大跨度钢结构屋架几何形变测量的研究-邓晖

大跨度钢结构屋架几何形变测量的研究邓晖1,2华南理工大学建筑学院广东广州,1中南大学湖南长沙510641;2,(11本文以广州体育馆钢结构屋架几何形变测量工程为实例提出了一套适宜大型钢屋架的几何摘要,:形变测量方案、监测工作量大的情况下经工程实践证明了该方案作业简便测,,,量成果可靠并完全满足监测精度高的要求。将对以后的相关工程有较大的参考价值。,广州体育馆大跨度钢屋架变形测量关键词;;;:+1B:文献标识码中图分类号::rooftrussastudyinasurveyschemesuitablefortoreliablyandmeetingtherequirementwhenfacing,conditionandamethodcouldto:为了准确地反映出钢屋架的安装偏差和受力后的变形情况根据钢屋架设计在结构的各主要受力点总共布设了概述1,,广州新体育馆位于新广从公路旁东方乐园南侧由主,个观测点其中大众馆观测点共个主桁架上均匀布,,,场馆。广州新体育馆屋架是由纵向主桁架型水平多环梁和支撑拉索组成的空间结构结设个观测点辐射桁架与主檩条的交汇处布设个观测5,个其中在主桁架上均匀布设个7点训练馆观测点共,,观测点在辐射桁架与主檩条的交汇处布设,个观测点。,构体系新受力复杂屋面板全部采用从以色列进口的阳光,主场馆观测点共个主桁架上均匀布设,个观测点,,板其要求钢屋架的檩条安装高程误差小于,平面点位辐射桁架与主檩条的交汇处布设个观测点。主场馆屋盖,误差小于否则其外观效果和阳光板的密封性将受较大结构平面图如图所示。1,的影响屋架安装完毕并拆除临时支撑后屋架下沉,,量及水平位移是本工程须掌握的重要数据它为结构设计提,供可靠。测量方案设计2测量内容1钢结构屋架安装工程施工监测的主要内容包括拆除临时支撑前屋架安装偏差的监测和拆除临时支撑后屋架变形的监测一是在拆除临时支撑前,,对屋架各重要组成构件纵向主桁架、辐射桁架、主檩条)(观测点的空间位置进行监测二是在拆除临时支撑后再对,图1广州体育馆主场馆屋盖结构平面图;屋架各重要组成构件纵向主桁架观)(测量仪器设备3测点的空间位置进行监测。首先将观测点拆除临时支撑前的为了满足工程施工进度的需要和适宜测量工作环境差、坐标与设计坐标进行对比即可了解屋架的安装偏差再将;,监测工作量大同时测量的点位精度要求高等一系列条件,,观测点拆除临时支撑前、后的各观测点的测量坐标进行对在工程中采用了瑞士徕卡全站仪测角精度±1″05,(比即可求出屋架在不同受力情况下几何变形的空间分布。,同时为在阳光板全部安装后计算出风荷载对钢屋架变形的,影响及预测钢屋架的变形随时间发展的趋势提供了可信的依据。收稿日期修订日期:12;:02作者简介邓晖:男汉族湖南祁东人(),讲,(-),测点布置2师.年第期4工程勘察GeotechnicalInvestigation&Surveying57测距精度±、日本拓普康精密水准仪设测站点高程为0知高程的目标点高程为仪器高为首先在测站点观测一个已,(2mm+)2,Hi(加测微器精度、徕卡小棱镜、徕卡反目标高为则观测第一个未0,,H,1射卡并预备了瑞士徕卡全站仪(测,知点的高程函数式为角精度±1″测距精度±15,。(2mm+)H=H+i+ScosV=H+i+h1(1)(2)1在同一测站0101监测控制网4不变则观测第点的高程函数式为,j,i根据现场情况场馆套用施工坐标系并分别布设了三,,H=H+i+ScosV=H+i+h0j0代入式jjj个独立的平面控制网。监测平面控制网采用全站仪按《建筑变形测量规程》中二级导线技术要求进行观测。内将式得(2),(1)H=H-i-h+i+h=H+h-h=H+1Δhj11j1j11j业计算时将全站仪存储的原始观测数据传输到微机中进行,(3)简单平差计算求得各方向值,在式关。中,为已知高程间接高差Δ也与仪高无(3),H1h1j算采用清华大学山维新技术开发公司研制的工程测量控制网微机平差系统。测量精度分析根据广州市规划局提供的高程起算点采用精密水准和,3悬吊钢尺传递高程将高程从起算点引测至体育馆楼,全站仪测定空间目标点的三维坐标计算公式为:面再用精密水准求得各控制点高程,αX=X+SsinV0(4)(5)(6)为准仪和精密铟瓦合金钢水准尺按《建筑变形测量2PαY=Y+SsinV0规程》二级水准测量技术要求施测。高程控制内业计算利用Excel进行平差计算。PZ=Z+ScosV+i0P式中α为坐标方位角为斜距为天顶距;i:;S;V平差计算结果中三个独立闭合导线控制网的全长相对,仪器高。闭合差不低于Π1,测角中误差低于±1″高程观测1,根据误差传播定律对上式分别求解函数的误差方程,点测站高差中误差低于±1。0式得,其训练馆控制网示意图见图。