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居然大厦钢结构空间倾斜柱施工的测量与控制

作者：刘 闯 等    
时间：2009-12-22 20:26:03 [收藏]
居然大厦钢结构深化设计利用Xsteel对建筑主结构建模，将倾斜柱进行有效分段，利用全站仪进行空间坐标定位，将相关信息反馈到钢柱加工厂，钢结构加工厂将施工过程中的误差作为下一节柱加工的预调值，以达到对建筑物整体控制的目的。
    关键词：深化设计 全站仪 空间坐标 预调值

    引言
    随着人们对建筑视觉效果的追求，建筑设计、施工等行业水平的不断提高，各类倾斜建筑相继出现。西班牙马德里市的欧洲之门（倾斜角度15度），中国中央电视台新台址（倾斜角度6度），与前两倾斜建筑相比，居然大厦更具特色。

    工程概况
    本工程位于北京市东城区海运仓危改区，总建筑面积59187m²,其中地上建筑面积40767 m²，地下建筑面积18420 m²。地下3层，地上17层。结构形式：地下部分为钢筋混凝土框架剪力墙结构，地上部分为钢框架和钢筋混凝土筒体组成。整个结构复杂，场地狭小；地上钢柱都为倾斜柱，建筑整体呈沙漏型，钢柱自标高-0.090m始，南、西立面到31.300m向内倾斜（倾斜角度5o），以上直至屋面向外倾斜（倾斜角度3o），北、东立面到50.800m标高向内倾斜（倾斜角度3o），以上直至屋面向外倾斜（倾斜角度6o），四角柱向两个方向倾斜。现场情况及结构形式给测量作业带来了很大难度；因此，如何建立一个能满足本工程施工的测量控制网是测量工作的重点，控制好钢柱的垂直、倾斜度和整体平面平整度是本工程测量工作的主要内容及难点。

    施工测量与控制的难点
    1.因钢柱的空间角度变化，不同柱的空间角度不同；深化设计必须逐根柱逐层建模；随着施工误差——预调值得出现，深化设计须不断对模型进行修改。
    2.施工过程中的变形，它来源于自重恒载、外加恒荷载、准永久荷载和基础沉降，这些将引起空间坐标的变化。
    3.这些荷载随着施工阶段的不同而改变，而施工测量是贯穿于整个结构施工，这就给工测量带来了不可避免的影响。
    4.因场地狭小制的基准点随着施工的推进将会改正，使基准点满足测量施工及测量仪器的精度要求。
    5.因施工预调值的出现，钢构件加工及安装的进度都很难控制。
    空间倾斜柱测量与控制
    1.工艺流程：

    2.深化设计
    1)深化设计人员针对该工程的每一不同连接接头，根据原设计图提供的构件断面、受力点、内力大小进行节点连接设计，形成节点大样图，供原设计单位审核。
    2)深化设计人员按实际情况对钢柱进行分段，为方便加工及深化设计图纸的修改，断面与柱中心线垂直；分段必须标明每段钢柱的具体尺寸。
    3)预调值完成后，对完成的深化图，进行调整。
    3.分段加工
    加工过程中应严格控制如下部位的质量：除满足《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001的要求，钢柱长度误差应控制在±2mm，以免累计误差过大。
    4.安装测量（本文只对倾斜柱进行介绍）
    1)测量仪器选择：

    2)内控点布设:平面内控点的布设，要根据施工流水段的划分进行，每一流水段至少布设3个点，并设置一空间坐标点为（0.000，0.000，0.000）作为该流水段的测量控制点。建筑物内控点布置如下图所示：

    3)根据施工图纸及深化设计图纸，确定钢构件相对于假定原点（0.000，0.000，0.000）的相对坐标值（设计值）如图：

    4)建立坐标系，通过输入同一坐标系测站点和定向点的坐标，测量出钢柱顶上安放棱镜点的空间坐标；同一节柱至少要观测三个点。

    5)棱镜与柱顶待测点对齐固定，确保不会因钢柱安装而使棱镜脱落。
    6)钢构件安装就位后，进行临时固定，进行初步测量，确保每根钢柱空间坐标误差，满足钢结构质量验收规范要求。
    7)结构整体测量（相同标高范围内的同一结柱及梁全部安装完成）：
    ①垂直引测：每三层进行一次引测，将标高引测于变形相对较小混凝土核心筒上。
    ②在建筑物四个外立面柱上弹出等高线，计算出钢柱外立面在此标高处的空间点的坐标（如图为居然大厦北立面34.960米标高处平面坐标），选中的标高平面必须有代表性。
    ③在图纸柱标高对应位置固定棱镜，通过全站仪测出棱镜点的相对坐标，以确定个钢柱测量点，在整个里面内的偏移；质量要求：主体结构的整体平面弯曲L/1500 ， 且不应大于 25.0。
    ④同一结柱及梁全部安装完成（未进行焊接），对每根钢柱进行精确测量，特别是建筑的四角柱；质量要求：主体结构的整体垂直度，(H /2500+10.0) 且不应大于 50.0。

    8)精确测量之后，垂直度误差符合相关质量验收标准要求后，取定正确的工艺、顺序后进行焊接。
    9)焊接完成后，进行最终测量，将实际测量值与设计坐标值比较，得出加工下一节柱的预调值（主要是标高）。
    小结：
    1.此测量方法较原始测量方法（经纬仪）优点。
    1）操作方便，不须为全站仪搭设操作平台；测量的所有步骤都是在地面或已完成的楼面上进行，更安全。
    2）利用空间坐标点测量，精度高，测量后直接读出数据。
    3）全站仪测量时对环境温度、光照等的影响进行了修正。
    4）每节柱测量都可以从首层为后视点，满足钢结构结构施工质量验收规范GB50205-2001对测量的要求，减少了钢柱随节数的增加，而使累计误差不断增大。
    5）保证单节柱垂直度的同时，使整体垂直度、标高得以保证。
    2.测量的要求：
    1）钢结构深化及施工人员，须将钢柱的空间坐标计算出来，并能确保精确。
    2）钢柱加工精度要求高，构件加工速度应与现场进度相协调。
    3）全站仪测量要求测量人员专业水平较高。
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