天津津塔测量技术

天津津塔工程钢结构测量施工技术天津津塔工程钢结构测量施工技术第一章工程概况第二章结构形式第三章难点与对策第四章高程控制第五章轴网控制第六章质量评价

天津津塔工程主塔楼高336.9m，为天津市第一高楼，总建筑面积为343922m2，是一座集办公、公寓、餐饮、商业为一体的超高层综合性建筑。钢结构工程总用钢量为6.5万吨，钢构件数量27000件,主要采用Q345C、Q345GJC、Q345GJD、Q390GJD级钢材，核心筒钢板剪力墙高达53层,为世界之最。根据加工运输条件及塔吊起重量，现场钢柱共分为27节，基本按照三层一节分段原则。第一章、钢结构工程概况一、内、外框筒结构概况本工程结构形式为钢管混凝土柱框架+核心钢板剪力墙体系+外伸钢臂抗侧力体系。结构15~16、30~31、45~46、60~61层分别在外筒区设置带状桁架，内外筒设置伸臂桁架相连，增加内外筒连接刚度。核心筒钢板墙自地下B4层开始，至53层结束，钢柱之间分别为H型斜撑加钢板剪力墙组合支撑及H型中心支撑体系。

15～16层外筒带状桁架30～31层外筒带状桁架45～46层外筒带状桁架60～61层外筒带状桁架自-0.25m处，外筒柱逐层向外侧不规则倾斜在34~35层处，外筒柱逐层向内侧不规则收缩斜屋面内对角支撑15～16层外伸臂桁架30～31层外伸臂桁架45～46层外伸臂桁架60～61层外伸臂桁架第二章、结构形式二、平面定位布置本工程主朝向为南偏东67°，平面布置为椭圆形，内、外框筒钢柱按大弧度5.278°、小弧度18.929°分布于椭圆弧上，每一根外框筒钢柱按大小弧度分别对应一根放射轴线，每两根外框筒钢柱之间采用V字型分隔钢梁连接而成，建筑造型独特，线条流畅。每一层凹凸点结构外边线与建筑外边线以及钢柱平面中心定位分别对应不同的弧度半径。

