钢结构安装测量与施工监测（24页）

1、钢结构安装测量与施工监测测量前的准备工作本工程主要测量内容序号主要测量工作1城市大地坐标与建筑坐标转换统一2首级控制网的移交与复测3平面和高程二级控制网布设4钢柱底预埋件安装定位测量5树形柱等屋盖支撑系统安装测量控制6屋盖节点空间精确定位测量人员配置本标段工程施工占地面积极广，钢结构屋盖采用复杂空间曲面单层网壳结构，由单层网壳、大树广场及竖向支撑系统组成，构件定位多采用空间三维坐标控制，测量工作极其复杂且繁重，根据现场钢结构测量施工分区，分3个测量施工小组，钢结构测量人员组织体系如下图：测量人员组织机构图测量仪器设备配置开工前对仪器进行计量检定，使用的仪器设备必须在计量检测的有效期内，相应的计

2、量检验合格证留存备查。本工程施工拟投入的测量仪器设备如下表：序号仪器名称型号技术规格数量用途1全站仪LeicaTCA1800测角精度：1”测距精度：1mm+2ppm配合反射片测距长度：200米补偿方式：电子双轴补偿器机载应用程序：放样，后方交会，面积，导线，变形监测。4首级平面控制网布设，施工放样，竖向测距，建筑变形观测。2全站仪索佳SET1130R3测角精度：1”测距精度：2mm+2ppm配合反射片测距长度：200米激光等级：3级4施工放样，构件拼装精度检测，构件空间定位控制3经纬仪苏光LT202C测量方法：光栅增量式数字角度测量系统测角精度：2”望远镜倍率：30倍补偿方式：倾斜传感器补偿范

3、围：33轴线垂直投测，钢柱钢梁垂直度检测。4水准仪苏光nal132每公里往返测量中误差：1mm放大倍率：32倍安平精度：0.4”补偿范围：153高程控制点引测，构件定位标高复测，沉降观测5计算器CASIO4800P计算程序：导线坐标计算，放样角度距离计算，任意曲线线路坐标计算等。6三维坐标数据计算处理测量技术依据收集开工前应收集齐全相关的图纸及规范，为测量工作的实施做好准备。需收集的技术资料一览表序号技术依据1国家及地方相应的规范、规程、规定2工程测量规范GB50026-933建筑变形测量规程JGJ/T3-974钢结构施工验收规范GB50205-20015建设单位提供的施工图纸及钢结构深化设计

4、图6建设单位提供的施工现场平面及高程控制点数据吊装测量程序建立测量控制网测量控制网布设根据设计院提供的大树广场中心点为坐标原点建立平面控制体系，根据总承包单位提供的基准点，在建筑外围建立钢结构施工测量控制网，平面坐标和高程控制点合二为一点，然后引测轴线到混凝土看台上的铸钢节点位置，经复测平差闭合后将平面点位作好油漆标记。钢结构安装测量总平面控制网因施工场地面积很大，总平面控制点点位间距均在120150米，应对部分位置总平面控制网进行适当加密，以满足各分馆的测量控制需要。各分馆控制点应以总平面控制点坐标为起算依据进行测设，布点完成后进行闭合导线复测，误差在规范允许范围内后方可使用。经平差计算后得

5、出二级控制点点位坐标。平面控制点的埋设平面控制点应选择在通视条件良好的位置进行埋设，采用混凝土柱内嵌仪器支座的方式埋设平面控制点，可以避免因人为操作原因及恶劣天气如大风，强光照射导致仪器脚架受热不均匀等环境因素引起的测站点对中误差，提高测量精度及效率。平面控制点标桩示意图钢结构柱脚安装定位钢结构柱脚测量定位钢结构柱脚测量定位步骤如下：柱脚测量定位及复测现对本工程典型的花篮结构柱脚安装进行简要说明：（1）十字轴线投测（2）埋件定位板安装测量（3）预埋螺杆安装定位（4）柱脚安装复测构件地面拼装测量深圳湾体育中心标段由体育场、大树广场钢结构及展望桥等部分组成，屋面结构相互交错形成斜交网壳结构，屋面结