2α+(mρ)α+2VΠm2=m22V22S22αXPSρΠ)α2V2((7)mV2S2α+(mρ)α+2VΠm2=m22V22S22αYPSρΠ)α2(2V(8)(9)mV2S2ρΠ)m2=m22V+S(m2S22VZPV将和两式合并得观测点点位坐标中误差(8),(7)。mPρ=m2+m2=mV+(mΠ)2S2m22S2αPXPYP现对上述各误差方程式进行相关说明:图训练馆控制网示意图2式中为测距中误差由仪器标称精度确定。在本,:m监测方法5S为工程中2+为水平m=m=m,m,mαββ监测方法为采用全站仪进行三维坐标测量通过测水平,SV角观测中误差一测回方向观测中误差在正常条件下取仪器,角个测回现场采集数据将采集到的,6,标称精度由于采用无仪器高作业法故,,数据导入电脑用Excel计算各观测点的三维坐标值。在观,为1=265。05m=0,mi测时为确保全站仪的测距精度观测点所处辐射桁架与控,β,为了评定测量数据精度分别把个测回的角度和距离6,制点正前方的辐射桁架相距控制在榀以内此时大多数(4,观测值代入式、,可求出拆除临时支撑前、后各观再由公式(9)观测点的观测视线与反射片表面夹角不小于°以满足观),测点的和mm,Z测视线与反射片表面夹角不小于°以实现反射片的标称,P精度。121212±……+M=m2+1m2+2m2在用全站仪进行三维坐标测量点位的平面精度较易控,nnnn计算出观测点的平面精度±观测点高程精度M=,制但三角高程一般要受到量测仪器高和目标高的误差影,P满足了工程建设的精度要求。±1=2,响很难实现本工程的钢屋架檩条的安装高程误差小于,MZ的要求同时又无法采用常规的精密水准测量,成果整理分析4下笔者采用无仪器高作业法消除三角高程因量测仪器高,,和目标高给点位高程带来的误差影响假:以主场馆为例观测成果的整理分析主要是对比主场馆,,工程勘察年第期458GeotechnicalInvestigation&Surveying个观测点在拆除临时支撑前后坐标值的变化量。从对比是全面形变测量通过测定几何量的变化能更直观、更明了地判断其施工质量和安全状态设计的创新。的数据中屋架的最高部分下沉量最明显其中以主桁架的,,最高点为最大最大值为1越向周边延伸下沉量,,,较均匀地逐渐减少。下沉量的最小观测点为布设在靠近周边箱型水平钢环梁的观测点最小的下沉量为1。观测点,3参考文献的水平位移表现为以主桁架为轴心向周边偏移水平位移,,最明显的是靠近主桁架最高处的一圈观测点但没有出现扭,建筑变形测量规程Π-97).北京中国计划出版社:][2]],,转现象1下沉量要工程测量规范北京中国计划出版社:大些但在预计范围之内。,(-93).钢结构工程施工及验收规范结束语5北京中国计:(-.划出版社,大跨度钢结构屋架的施工质量和安全状态是业主们非常重视的问题屋架的几何形变测量和钢结构内部的应力测试,(上接第页)取得了良好的效果,该系统具有如下特点:()系统考虑到变形监测现代化形变分信息我们将空间数据挖掘和知识发现的技术引入到,1:,变形监测综合数据处理系统来在空间数据挖掘和知识发现,析也要现代化采用空间数据挖掘与知识发现变形量挖掘理,中数据场刻画了每个数据对挖掘任务的不同作用云模型,论去发现监测物的变形量解决了传统的变形分析的一些,,,可以在精确的定量数据和不确定的定性思维概念之间实现自弊端。由的相互转换二者在发现状态空间的挖掘机理概-()系统不仅可以用来处理全站仪和水准,2:念规则例外”则把每个定量的精确监测数据的作用在,仪进行变形监测的数据处理对监测变形的数据也可以,-+不同的认识层次上浓缩到定性的决策思维中。其过程如处理既可以处理常用的边角网、水准,]下首先把滑坡监测数据的能量在整个滑坡体辐射根据,网、网等。:,数据辐射估算监测数据的概率分布密度并据此得到云模型,()对各期变形观测数据进行入库管3:的三个辐射数字特征其次根据滑坡监测的特点获得数字,理除了可以查看各期原始数据外还可以查看每期的平差,,;特征的定性诠释概念在遵循原始监测数据整体水平的前提,结果数据下利用正向云发生器得到定性概念的可视化云图最后,数学模型的变形分析和回归分析系统都进行入库管理使,;,,利用数据场得到滑坡位移形变的例外进而得到粒度较大得相互之间比较性更加直观化。,例外”型的滑坡监测空间知识。我们对三峡宝塔滑+()系统采用了可视化界面、操作方4:坡监测数据进行了挖掘并将发现的形变知识予以可视化,便对用户的各种误操作给出建议性指导而,,,其结果见图所示。3且在使用系统时不需要很深的专业技术使其更加大,,众化。当然系统有些功能还需要要进一步完善以满足不同,,用户的需求。参考文献陶本藻自由网平差与变形分析北京测绘出版社:]]..,王树元.大地与建筑物变形测量北京冶金工业出版社.:,,树元.边角联合权问题的探讨河北理工学院学报王]]]],(3).张菊清等沉降监测数据管理与分析系统的研制西