日光照射不均匀及白天施工高峰期，高层钢结构会生产较大的垂直度变化，为了减少日光对水平控制点传递的影响，向上传递控制点的作业时间应选择夜间进行。2、测量传递点之间的距离并与理论值比较

8、1）对传递到施工层的控制点组成的控制网进行角度、距离测量。距离用全站仪或钢尺精密丈量四测回，各测回之间较差2mm，与理论值之差S不宜超过3mm；角度观测用J2级仪器测量需六测回，必须满足工程测量规范对四等网测角的规定：角度与理论值之差|应小于0.0025S3/S1S2（式中：S3为两目标点之间的距离，S1、S2为测站点到两目标点之间的距离，以米为单位）。若角度偏差和距离偏差S超出规范要求，则必须重新竖向投测平面控制点。只有当、S符合要求后，方可进行平差。全站仪的普及，使得测距比测角方便快速，人为因素对测量精度的影响较小，2）秩亏自由网平差由于投点存在误差，因此测量的角度和边长与已知值存在一定的

9、差异，需进行平差处理，以提高控制点的精度。由于每个点都可能存在投点误差，平差时无起始数据，因此采用秩亏自由网平差。无起始数据的自由网能较方便地找出它的GT阵，因此用假观测值法解法有利，测边网的无起始数据的自由网平差的数学模型及计算过程如下：式中，n为观测值个数，m为未知数个数。坐标近似值采取底层控制点的已知坐标，在自由网平差时保持了这些点的重心坐标保持不变。实际平差时获得的各点精度均较高，从而保障了施工测量放样的精度，以此作为本楼层细部平面放线的依据。3、标高的向上传递标高的传递采用挂钢尺法，在施测的过程中必须施加标准拉力，且应进行温度尺长改正。另一种方法是在底层的一个平面控制点上架设好全站仪

10、，先精确测定仪器横轴的标高，在仪器的正上方设置棱镜或反射片，然后转动全站仪望远镜到垂直状态，测量两点间的距离，通过计算求得棱镜标高，再把棱镜高和传递到钢柱上。标高向上传递均应单独进行两次，两次测量较差H不宜大于2mm,取平均值作为最后结果。标高传递上来后设置临时水准点，作为该楼层上一节点钢结构安装标高控制的依据。传递过程如图-4、图-5所示，全站仪引测标高基准点的方法如下：在0.000m层的砼楼面架设全站仪，通过气温、气压计测量气温、气压，对全站仪进行气象改正设置。全站仪后视核每隔50m中转一次的核心筒墙面+1.000m标高基准线，测得仪器高度值。对仪器内Z向坐标进行设置，包括反射棱镜的常数设

11、置。全站仪望远镜垂直向上，顺着激光控制点的预留洞口垂直往上测量距离，顶部反射片放在钢平台或液压顶升模板体系及需要测量标高的楼层，反射片向下对准全站仪。现场实际操作示意如图-4： 图-4标高引测到施工层后，用水准仪在核心筒或钢柱上放样出统一的控制线，作为测量Z轴的依据，水准仪只能架设在固定钢柱上的仪器托架上。标高的传递同样不得从下层楼层丈量上来，以防止积累误差。图-5全站仪传递标高传递示意5.2.4钢柱垂直度校正实时测量过程1、钢柱垂直度校正实时测量流程图-6所示：图-6：钢柱垂直校正实时测量流程图仪器架设、获取仪器三维坐标并定向实时测量，获取测量点的三维坐标记录钢柱测量点实际坐标钢柱中心理论坐

12、标与实际坐标对比偏差分析是否满足精度保存测量数据、完成本节钢柱校正否是钢柱调整校正2、安置全站仪、设置测站三维坐标并定向在操作层上进行钢柱垂直度校正实时测量时，测站点尽可能选用从下方传递上来的控制点，仪器的标高可采用全站仪的三角测距原理：将全站仪架设到控制点上，对中整平后，将反射片置于高程控制点上，垂直放置，用底部十字丝中丝对准引测在核心筒上的控制点上的反射片，将仪器内部高程参数设置为零，进行测设。假设测设出数据为A，即仪器高与高程控制点高差为A，输入仪器高即为核心筒控制点上的标高值加A，然后再将反射片放置在轴线控制点上，用全站仪测设，所得高程即控制点高程。在测站设置时，将其高程值输入其中。3

13、、仪器设置好后，就可以进行钢柱垂直度校正测量，测量数据是钢柱校正方向、调整偏差量及钢柱标高控制的依据；现场测量过程如图-7。图-7对于每一根钢柱，都是依据已经制订好的测量方案进行测量，在钢柱吊装前先在确定好的位置测量标志，在测量表示点上粘贴反射片，钢柱初步固定后，对测量标志点进行测量，因此可以依据测量坐标放样的数据计算出中心偏移与扭转偏差的大小及方向等信息。4、信息及时传递给操作人员:把上述信息传递到操作人员，指导其施工，传递信息可借助对讲机等工具。5、钢柱垂直度的校正是一个逐步逼近过程，可能需多次测量、校正、测量、校正的重复过程，其垂直度才能合格。6材料与设备6.1本工法只控制构件的三维坐标