6、构安装分段单根安装和成片吊装相结合的方法进行。为了保证钢结构顺利安装，最终保证钢结构的安装精度，标段钢结构工程对成品吊装的钢结构安装单元行地面拼装，因此拼装的精度直接影响着钢结构安装的精度和安装效率。由于吊装单元是根据吊装工况及构件受力情况确定，所以各片吊装单元根据构件特点单独拼装，屋面结构构件连接复杂且存在部分弯扭构件，以弯扭构件地面拼装测量为本方案的重点。地面拼装测量思路深圳湾体育中心标段网壳地面拼装测量工作，采用常规测量与三维测量系统相接合的方法，通过三维坐标测量仪扫描测量、重构模型，采用计算机模型与实际测量模型相互比较的方法，测量出构件拼装过程中产生的偏差。单个部件的就位采用Leica

7、TCA1800全站仪测量，拼装单元的整体检测采用三维测量系统。将制作合格的部件运至现场后，通过设计图纸计算出各个部件之间的相对位置关系，并在已搭建好的胎架基础上将其调整、拼装至正确的位置，使拼装完成后的整体空间几何特性满足安装要求。拼装的质量控制关键点为对接接口的坐标偏差值及因该偏差产生的对接焊接质量和外观质量的影响，因此严格控制拼装件接口的空间坐标是控制该节点质量的有效手段，针对网壳结构工程的特殊性，拼装定位、测量采用三维坐标测量系统，并且在拼装就位过程中配备了同型号的全站仪进行构件空间坐标的实时测量，保证拼装控制精度。地面拼装测量控制控制网点设置为满足拼装测量要求，保证整体精度，在拼装平台

8、周围尽量均匀设置六个以上的测量控制点，形成一个闭合控制网。控制点采用挖坑现浇混凝土，并在顶部预埋钢板，在钢板上刻“+”标记点位作为平面控制点，在钢板上垂直焊10螺栓，螺栓长10mm，螺栓顶面作为高程控制点。用LeicaTCA1800全站仪进行精密测量，并对点位进行调整，使其闭合差满足拼装精度要求。为确保各点之间的相对精度，每隔一周或控制点有变动可能时，都需对控制网进行复测，计算各点的位移量和各点的高程，根据测量数据对点位进行调整，使平面各点精度满足施工要求。控制点布置如下图所示：拼装施工测量拼装测量做标转换在施工图纸中构件的坐标是以深圳湾体育中心的设计为坐标原点，坐标为高空的安装坐标，无法直接

9、用于拼装，因此转换采用模型取点转换的方法。将图纸中待拼装单元在整体设计中的坐标根据拼装单元的大小转换为拼装场地的局部坐标。根据拼装杆件形式合理选取做标原点O，再由杆件拼装方向确定X轴、Y轴。局部做标系以向上为Z轴正向。根据所转化的坐标系，在拼装平台上放线，确定实际杆件的拼装方向和支架布置位置。根据上面取得的坐标原点，在CAD中读取各控制点的相对坐标，这些控制点包括但不限于对接端头棱4个角点、杆件中点连线、节点焊缝连接节点及胎架设置点，以确定网壳的准确拼装位置。这种转换方法可根据拼装测量的相关要求建立坐标系，可根据重要的控制点坐标和胎架的坐标点确定支撑架布置。典型构件地面拼装测量根据整体构件的三

10、维几何尺寸，首先搭建一个与之对应的拼装平台及拼装支架,并采用全站仪将整体构件的主要轴线以及主要特征点投影在拼装平台上,将轴线适当延长，以便在控制测量中仪器安置方便。根据胎架与投影轴线及特征点之间的位置关系,采用在控制线上架设经纬仪方法对胎架的平面位置进行调整；用全站仪检测胎架各部位的高差，对胎架的高程进行调整，以便部件开始拼装时,各部件能快速、准确就位。弯扭构件的拼装除采用轴线控制放样外，还需采用水平线测量校核，用全站仪测量水平线标高及其对应位置垂线位置标高。根据构件形式，进行构件测量坐标和构件尺寸数据与计算机三维转化，拼装坐标与构件设计位置坐标三维转化。根据计算机显示结果，拼装平台地面放线和