三、外框筒钢柱斜率布置外框筒立面B4~L1层钢柱垂直于地面，L1~roof层呈平面椭圆形，外立面自-0.25m处外筒柱沿放射轴线方向按不同斜率向外侧倾斜,累计向外倾斜2025mm，在26层处结构开始转向内收缩直至屋顶，累计内收8538mm，相对于基础钢柱平面定位结构外边线整体内倾6514mm，核心筒钢柱垂直于地面。第三章、难点与对策一、标高控制难点以下几点因素导致本工程标高控制为施工中一大难点：1、本工程为超高层钢结构，钢结构总用钢量为6.5万吨，由于钢结构压缩的存在，导致对于施工过程中标高控制较难。2、钢结构吊装施工中内、外筒步调不一致，可能导致结构不均匀沉降。3、本工程外筒32根钢柱、内同23根钢柱均为圆管柱内灌混凝土，由于混凝土顶升顺序不同造成加荷不均匀，也可能导致标高测量结果不同。结构施工照片对策：施工中合理调整内、外筒吊装顺序，做到内、外筒平行施工，合理避免了内、外筒施工步调不一致对结构造成的测量影响。（见上图）圆管柱内灌混凝土顶升顺序按钢结构吊装顺序进行，做到结构加荷顺序一致。按以上结构施工顺序，施工前进行了模拟施工状态验算，计算出钢结构压缩值、结构沉降值，并计算出上部结构各阶段施工过程中，已完成结构变化值，并根据钢结构分段将计算数值合理分布于每一节钢柱中，进行工厂调整、现场控制。通过专家论证，计算方法合理，得出的数据可行。（具体数值见超高层压缩控制章节）二、测量方法选择由于本工程平面形状特殊、为椭圆形，钢柱定位轴线分为整体结构定位大轴线和塔楼局部定位放射轴线两套轴系，每根钢柱均位于一根放射轴线上，采用结构定位大轴线对钢柱进行测量非常困难，而且由于钢柱本身存在斜率，导致钢柱每个分段点曲率半径均不同，因此，采用传统的经纬仪轴线定位无法满足钢柱测量要求。对策：针对本工程结构设计形式，进行了钢柱定位几何计算，解析出不同分段位置钢柱定位规律，采用全站仪换站测量、后方交会测量等方法对每根钢柱进行坐标控制，来满足测量精度要求。（第五章详细介绍）结构弧形定位三、桁架层测量本工程15~16、30~31、45~46、60~61层为机电设备层，承受荷载较大，因此，分别在外筒区设置带状桁架，内筒设置中心支撑，内外筒之间设置伸臂桁架相连，增强结构整齐刚度。因此，由于结构形式复杂，导致安装对测量要求精度较高。对策：桁架出厂前要求进行预拼装，保证制作精度，并将现场测量数据反馈到工厂，用于工厂桁架预拼装。现场严格控制钢柱轴线偏差、扭转、标高，并辅以钢尺测量，保证桁架支撑安装过程中，不产生错边、错口、斜率可控。带状桁架伸臂桁架四、核心筒钢板墙测控本工程核心筒钢板墙自地下B4层开始，至53层结束，高度为世界之最，而且异型钢板墙分段较多，钢板墙与结构钢柱连接节点为安装螺栓+焊接。这种大面积钢板墙结构对于同一跨内钢柱标高、垂直度偏差要求非常高。对策：施工中严格控制同一跨内钢柱标高偏差、垂直度偏差，并辅以钢尺进行柱顶柱底跨距测量，保证跨距准确；由于核心筒钢柱不存在斜率，因此，对于核心筒钢柱辅以经纬仪垂直度测量，保证钢柱垂直度和轴线偏差。核心筒标准钢板墙核心筒异型钢板墙五、屋顶结构测量以下几点原因造成屋顶钢结构测量难度较大：1、屋顶外筒钢柱高25m。切内外筒之间仅在塔冠采用圆管钢支撑连接，外筒钢柱在塔冠位置采用箱型钢梁连接，其他标高部位采用7层V型梁连接，由于钢柱超常，且内外筒之间无平面连接，因此，吊装、测量难度大。2、外筒钢柱、高于内筒钢柱6m，仅在塔冠位置采用圆管支撑连接，连接节点为销轴，因此，对于内外筒结构测量精度要求高。3、外筒柱之间采用7层V型梁分隔，roof采用倾斜V型梁相连，构成皇冠造型，因此，外幕墙对于结构要求精度高。屋顶外筒钢柱对策：对于外筒钢柱这种特殊的结构形式，采用双塔配合吊装，边吊装边测量，同时进行，保证斜坡屋面圆管支撑销轴顺利连接，同时避免二次校正，降低风险。由于钢柱安装过程中已经进行测量，因此，V型梁安装完成后即应该位于设计位置，并再次通过与幕墙联测微调，来保证V型梁凹凸点内外偏差、轴线偏差、标高，保证外幕墙能够顺利闭合。第四章、高程控制一、水准点引测依据甲方提供的水准点BMWE-018，即大沽桥南侧台阶上水准控制点进行高程控制网的引侧。采用闭合水准路线的方法将高程引测到施工现场并多次复测加以校核。三点ＢＭ１＝ＢＭ２＝ＢＭ３±０．０００＝大沽高程＋４．５００米二、高程控制点竖向传递高程竖向上传递采用悬吊钢尺法、全站仪天定测距法相互校核，共同保证基准点传递准确。津塔工程主塔楼共选择了核心筒内部南北两个标高基准点，传递完成以后要进行温度、尺长改正，并进行两点相互校核，减小误差。---钢尺实际长度---钢尺的名义长度---钢尺改正数---钢尺的膨胀系数---钢尺鉴定时温度---钢尺使用时温度-

悬吊钢尺传递天顶测距传递三、结构标高控制由于钢柱柱身存在倾斜，且柱截面较大，因此，柱顶各位置标高并不相同，施工中，结合钢柱截面、斜率进行了四个控制点标高计算，保证标高测量准确。并对内、外筒钢柱牛腿标高进行测量控制，达到层高偏差控制目标：±５mm。层间高度偏差超限时则通过加垫板垫高或切割衬板降低上一节钢柱的标高来方法来达到对钢柱的标高进行控制的目的。斜率对于标高影响四、超高层压缩控制