14、，没有形成最终产品的材料。6.2施工机具测量工作一般由一个小组协同完成，以一个工作小组为例，需要下表所示的机具。施工机具一览表序号名称及规格单位数量1全站仪套12计算机台13对讲机对245米钢卷尺把25红蓝铅笔只若干6工具包个17铁锤把18红油漆桶19排笔把110钢钉盒若干11反射片张1012水准仪台113激光垂准仪台17.质量控制71质量标准对施工测量的结果，用现行有效的国家规范和行业标准进行验收，常用规范和标准如下：工程测量规范GB50026-93钢结构结构质量验收规范 GB502052001高层民用建筑结构技术规程JGJ99-98钢结构工程施工质量验收规范GB50205-200172检验

15、办法利用全站仪、水准仪、钢尺等测量工具对结果进行实测实量，依据规范、标准的要求，计算出理论值与实测值的较差。73质量保证措施731必须严格按规范要求操作，并认真执行现场方案及规范所要求的各项测量技术、验收程序。732为防止视线过长，目标模糊、晃动等影响，当土建施工到一定高度时（一般70米左右），把基准控制点向上转置，严禁逐层传递。733每一道测量工序完成后，必须按三级验收制度执行，自检合格后方可上报监理工程师复验，合格鉴认后方可进入下道工序施工。734班组施测前，做好技术交底工作，技术主管对整理的测量成果必须进行会审，并做好上记录、施工日志。735测量放线前后，及时对测量仪器进行检验，确保仪器

16、在状态良好的情况下运行。736工程中所有距离丈量所使用的钢尺或全站仪，其尺长必须以同一把钢尺作为比较，最好用同一制造厂的同一批产品，并在同一计量所检定。8.安全措施施工测量工作贯穿钢结构安装施工的全过程，测量人员除了避免自身伤害外，还应避免测量仪器的伤害。测量施工人员除注意一般施工人员所需注意的安全隐患外，还需要注意下列情况：8.1使用塔尺、花杆、长杆棱镜等金属工具应有防触电警示标记。8.2测量人员在钢梁、洞口边等临边地点作业时，应有可靠的安全防护设施。8.3加强对测量人员的安全教育，测量人员必须穿防滑绝缘胶鞋施工。8.4当在隐蔽的角落测量时，应有专人进行安全看护。8.5测量员不能离开仪器，嬉

17、戏打闹，禁止闲杂人员围观、碰触仪器。8.6携带仪器不可行走在建筑物边缘和攀爬架管等。8.7测量人员不可以用望远镜直接对准太阳，在测量时不能用眼睛从前方观看望远镜。9.环保措施9.1通过事前查阅图纸制作出一个符合每一结构层使用的测量平台，可实现一次制作，多次使用。9.2在每层测量完毕后，可将反射片回收利用。9.3在使用仪器时，不允许闲杂人等玩弄仪器，或者对着激光点观望，避免伤害到人，对此做好交底工作。10.效益分析101经济效益分析与传统的钢柱垂直施工测量方法相比较，本工法在经济效益方面有下面几方面的不同：1、传统方法是平面施测与高程施测分开完成，而本工法可以使用全站仪进行平面施测与高程施测同时

18、完成，省去了使用水准仪测量标高的时间，节约测量时间三分之一；2、传统的方法在钢柱垂直度控制时需要两个测量小组同时进行，而本工法只用一个测量小组就可单独完成，节约测量成本投入三分之一。因此本工法与传统方法比较，测量效率高一倍，成本减少一半。102社会效益本工法施工时可以减少钢柱垂直度校正的时间，减少测量人员及测量仪器的投入加快整个钢结构安装的进度,为工程的按时竣工提供可靠的技术保证,从而提高人们办公、生活的质量,为整个社会经济发展多作贡献。测量过程代替放样过程,测量精度提高，减少了测量误差，提高了钢结构以及建筑物的质量等级。本工法若能得到推广，必将提高高层钢结构的安装测量水平，为行业的进步做出贡献。11.应用实例11.1中国东盟国际商贸物流中心B座工程位于南宁市东盟商务区I-3地块，主楼结构为双重抗侧力体系的型钢框架混凝土剪力墙核心筒结构，南北两侧为弧形的钢柱，工程总建筑面积18.76万，总用钢量8100吨，其中地下室建筑面积为7.59万，地上部分建筑面积11.17万；主塔楼54层，建筑高度为218.5m；核心筒顶层直升机停机坪高230.45m，采用此测量工法，单节钢柱最大偏差3mm,且未出现累积偏差现象。11.2成都高新技术产业开发区科技商务广场位于成都市高新