11、搭设拼装支架。根据构件进场验收时所确定的观测点转化的计算机三维坐标进行观测，以确定构件各组成部件的坐标的形式。构件拼装完毕，弹出构件各面中心线，根据计算机三维坐标，计算出构件中心线关键点位置坐标。根据中线坐标地面拼装复合和进行高空安装测量。测量结果分析与调整将设计三维坐标系中各特征点坐标转换到相对坐标系中，在胎架上将待拼件的位置用全站仪放出，根据测量结果对胎架进行调整，以使网壳待拼件放置后，误差在微调范围内。将网壳待拼件放置在胎架上的设计位置，根据各待拼件上的点位标记进行整体位置关系的测量。利用全站仪、经纬仪检测轴线，用钢卷尺、水准仪辅助检测各标识点点位的空间几何关系，通过各点的设计三维坐标，

12、计算出各点之间的设计空间位置关系，对照分析后对构件进行调整。构件调整固定后，根据待拼件上的点位标记，使用钢尺、铅锥等在构件上找出连接杆的点位，用点焊固定，使用进行整体空间位置的检测，并将检测数据记录保存，与设计图纸比较分析，如构件不符合要求，则进行调整；若符合要求，则进行焊接工序。焊接完成后，会同后道工序的施工测量工程师对拼装单元进行全面检测，将检测数据记录存档，并与焊接前的检测数据对照分析，确定其变形程度，分析变形原因，以便在下一个吊装单元拼装中能够尽可能减小拼装误差。屋盖系统测量控制屋盖系统安装测量工作主要有：屋盖支撑系统测量定位，屋盖分片单元安装实时监测，胎架释放时的位移、应力应变观测。

13、支撑架搭设测量根据测量控制点，用全站仪投放出临时胎架的轴线和标高于基础底板面，并用墨线标识。胎架安装就位后用两台经纬仪校正垂直度，将轴线、标高引测到胎架顶面平台。在地面轴线控制点上架设激光经纬仪，将轴线点垂直投影到胎架顶面平台。屋盖支撑系统测量定位屋盖系统安装时主要由临时支撑胎架及树形柱进行支撑，其中，每个树形柱铸钢件节点有4个分支，分支三维空间形态各异，铸钢件节点的定位控制是整个屋盖支撑系统测量控制的难点。树形柱观测示意图由于树形柱各分支指向不一，用一台全站仪无法同时对所有分支进行控制，需采用两台全站仪架设在铸钢件两侧，安装过程实时监控的方式进行测量。屋盖分片单元安装测量本标段屋盖钢网格体系

14、拟采用分区分片吊装的方式安装，各分片单元大小、形状各异，用拉尺方式难以对进场构件尺寸进行有效检查，现采用全站仪测构件节点坐标配合CAD坐标拟合法对构件安装进行测量及监控。屋盖安装单元坐标拟合法安装测量测量控制点的选择及标示将弯扭构件各管口中心深化设计的三维坐标值换算成端口上部向内300mm的表面处三维坐标值，该点作为现场测量控制点。选取的点应在同一个可视平面内，控制点不能过于临近端口，接头焊接金属熔化或焊后打磨可能会将点位破坏去除，使焊后偏差值难于测定，无法比较焊接前后的点位偏差变化。测量控制点由工厂打上冲眼作标识，如下图示：安装单元安装定位与校正测量屋面安装单元的安装定位与校正测量是本工程的

15、重点，它的安装精度决定了整个屋盖的最终成型。由于屋面安装单元为空间弯扭构件，因此采用全站仪三维极坐标法控制屋面安装单元节点空间位置。以典型的屋面弯扭构件分片单元安装测量定位为例，在混凝土看台或支撑胎架顶部架设全站仪，直接测出弯扭构件测量控制点三维坐标，并按点号做好记录。将测得的数值输入电脑，绘制实测坐标线模图，将实体线模图与设计线模图通过平移、转动等方法最大限度地进行“拟合”，使实体线模与理论模型尽量重合，最后不重合的差值就认为是现场安装才生的误差。胎架顶架设全站仪测设屋面结构场外架设全站仪测设屋面结构场内架设全站仪测设屋面结构施工监测监测内容由于标段钢结构位于填海区，基础环境较差，施工过程和