天津津塔工程结构标高336.9米，结构形式独特，且结构超高，为了保证施工完成后能达到和设计形态相一致，施工前进行了施工模拟分析验算，并经过专家讨论得出：本工程结构竖向压缩变形明显，为了保证结构成型后能够满足设计要求，需要增加加工预调、现场安装预调控制，结构内筒与外筒之间存在不均匀沉降，内筒沉降较大，外筒较小。针对上诉结论，采取了工厂预调和现场预调相结合来保证结构满足设计要求，因此，现场对结构标高采取了相对标高控制，并根据计算结果对每道桁架标高进行严格控制。通过施工中不断监测，证明施工模拟分析验算科学合理，通过增加压缩预调可以保证施工完成后结构达到设计要求。施工阶段标高预调值第1道伸臂桁架第2道伸臂桁架第3道伸臂桁架第4道伸臂桁架屋顶结构内筒外筒内外差值内筒外筒内外差值内筒外筒内外差值内筒外筒内外差值内筒外筒内外差值T07节（L15层）安装时安装标高+4121.319.7构件加长42.129.312.8T12节（L30层）安装时安装标高64.735.629.1构件加长——————30.323.37.0T17节（L45层）安装时安装标高80.939.141.8构件加长————————————31.418.912.5T22节（L60层）安装时安装标高79.934.945.0构件加长——————————————————21.012.68.4T27节（L74层）安装时安装标高46.618.927.7构件加长————————————————————————15.76.79.0桁架内外筒标高控制值1．内筒工厂预调值合计137mm2．外筒工厂预调值合计91mm1．外筒安装预调值最大39.1mm2．内筒安装预调值最大83.2mm柱节次T1T2T4T5T6T7T8T9T10T11T12T13T14T15T16T17T18T19T20T21T22T23T24T25T26平均值11.76.49.26.28.611.55.84.64.34.110.24.89.63.93.02.24.54.34.45.72.30.74.22.55.9计算值42.130.331.421.015.7柱节次T1T2T4T5T6T7T8T9T10T11T12T13T14T15T16T17T18T19T20T21T22T23T24T25T26平均值4.94.47.65.37.13.26.64.84.44.22.34.73.63.35.02.41.32.82.63.41.40.61.50.92.3计算值29.323.318.912.66.7柱节次T1T2T4T5T6T7T8T9T10T11T12T13T14T15T16T17T18T19T20T21T22T23T24T25T26平均值3.77.012.616.321.323.127.630.133.035.636.037.537.037.639.138.036.235.934.934.931.628.425.120.518.9每节柱差值3.73.35.63.75.01.84.42.52.92.60.51.5-0.50.61.5-1.1-1.8-0.3-1.10.0-3.3-3.2-3.3-4.6-1.7柱节次T1T2T4T5T6T7T8T9T10T11T12T13T14T15T16T17T18T19T20T21T22T23T24T25T26平均值11.818.127.132.841.051.656.559.662.464.773.676.983.282.980.978.979.378.278.079.976.065.963.557.746.6每节柱差值11.86.39.15.78.110.64.93.12.82.29.03.36.3-0.3-2.0-2.00.5-1.2-0.21.9-3.9-10.1-2.4-5.8-11.2一、场区控制点引入第五章、轴网控制依据勘察院提供建筑物地下室外墙角点引测的导线控制点JT-8、JT-7、JT-6，同时根据导线控制点在场区内选择视线良好的位置布置坐标控制点N-1、2、3、4、5,通过与导线控制点联测，保证场区内控制点达到二级导线精度要求。二、内控制点布置

根据场区内控制点布设塔楼内控制点，并与厂区外控制点联测，保证精度要求。由于核心筒周边为弧形，控制点完全通视困难，因此，在核心筒周围布置6个内控点，保证每一测站可以通视2点，形成闭合导线。三、控制坐标内业计算由于本工程主朝向为南偏东67°，导致按给定坐标系进行场区内任一点坐标计算均存在一定的角度换算，比较繁琐，为了简化计算，采取了自定义坐标系，完成由绝对坐标向相对坐标的一个转换过程。而且根据本工程平面布置图的数学特性、外框筒钢柱斜率图等一系列指标，编辑出一套坐标计算公式，用于任何分段点的钢柱坐标计算。柱编号控制数据坐标(mm)控制参数位置中心点P1P2P3P4标高H（m）竖向斜率

k柱中心半径R1(mm)圆心角a(°)柱半径R2(mm)XYZXYZXYZXYZXYZcxcyaRrY40.6500.03331642866420156.25085012675085555650126408863336781270938477762212597285213650127528858976501000001463502.72766420850外筒大弧左Y50.6500.03331642866420161.52885012104583352650120775841586781213148254662212023883083650121851836216501000001463502.81966420850外筒大弧左Y60.6500.03331642866420166.80685011516081683650114966825116781153548085662211433381489650115988818776501000001463502.91166420850外筒大弧左Y70.6500.03331642866420172.08385010914980563650109032814056781092667972162210830780446650109990806806501000001463503.00366420850外筒大弧左Y80.6500.03331642866420177.36185010305880000650103019808506781030977915162210220979961650103907800406501000001463503.09666420850外筒大弧左Y90.6500.03331642866420182.639850969428000065096981808506789690379151622960938004065097791799616501000001463503筒大弧左Y100.6500.03331642866420187.917850908518056365090968814056789073479721622900108068065091693804466501000001463503.28066420850外筒大弧左Y110.6500.03331642866420193.194850848408168365085034825116788464680856622840128187765085667814896501000001463503.37266420850外筒大弧左四、内控点竖向传递本工程内控点投测采用高精度天顶仪，精度可达1／200000，在100m内竖向传递光斑可控制在3mm