16、施工完毕后应对结构进行沉降和位移监测，及时获取各施工阶段结构的变形情况。施工期间支撑胎架承受大部分施工荷载，支撑胎架的稳定及位移也为施工监测的主要内容。根据监测结果，将监测获得的数据与事先理论计算的变形数据进行比较，及时调整施工步骤和安装变形误差，保证施工顺利进行和结构尺寸的精确。对受力较大和应力集中的部位进行应力应变监测，及时掌握构件的受力变化。将监测获得的数据与事先理论计算的应力应变值进行比较，确保结构施工安全并作出科学评价。监测种类、频率、设备汇总表监测位置与频率监测内容监测方法监测设备变形监测（1次/区）铸钢节点屋面节点水平位移监测全站仪与百分表测量高精度型全站仪测程（一般大气条件）：

17、2000m圆棱镜（GPR1）角度测量精度：1距离测量精度：1mm+1ppm竖向位移监测树形柱水平位移监测全站仪与百分表测量挠度监测沉降观测（次/半月）临时胎架沉降监测精密水准仪测量精密水准仪每公里往返测高程精度：0.3mm（带测微计）放大倍率标准：32x补偿器设置精度：0.3补偿器工作范围：30竖向支撑沉降监测精密水准仪测量应力应变监测（1次/区）铸钢节点应力应变测试贴应力应变片或振弦式应变计测量振弦式应变计仪器标距:150mm量程：03000（10-6）分辨率：0.05%F.S.测量精度：0.5%F.S.温度范围：-20+60耐水压：0.5Mpa竖向支撑屋面节点展望桥应力应变测试贴应力应变片

18、或振弦式应变计测量振弦式应变计施工监测流程根据施工顺序安排本工程钢结构监测流程钢结构沉降观测及变形观测水准基点布设建筑物的沉降观测是根据建筑物附近的水准基点进行，水准基点必须坚固稳定。为了对水准点进行相互校核，防止本身产生变化，沉降观测水准基点的数目应不少于3个，以组成水准网。对水准基点每半年检测一次，以保证沉降观测成果的正确性。水准基点的布设应考虑下列因素：（1）水准基点与观测点不宜太远，其距离不应超过100m，以保证足够观测精度；（2）水准基点应布设在沉降区域以外的安全地点；（3）水准基点须埋设在建筑物的压力传播范围以外，距离建筑物基坑边线不小于2倍基坑深度。（4）水准基点应不少于三个。水

19、准基点的标示须埋设在基岩层或原状土层中。在建筑区内，点位与临近建筑物的距离应大于建筑物基础最大宽度的两倍，其标石埋深应大于临近建筑物基础的深度。水准基点埋设示意图沉降观测的原则沉降观测的自始至终要遵循“五定”原则：（1）、沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点，点位要稳定；（2）、所用仪器、设备要稳定；（3）、观测人员要稳定；（4）、观测时的环境条件要稳定；（5）、观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施能在客观上尽量减少观测误差的不定性，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致，使所观测的沉降量更真实。沉降观测点设置沉降观测点的布置应符合设

20、计要求，设计未规定时，按下列原则设置:（1）建筑物的四角、大转角处、沉降缝两侧、高低错台处；（2）建筑物每隔一个轴线设一个观测点；（3）变形明显而又有代表性的部位；（4）稳固可靠、便于保存、不影响施工及建筑物的使用和美观。沉降观测的标志：根据本建筑的结构类型和建筑材料，选用隐蔽式标志，如下图：沉降观测点标志沉降观测报告应提交的成果沉降观测结束后应提交以下报告序号报告种类1沉降观测成果表2沉降观测点位分布图及各周期沉降展开图3V-T-S（沉降速度、时间、沉降量）曲线图4P-T-S（荷载、时间、沉降量）曲线图5建筑物等沉降曲线图6沉降观测分析报告沉降观测仪器选择本工程使用精密水准仪及配套的铟钢水准

21、尺。为保证水准测量的精度，作业时必须按下列规定进行操作:（1）作业时必须始终按旋进方向转动测微器夹住标尺分划线进行读数；（2）同一测站上，观测前、后视标尺过程中，望远镜不得重新调焦；（3）在水准测量中要使两水准尺在相邻的测站上，轮流作前视标尺并将测站数目安排为偶数站；（4）观测时应尽量保持前、后视距相等并与地面保持足够的高度；（5）选择有利的观测时间,要定人，定路线，定仪器，定时间。观测依据及精度要求依据工程测量规范GB50026-2007、建筑变形测量规程JGJ8-2007，按二等水准测量精度要求施测。沉降观测的周期及观测时间建筑物施工阶段的观测，应随施工进度及时进行，一般建筑结构每增加一层

22、观测一次；基础周围大量积水、挖方、降水及暴雨后必须观测；本工程钢结构安装每15天观测一次。出现不均匀沉降时，根据情况增加观测次数；施工期间因故暂停施工超过三个月，应在停工时和复工前进行观测；当建筑物发生较大沉降、不均匀沉降或出现裂缝时，应立即向总工汇报，并立即进行每日或数日一次连续观测。安装过程和胎架支撑释放的位移、应力应变监测监测时机监测分施工阶段及运营阶段两个部分，钢结构安装每完成一个单元，进行1次位移、应力应变监测。钢结构合龙前，加强监测，找出光照、温度、风力变化对结构的影响，选择最佳合龙时机。合龙期间对合龙杆件应力应变进行动态监测，胎架释放时对结构受力位置进行动态监测，发现问题及时处理

23、。平面位移观测点布置钢结构安装过程中，用全站仪监测结构位移，记录每次测量的平面坐标，用坐标增量判定结构是否移位变形。选择位移观测点21个并作标记，位移监测点位平面布置如下图：平面位移平面布置图应力、应变监测点分布根据本标段钢结构安装施工阶段、合龙缝施工阶段和支撑胎架卸载阶段结构应力、应变分布特点，钢结构施工监测分为三个阶段进行，各阶段应力、应变监测点根据结构受力特点分布于结构相应位置。监测点分布位置：监测点分布原则施工阶段监测点分布位置施工过程受力较大及施工过程中结构受力关键点安装施工监测点主要分布在大树广场树形花篮结构弯扭处，树形柱铸钢件节点处,屋盖片状安装单元距支撑点较远处。合龙缝施工每根

24、合龙杆件支撑胎架卸载监测点主要分布在结构落地位置，包括花篮结构V形柱柱脚，展望桥柱脚、展望桥与屋面结构连接处及屋盖落地节点。胎架卸载应力、应变监测在主体钢结构合龙后，需对临时支撑塔架进行逐级分步卸载，使钢结构屋面由临时支撑胎架的支撑逐步转换为自身承重状态。根据钢结构施工特点，现场体育场钢结构临时支撑体系由点式胎架、型钢支撑与联系桁架共同组成，为了能够确保卸载工作的安全，及时了解卸载过程中每一个步骤钢构件的应力、应变否满足设计要求，需要对钢结构卸载前、后进行定时监测，卸载过程中随卸载过程作跟踪变形监测，并即时向卸载指挥中心提交监测成果，为决定下一步卸载提供依据。监测步骤如下：（1）胎架释放前，用全站仪测量各节点和关键杆件跨中的初始状态参数。（2）根据模拟分析计算结果，在受力集中、变形大的部位布设监测点。用全站仪监测位移；在构件表面粘贴应力应变片，监测构件应力应变。（3）安装过程或胎架分级释放时，监测每次参数变化，依此判断安装或释放过程结构的安全性。如发现千斤顶下降量超过计算预定值，应立即停止释放，寻找原因，采取对应措施，确保释放安全。（4）胎架释放后三天内，继续监测并作好记录。施工现场气象监测监测位置与频率监测内容监测方法测量设备地面、安装工作面各一个点（4次/每天）温度温度传感器测量数字